(2)MongoDB副本集自动故障转移全流程原理

前文我们搭建MongoDB三成员副本集,了解集群基本特性,今天我们围绕下图聊一聊背后的细节。

默认搭建的replica set均在主节点读写,辅助节点冗余部署,形成高可用和备份, 具备自动故障转移的能力。

集群心跳保活

集群每个节点以周期性向其他成员发出心跳命令 replSetHeartbeat来获取状态,

根据应答消息来更新节点的状态,根据最终状态确定是否重选主节点。

默认心跳周期 heartbeatIntervalMillis= 2000ms;

认定Primary节点失联的阈值 electionTimeoutMillis=10s

异步复制

辅助节点复制主节点的oplog,并将改变应用到数据集,从而保持与主节点数据同步。

这里有三个知识点:

删除和插入操作:

若多次应用删除操作,后续删除操作无效果;

若多次应用插入操作,因为每次操作均包含_id值,因此它也不会插入文档的第二个副本(因为_id必须是唯一的)。

当有新节点加入集群,该节点会启动另一种同步:initial sync, 将所有数据从副本集一个成员拷贝到另外一个成员, 复制完成,将过渡为辅助节点。

选举主节点

集群会因为各种事件触发选举主节点

自动故障转移说的是最后一种情况:

 

默认情况下,辅助节点A与主节点心跳失联超过10s,A节点标记主节点不可用;之后与其他辅助节点心跳保活,沟通各自信息(节点的票数、节点优先级、PingMs等因素)确立出新主节点。

在发生故障转移时,集群不能再执行写入操作; 如果你在客户端配置了在辅助节点的读取首选项 read preference,则集群可继续提供读取能力。

你的应用程序可用重试逻辑应对自动故障转移和后续的重选,从MongoDB3.6版本开始,MongoDB Driver可侦测主节点的失联,并执行一次重试操作。

适配MongoDB4.2的Driver默认会重试写入操作;

适配Mongodb4.0-3.6的Driver需显式在连接字符串包含retryWrites = true,以确保主节点失联时能重试写入操作。

连接副本集的客户端配置字符串,其中rs0是配置文件中设置的副本集名称 replSetName

mongodb://account:passward@mongodb0.example.com:27017,mongodb1.example.com:27017,mongodb2.example.com:27017?replicaSet=rs0

OK, 以上便是MongoDB副本集心跳保活、异步复制、自动故障转移的背景知识。

留一个作业?

客户端连接MongoDB副本集的连接字符串,只是一个很普通的IP数组,

 这就涉及到客户端Moninoring, 所有遵守MongoDB官方规范的Driver都会实现 Service discovery和Monitoring :

  我们在连接字符串指定的IP节点其实是种子节点,Driver会准实时监视集群,获取集群最新的状态信息。(heartbeatFrequencyMS 约定了客户端Driver检查集群状态的时间间隔)

这也与我在MongoDB 辅助节点看到的日志相互照应, 这也说明了 MongoBB故障转移并不只是服务端的事,客户端Driver 也为我们做了不少的事情。

image.png

 

+ https://github.com/mongodb/specifications/blob/master/source/server-discovery-and-monitoring/server-discovery-and-monitoring.rst#heartbeatfrequencyms

+ https://docs.mongodb.com/manual/reference/connection-string/#urioption.heartbeatFrequencyMS

(2)MongoDB副本集自动故障转移全流程原理

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