MongoDB 是一款 NoSQL 數(shù)據(jù)，通常用來(lái)存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，我們的產(chǎn)品中也有用到，例如：一些文件存儲(chǔ)在 MongoDB 的 GridFS 中。

MongoDB 有三種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)高可用：

• 副本集：副本集是 MongoDB 官方推薦的高可用解決方案。它通過(guò)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上復(fù)制數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余和故障轉(zhuǎn)移。副本集通常包括一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)，如果主節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，從節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)選舉出一個(gè)新的主節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移。
• 分片集群：分片集群是一種橫向擴(kuò)展的解決方案，可以將數(shù)據(jù)分散到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，從而提高讀寫(xiě)性能和可伸縮性。分片集群通常由多個(gè)分片節(jié)點(diǎn)、多個(gè)配置節(jié)點(diǎn)和多個(gè)代理節(jié)點(diǎn)組成，其中分片節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，配置節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)管理元數(shù)據(jù)，代理節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)將客戶(hù)端請(qǐng)求路由到正確的分片節(jié)點(diǎn)上。
• 復(fù)制集群：復(fù)制集群是一種基于副本集的解決方案，可以將多個(gè)副本集組合在一起，從而實(shí)現(xiàn)更高的可用性和可擴(kuò)展性。復(fù)制集群通常由多個(gè)副本集節(jié)點(diǎn)和多個(gè)代理節(jié)點(diǎn)組成，其中代理節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)將客戶(hù)端請(qǐng)求路由到正確的副本集節(jié)點(diǎn)上。

本文中選擇 MongoDB 的副本集的方式來(lái)進(jìn)行演示，副本集相對(duì)簡(jiǎn)單，也能達(dá)到高可用的目的，架構(gòu)圖如下：

為了方便，在一臺(tái)服務(wù)器上使用多個(gè)容器的方式來(lái)進(jìn)行部署，真實(shí)場(chǎng)景下只需要把三個(gè)容器分別部署到三臺(tái)服務(wù)器上即可，具體步驟如下：

1、準(zhǔn)備一臺(tái) CentOS 服務(wù)器，安裝好 Docker 和 docker-compose 。

2、在 /home 目錄創(chuàng)建 mongodb 目錄，進(jìn)入 mongodb 目錄創(chuàng)建 data 目錄，data 目錄中分別創(chuàng)建 mongo1、mongo2、mongo3 用來(lái)存放三個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

3、使用命令 chmod -R 777 data 給 data 目錄設(shè)置權(quán)限。

4、在 mongodb 目錄中創(chuàng)建文件 docker-compose.yml ，用來(lái)構(gòu)建容器，內(nèi)容如下：

version: '3'
services:
  mongo1:
    image: mongo:5.0
    container_name: mongo1
    restart: always
    ports:
     - "27017:27017"
    volumes:
     - ./data/mongo1:/data/db
    command: mongod --replSet rs0 --bind_ip_all --port 27017

  mongo2:
    image: mongo:5.0
    container_name: mongo2
    restart: always
    ports:
     - "27018:27017"
    volumes:
     - ./data/mongo2:/data/db
    command: mongod --replSet rs0 --bind_ip_all --port 27017

  mongo3:
    image: mongo:5.0
    container_name: mongo3
    restart: always
    ports:
     - "27019:27017"
    volumes:
     - ./data/mongo3:/data/db
    command: mongod --replSet rs0 --bind_ip_all --port 27017

• ports：27017、27018、27019 分別為三個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)外的端口
• volumes：將步驟 2 中創(chuàng)建的目錄和容器內(nèi)的數(shù)據(jù)目錄進(jìn)行映射
• --replSet rs0：指定副本集的名稱(chēng)為 rs0
• --bind_ip_all：可以讓 MongoDB 實(shí)例能夠通過(guò)所有網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行連接，包括本地主機(jī)、局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。這通常用于在多個(gè)計(jì)算機(jī)之間共享 MongoDB 數(shù)據(jù)庫(kù)，或在具有可用公共 IP 地址的環(huán)境中使用。

5、在 mongodb 目錄下執(zhí)行  docker-compose up -d 進(jìn)行容器的構(gòu)建，成功后如下圖：

6、隨便進(jìn)入一個(gè) MongoDB 容器，下面命令為進(jìn)入容器名 mongo1 的容器內(nèi)部。

docker exec -it mongo1 bash

7、進(jìn)入容器內(nèi)部后，輸入 mongo 命令進(jìn)入 MongoDB 的命令行模式，在該模式執(zhí)行下面的命令進(jìn)行副本集的初始化：

rs.initiate({_id: "rs0", members: [
  {_id: 0, host: "10.211.55.3:27017"},
  {_id: 1, host: "10.211.55.3:27017"},
  {_id: 2, host: "10.211.55.3:27017"}
]})

• 該命令初始化一個(gè)名為 rs0 的副本集，并將三個(gè) MongoDB 容器添加為成員。
• 注意：host 中指定的 IP 為服務(wù)器的 IP，當(dāng)然如果使用的是容器 IP 或者容器名稱(chēng)，副本集和能正常啟動(dòng)和運(yùn)行，但程序連接的時(shí)候就會(huì)出錯(cuò) 。

8、繼續(xù)在 MongoDB 的命令行模式執(zhí)行 rs.status() ，這個(gè)命令可以查看副本集的狀態(tài)信息，包括成員、主節(jié)點(diǎn)和副本集配置。

• Mongo1 被指定為了主（Primary），其余兩個(gè)容器為副本（Secondary）。

9、在 Navicat 中配置連接副本集，如下圖：

10、到這里，MongoDB 在 Docker 中部署副本集就已經(jīng)完成，接下來(lái)可以通過(guò)一些場(chǎng)景測(cè)試下是否能故障自動(dòng)轉(zhuǎn)移，我驗(yàn)證的場(chǎng)景如下：

• 重啟虛擬機(jī)后檢查 MongoDB 服務(wù)是否正常。
• 使用命令 systemctl restart docker 將 docker 重啟，檢查 MongoDB 服務(wù)是否正常。
• 使用命令 docker stop mongo1 將副本集中的主節(jié)點(diǎn)停掉，檢查剩下的兩個(gè)從節(jié)點(diǎn)是否能重現(xiàn)選舉新的主節(jié)點(diǎn)。
• 使用命令 docker start mongo1 將之前的主節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)，檢查是否能自動(dòng)切換為從節(jié)點(diǎn)。
• 將 mongo2、mongo3 這兩個(gè)從節(jié)點(diǎn)都停掉，檢查 MongoDB 服務(wù)還是否可用，正常情況下應(yīng)該是不可用，主節(jié)點(diǎn) mongo1 會(huì)降級(jí)為從，變?yōu)橹蛔x，直連 mongo1 可以連接進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，集群無(wú)法連接。
• 上面每一步操作后，除了看狀態(tài)之外，還需要用程序進(jìn)行連接驗(yàn)證服務(wù)是否正常。

11、使用 .NET Core 程序進(jìn)行驗(yàn)證，創(chuàng)建一個(gè) .NET 6 的控制臺(tái)程序，引用 NuGet 包 MongoDB.Driver 。

12、Program 類(lèi)的代碼如下：

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Driver;

var mongoConnectionString = "mongodb://10.211.55.3:27017,10.211.55.3:27018,10.211.55.3:27019/test?replicaSet=rs0&readPreference=primary";

var mongoClient = new MongoClient(mongoConnectionString);
var database = mongoClient.GetDatabase("test");
var collection = database.GetCollection<BsonDocument>("test");

 // 插入一條文檔
var document = new BsonDocument { { "name", "oec2003" }, { "age", 30 } };
collection.InsertOne(document);

var documents = await collection.Find(Builders<BsonDocument>.Filter.Empty).ToListAsync();
foreach (var doc in documents)
{
    Console.WriteLine(doc);
}

• 連接字符串中的 replicaSet = rs0 用來(lái)指定副本集的名稱(chēng)。
• readPreference=primary ，將讀取偏好設(shè)置為主節(jié)點(diǎn)，表示只從主節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)，這也是默認(rèn)模式，除了 primary 外，還有一些其他的配置選項(xiàng)，說(shuō)明如下：

• readPreference=primaryPreferred：查詢(xún)將首選主節(jié)點(diǎn)，但如果主節(jié)點(diǎn)不可用，則可以從其他節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)。
• readPreference=secondary：查詢(xún)將只從副本集的次要節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有次要節(jié)點(diǎn)可用，則查詢(xún)將失敗。
• readPreference=secondaryPreferred：查詢(xún)將優(yōu)先從次要節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)，但如果沒(méi)有次要節(jié)點(diǎn)可用，則可以從主節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)。
• readPreference=nearest：查詢(xún)將從網(wǎng)絡(luò)延遲最低的節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)。這個(gè)選項(xiàng)不考慮節(jié)點(diǎn)的角色（主節(jié)點(diǎn)或次要節(jié)點(diǎn)），而是選擇網(wǎng)絡(luò)最近的節(jié)點(diǎn)。

在高可用部署中，一定要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行權(quán)衡后，采取既能解決問(wèn)題，又駕輕就熟的方案，否則，出現(xiàn)問(wèn)題，如果不能及時(shí)解決，效果還不如單機(jī)。