高可用 - Replica Set - 副本集模式 - P、S、A

Replica Set 副本集模式

Replica Set 是 mongod 的实例集合，包含三类节点角色：
Primary（ 主节点 ）
Secondary（ 副本节点 ）
Arbiter（ 仲裁者 ）

Primary（ 主节点 ）：
只有主节点可读可写，Primary 接收所有写请求，然后把数据同步到所有 Secondary 。一个 Replica Set 只有一个 Primary 节点，当 Primary 挂掉后，其他 Secondary 或者 Arbiter 节点会选举一个 Primary 节点，这样就又可以提供服务了。读请求默认是发到 Primary 节点处理，如果需要故意转发到 Secondary 需要客户端修改一下配置。
Secondary（ 副本节点 ）：
数据副本节点，当主节点挂掉的时候，参与选主。
Arbiter（ 仲裁者 ）
不存数据，不会被选为主，只进行选主投票。使用 Arbiter 可以减轻在减少数据的冗余备份，又能提供高可用的能力。

MongoDB 的 Replica Set 副本集模式特点：

数据多副本，在故障的时候，可以使用完的副本恢复服务（自动恢复）。
读写分离，读的请求分流到副本上，减轻主（Primary）的读压力；
节点直接互有心跳，可以感知集群的整体状态；

局限性

每两个节点之间互有心跳，这种模式会导致节点的心跳几何倍数增大，单个 Replica Set 集群规模不能太大，一般来讲最大不要超过 50 个节点。
备注：参与投票节点数要是奇数，这个非常重要。因为偶数会导致脑裂，也就是投票数对等的情况，无法选出 Primary。
Sharding 模式
Replica Set 模式无法应对海量数据所以有了分布式技术。有了Sharding 模式。

解决性能和容量瓶颈一般来说优化有两个方向：
纵向优化
横向优化
纵向优化是传统企业最常见的思路，持续不断的加大单个磁盘和机器的容量和性能。
横向优化通俗来讲就是加节点。业务上要划分系统数据集，并在多台服务器上处理，做到容量和能力跟机器数量成正比。
那么，实际情况下，哪一种更具可行性呢？
自然是分布式技术的方案，纵向优化的方案非常容易到达物理极限，横向优化则对个体要求不高，而是群体发挥效果。MongoDB 的 Sharding 模式就是 MongoDB 横向扩容的一个架构实现。

副本集

创建不同的data、log
不同的ip或者端口号启动
配置文件要加上

replication:
#复制：
  #副本集的名称
  replSetName: myrs

根据配置文件启动

->进入主节点：
初始化：
rs.initiate()
添加副本节点：
rs.add("副本节点ip")
添加仲裁节点：
rs.addArb("仲裁节点ip")
rs.add("仲裁节点ip",false)
状态
rs.status
->进入副本节点：
确认是副本节点：
rs.slave()
rs.slave(true)
取消是副本节点：
rs.slave(false)

3个文件

# mongod.conf
# 安装MongoDB服务命令
# mongod --config "F:\Program Files\MongoDB\Server\8.0\bin\mongod.cfg" --install --serviceName "MongoDB-inst1"
# .\mongod --config "F:\Program Files\MongoDB\Server\8.0\bin\mongod2.cfg" --install --serviceName "MongoDB-inst2" --serviceDisplayName "MongoDB Server (inst2)"
# .\mongod --config "F:\Program Files\MongoDB\Server\8.0\bin\mongod3.cfg" --install --serviceName "MongoDB-inst3" --serviceDisplayName "MongoDB Server (inst3)"
# for documentation of all options, see:
#   http://docs.mongodb.org/manual/reference/configuration-options/
# Where and how to store data.
storage:
  dbPath: F:\Program Files\MongoDB\Server\8.0\data
# where to write logging data.
systemLog:
  destination: file
  logAppend: true
  path: F:\Program Files\MongoDB\Server\8.0\log\mongod.log
# network interfaces
net:
  port: 27017
  bindIp: 0.0.0.0
#processManagement:
#security:
#operationProfiling:
replication:
  replSetName: "rs0"   # 将 "rs0" 替换为你想要的复制集名称

# mongod.conf
# for documentation of all options, see:
#   http://docs.mongodb.org/manual/reference/configuration-options/
# Where and how to store data.
storage:
  dbPath: F:\Program Files\MongoDB\Server\8.0\data2
# where to write logging data.
systemLog:
  destination: file
  logAppend: true
  path: F:\Program Files\MongoDB\Server\8.0\log\mongod2.log
# network interfaces
net:
  port: 27018
  bindIp: 0.0.0.0
replication:
  replSetName: "rs0"   # 将 "rs0" 替换为你想要的复制集名称

# mongod.conf
# for documentation of all options, see:
#   http://docs.mongodb.org/manual/reference/configuration-options/
# Where and how to store data.
storage:
  dbPath: F:\Program Files\MongoDB\Server\8.0\data3
# where to write logging data.
systemLog:
  destination: file
  logAppend: true
  path: F:\Program Files\MongoDB\Server\8.0\log\mongod3.log
# network interfaces
net:
  port: 27019
  bindIp: 0.0.0.0
replication:
  replSetName: "rs0"   # 将 "rs0" 替换为你想要的复制集名称

区别3个：

1、dbPath是不同的data文件夹

2、systemLog path 是不同的log文件

3、net port 不同的启动端口

windows 启动命令

mongod --config "D:\mongo_inst1\inst1.cfg" --install --serviceName "MongoDB‑inst1"
# .\mongod --config "F:\Program Files\MongoDB\Server\8.0\bin\mongod2.cfg" --install --serviceName "MongoDB-inst2" --serviceDisplayName "MongoDB Server (inst2)"
# .\mongod --config "F:\Program Files\MongoDB\Server\8.0\bin\mongod3.cfg" --install --serviceName "MongoDB-inst3" --serviceDisplayName "MongoDB Server (inst3)"

service就可以看见了

mongosh进入

D:\Program Files\MongoDB\mongosh>mongosh.exe

Current Mongosh Log ID: 6a7c1ba4b6eaf4388817e3af
Connecting to:          mongodb://127.0.0.1:27017/?directConnection=true&serverSelectionTimeoutMS=2000&appName=mongosh+2.9.2
Using MongoDB:          8.0.13
Using Mongosh:          2.9.2
For mongosh info see: https://www.mongodb.com/docs/mongodb-shell/
To help improve our products, anonymous usage data is collected and sent to MongoDB periodically (https://www.mongodb.com/legal/privacy-policy).
You can opt-out by running the disableTelemetry() command.
------
   The server generated these startup warnings when booting
   2026-08-12T15:01:29.935+08:00: Access control is not enabled for the database. Read and write access to data and configuration is unrestricted
   2026-08-12T15:01:29.936+08:00: You are running on a NUMA machine. We suggest disabling NUMA in the machine BIOS by enabling interleaving to avoid performance problems. See your BIOS documentation for more information
------
test>

直接发送启动副本集

rs.initiate({
  _id: "rs0",
  members: [
    { _id: 0, host: "127.0.0.1:27017" },
    { _id: 1, host: "127.0.0.1:27018" },
    { _id: 2, host: "127.0.0.1:27019" }
  ]
})

看见输出：

test> rs.initiate({
|   _id: "rs0",
|   members: [
|     { _id: 0, host: "127.0.0.1:27017" },
|     { _id: 1, host: "127.0.0.1:27018" },
|     { _id: 2, host: "127.0.0.1:27019" }
|   ]
| })
{
  ok: 1,
  '$clusterTime': {
    clusterTime: Timestamp({ t: 1786075909, i: 1 }),
    signature: {
      hash: Binary.createFromBase64('AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA=', 0),
      keyId: Long('0')
    }
  },
  operationTime: Timestamp({ t: 1786075909, i: 1 })
}
rs0 [direct: secondary] test>