MongoDB 复制（Replication） 通过 副本集（Replica Set） 机制，确保数据高可用性，提高故障恢复能力，防止单点故障。

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1. 什么是副本集（Replica Set）？

副本集是 一组 MongoDB 服务器节点，其中：

• 一个 作为 主节点（Primary），负责写入和读取。
• 多个 作为 从节点（Secondary），负责数据同步和备份。
• 可选 仲裁节点（Arbiter），仅用于选举，不存储数据。

基本架构：

+----------------+
| Client        |
+----------------+
       |
       v
+-----------------+
| Primary (Master) |
+-----------------+
       |
       v
+-----------------+   +-----------------+
| Secondary 1    | ← | Secondary 2      |
+-----------------+   +-----------------+
       |
       v
+-----------------+
| Arbiter (可选)  |
+-----------------+

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2. 副本集的优点

✅ 高可用性：主节点故障时，从节点可自动提升为主节点。
✅ 数据冗余：多台服务器存储相同数据，防止数据丢失。
✅ 负载均衡：查询可在多个从节点上执行，提高读取性能。
✅ 故障自动恢复：MongoDB 自动选举新的主节点，无需人工干预。

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3. 配置副本集

（1）准备服务器

至少三台 MongoDB 服务器：

• Primary（主节点）
• Secondary（从节点）
• Arbiter（仲裁节点，非必须）

（2）启动 MongoDB 副本集

启动副本集模式，每台服务器执行：

mongod --replSet myReplicaSet --port 27017 --dbpath /data/db --bind_ip 0.0.0.0

• --replSet myReplicaSet：指定副本集名称（所有节点必须相同）。
• --port 27017：指定端口。
• --dbpath /data/db：指定数据目录。

（3）初始化副本集

在 主节点 上执行：

rs.initiate({
  _id: "myReplicaSet",
  members: [
    { _id: 0, host: "192.168.1.1:27017" },
    { _id: 1, host: "192.168.1.2:27017" },
    { _id: 2, host: "192.168.1.3:27017", arbiterOnly: true } // 仲裁节点
  ]
})

• _id：节点编号。
• host：MongoDB 服务器 IP 和端口。
• arbiterOnly: true：指定为仲裁节点。

（4）查看副本集状态

rs.status()

如果正常运行，会看到：

{
  "set": "myReplicaSet",
  "members": [
    { "stateStr": "PRIMARY", "name": "192.168.1.1:27017" },
    { "stateStr": "SECONDARY", "name": "192.168.1.2:27017" },
    { "stateStr": "ARBITER", "name": "192.168.1.3:27017" }
  ]
}

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4. 读写操作

（1）默认写入规则

所有写操作只能在 Primary（主节点） 上进行：

db.users.insertOne({ name: "Alice", age: 25 });

（2）默认读取规则

默认所有查询也在 主节点 执行：

db.users.find();

要从 Secondary 读取数据（只读），需执行：

db.getMongo().setReadPref("secondary");
db.users.find();

（3）读优先级（Read Preference）

MongoDB 提供多种读取策略：

模式	说明
primary	只从主节点读取（默认）
primaryPreferred	优先从主节点读取，主节点不可用时，从从节点读取
secondary	只从从节点读取
secondaryPreferred	优先从从节点读取，所有从节点不可用时，从主节点读取
nearest	选择延迟最小的节点（主从皆可）

示例：

db.getMongo().setReadPref("secondaryPreferred");

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5. 故障切换（自动选举）

（1）Primary 宕机

如果 主节点故障，MongoDB 自动选举新的主节点：

1. 从 存活的从节点 选举票数最高的作为新的 Primary。
2. 其他从节点继续作为 Secondary。
3. 原 Primary 恢复后，降级为 Secondary。

（2）手动强制选举

如果要手动提升某个节点为 Primary：

rs.stepDown();

然后在新的主节点上执行：

rs.reconfig({
  _id: "myReplicaSet",
  members: [
    { _id: 0, host: "192.168.1.1:27017", priority: 0 },
    { _id: 1, host: "192.168.1.2:27017", priority: 2 }, // 提高优先级
    { _id: 2, host: "192.168.1.3:27017", arbiterOnly: true }
  ]
})

• priority: 2 → 提高优先级，使该节点优先当选。

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6. 延迟副本（Hidden Replica）

有些从节点仅用于备份，不希望客户端读取：

rs.reconfig({
  _id: "myReplicaSet",
  members: [
    { _id: 0, host: "192.168.1.1:27017" },
    { _id: 1, host: "192.168.1.2:27017" },
    { _id: 2, host: "192.168.1.3:27017", hidden: true, priority: 0 }
  ]
})

• hidden: true → 该节点不被发现，不能被读取。
• priority: 0 → 不能成为 Primary。

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7. 备份与恢复

（1）备份数据

使用 mongodump 备份：

mongodump --host 192.168.1.1 --out /backup/mongo/

（2）恢复数据

使用 mongorestore 恢复：

mongorestore --host 192.168.1.2 --dir /backup/mongo/

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8. 总结

功能	说明
主节点（Primary）	负责所有写入，默认也处理读取
从节点（Secondary）	复制主节点数据，可用于只读查询
仲裁节点（Arbiter）	仅用于投票，不存储数据
自动故障转移	主节点故障时，MongoDB 自动选举新主节点
读优先级	允许主从混合查询（primaryPreferred、secondaryPreferred 等）
隐藏副本	防止从节点被读取（hidden: true）
手动选举	通过 rs.stepDown() 或 priority 控制

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