简述MongoDB 复制选举原理？

参考回答

MongoDB 的复制选举是副本集中的核心机制，用于在主节点（Primary）失效时，自动选举一个新的主节点以保证服务的高可用性。选举过程遵循一套规则和优先级，以确保快速可靠地选出新的 Primary 节点，同时保持数据一致性。

详细讲解与拓展

1. 选举的触发条件

选举过程在以下情况下会触发：
1. Primary 节点不可用：Primary 因网络中断、服务器故障等原因与副本集其他节点失联。
2. 用户强制触发：通过 rs.stepDown() 手动让 Primary 放弃主节点角色。
3. 副本集初始化：在副本集首次配置时，需要选举出初始的 Primary。
4. 配置变更：例如调整副本集成员配置（rs.reconfig()）。

2. 选举的规则与优先级

选举遵循以下规则和优先级：

1. 节点状态检查：
   • 只有处于 SECONDARY 状态的节点才能参与选举。
   • 节点必须与当前 Primary 同步（数据滞后不可超过 10 秒）。
2. 优先级（priority）设置：
   • 每个节点可以配置优先级，默认值为 1。
   • 优先级越高，越可能被选为 Primary。
   • 优先级为 0 的节点不会成为 Primary，只能作为 Secondary。

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

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3. 投票机制：
   • 副本集中的每个节点都有 1 个选票（仲裁节点也有投票权）。
   • 要成为 Primary，节点需要获得超过半数的选票。
   • 如果票数平分，选举会重新触发，直到达成共识。
4. 延迟同步的节点：
   • 如果一个节点的数据落后于其他节点，它不会被选为 Primary。
5. 仲裁节点（Arbiter）：
   • 仲裁节点不存储数据，仅参与投票以保证奇数票数，避免平票。

   rs.addArb("192.168.1.4:27017")
   

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3. 选举过程的关键步骤

1. 检测到 Primary 节点不可用后，Secondary 节点触发选举流程。
2. 每个符合条件的节点会发送选票请求。
3. 节点根据优先级和数据同步状态投票。
4. 如果某节点获得了超过半数选票，成为新的 Primary。
5. 剩余节点重新调整状态并与新的 Primary 同步。

4. 副本集的奇数原则

• 副本集建议配置奇数个节点，以避免选举时出现平票情况。
• 如果无法实现奇数节点，可以添加仲裁节点（Arbiter）。

5. 示例：副本集配置与选举

假设有一个三节点副本集：

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

1. 正常运行：
   • Primary：192.168.1.1（优先级最高）。
   • Secondary：192.168.1.2 和 192.168.1.3。
2. 主节点失效（192.168.1.1 宕机）：
   • 副本集触发选举。
   • 192.168.1.2 和 192.168.1.3 参与投票。
   • 如果 192.168.1.2 获得多数选票，它成为新的 Primary。

6. 选举的性能和延迟

1. 选举时间：选举过程通常需要 2~10 秒，具体取决于节点数量和网络延迟。
2. 故障恢复：
   • 在选举完成之前，整个副本集处于只读状态。
   • 恢复 Primary 后，副本集会恢复正常读写功能。

7. 优化选举配置

1. 设置优先级：
   • 高配置的节点（如性能更好的服务器）可以设置更高的优先级。
2. 调整心跳时间：
   • 配置心跳间隔（electionTimeoutMillis）以优化选举速度。

     rs.reconfig({
     settings: {
        heartbeatIntervalMillis: 2000,
        electionTimeoutMillis: 10000
     }
     })
     

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总结

MongoDB 的复制选举机制通过投票选举新的 Primary 节点，实现高可用性和自动故障恢复。选举规则基于节点的优先级、同步状态和奇数原则，确保选举过程快速可靠。在实际部署中，通过合理配置副本集的节点数量、优先级和仲裁节点，可以优化选举性能并减少服务中断时间。