1、mongo集群分类

MongoDB集群有4种类型，分别是主从复制、副本集、分片集群和混合集群。

1. MongoDB的主从复制是指在一个MongoDB集群中，一个节点（主节点）将数据写入并同步到其他节点（从节点）。主从复制提供了数据的冗余备份，并且可以实现高可用性和故障恢复。

2. 副本集（Replica Set）：副本集由一个主节点和多个从节点组成。主节点负责处理写入操作和数据同步，从节点负责处理读取操作。主节点的写入操作会异步地传播到所有从节点，保证数据的冗余和可用性。如果主节点不可用，从节点可以选举出一个新的主节点，实现自动故障转移。

3. 分片集群（Sharded Cluster）：分片集群将数据库分成多个分片，每个分片在不同的服务器上存储一部分数据。每个分片都是一个独立的MongoDB实例，负责存储和处理一部分数据。分片集群通过路由器将客户端的请求路由到正确的分片上。分片集群可以实现水平扩展，提高数据库的吞吐量和性能。

4. 混合集群（Mixed Cluster）：混合集群是复制集群和分片集群的结合。在混合集群中，每个分片都是一个复制集群，由主节点和从节点组成。这样在每个分片上可以实现故障转移和数据冗余的功能，同时通过分片集群的方式实现水平扩展。

每种类型的集群都有其适用场景和优势，选择合适的集群类型需要根据具体的业务需求和数据库规模来决定。下面演示如何使用docker部署副本集。

2、docker部署mongo副本集

2.1、配置mongo容器

新建容器卷目录

mkdir mongo01 && cd mongo01
mkdir -p conf data logs
cd conf
touch mongod.conf

编辑mongod.conf文本内容：

##设置数据存储目录
dbpath=/data/db
##设置日志存储文件
##logpath=data/log/mongod.log
##日志追加模式
logappend=true
##允许客户端任意ip连接
bind_ip=0.0.0.0
##绑定端口
port=27017
##副本集名称(非常重要)
replSet=rs

批量创建4个节点，挂载卷目录及端口映射 

#!/bin/bash
docker run -d --name mongo01 -p 27018:27017 --privileged=true -v ./mongo01/data:/data/db -v ./mongo01/conf:/data/configdb -v ./mongo01/logs:/data/log/ mongo -f /data/configdb/mongod.conf 
docker run -d --name mongo02 -p 27019:27017 --privileged=true -v ./mongo02/data:/data/db -v ./mongo02/conf:/data/configdb -v ./mongo02/logs:/data/log/ mongo -f /data/configdb/mongod.conf
docker run -d --name mongo03 -p 27020:27017 --privileged=true -v ./mongo03/data:/data/db -v ./mongo03/conf:/data/configdb -v ./mongo03/logs:/data/log/ mongo -f /data/configdb/mongod.conf
docker run -d --name mongo04 -p 27021:27017 --privileged=true -v ./mongo04/data:/data/db -v ./mongo04/conf:/data/configdb -v ./mongo04/logs:/data/log/ mongo -f /data/configdb/mongod.conf

 通过docker exec进入第一个容器内部

docker exec -it mongo01 mongo

2.2、副本集操作命令

在 MongoDB 中，副本集（Replica Set）使用一系列特定的命令来进行管理和操作。以下是一些常用的 MongoDB 副本集命令

rs.add()	添加成员到复制集
rs.addArb()	添加仲裁节点
rs.conf()	查看复制集配置
rs.freeze()	阻止当前节点进行选举和接受写操作
rs.help()	用户帮助手册
rs.initiate()	初始化副本集
rs.reconfig()	修改副本集的配置
rs.remove()	remove("hostname:port") - 从副本集中移除指定的成员
rs.secondaryOk()	允许连接到副本集的 secondary 成员
rs.status()	查看副本集状态
rs.stepDown()	强制当前主节点成为 secondary 节点

2.3、关于主节点的选举

副本集在选取主节点的时候，需要由大多数决定，主节点只有在得到大多数支持才能继续作为主节点。这里的大多数定义为“副本集一半以上的成员”，如下表所示：

副本集中的成员总数	副本集中的大多数
1	1
2	2
3	2
4	3
5	3
6	4
7	4

注意：副本集中的大多数是基于副本集的配置来计算的。即使副本集中有些成员停止运行或者不可用时，不改变副本集的成员总数。

从上表可以看出，MongoDB副本集最少需要3个节点才能正常处理节点宕机的情况。一个副本集包含一个主节点（Primary）和若干个从节点（Secondary），以及一个仲裁节点（Arbiter）。主节点负责处理所有的写操作，并将数据同步到从节点上。从节点则负责复制主节点的数据，并可以处理读请求。仲裁节点用于在选举新的主节点时进行投票。 

如下图所示，假如有一个包含5个成员的副本集，其中db1到db3不可用，db4，db5可以正常工作。这2个成员不能达到副本集的大多数成员规则（至少需要3个成员），因此无法选举出主节点。即使这2个成员其中一个之前是主节点，那么当它注意到无法得到大多数成员支持时，就会从主节点上退位。最终结果是，副本集包含2个从节点和3个无法访问的成员了。

那为什么剩下的2个成员不能选择出主节点呢？问题在于，db1到db3可能没有宕机，而只是因为网络故障不可达（地理隔离）。在这种情况下，左侧的3个成员将选举出一个主节点。我们不希望因为地理隔离而导致两边网络各自选择出一个主节点，因为那样副本集就拥有两个主节点，2个主节点都可以写入数据的话，整个副本集的数据便混乱了。只有得到“大多数成员支持”的情况才能选举和维持主节点，这是避免出现多个主节点的有效方式。

2.4、配置副本集

本文设置3个节点，1个仲裁节点。

rs.initiate({_id:"rs",members:[{_id:0,host:"192.168.0.121:27018"},{_id:1,host:"192.168.0.121:27019"},{_id:2,host:"192.168.0.121:27020"},{_id:3,host:"192.168.0.121:27021",arbiterOnly:true}]})

关于仲裁节点：

MongoDB副本集中只能有一个仲裁节点。仲裁节点是在副本集中用于投票和选举新主节点的节点。它不存储任何数据，只提供投票的功能。

2.5、navicat连接mongo副本集

专业版的navicat客户端不仅可以操作关系型数据库，也可以连接mongo，如下所示：

3、副本集测试案例

3.1、主节点进行写操作

进入主节点，插入测试数据

use test;
db.game.insert({"name":"LuckyDefense"})

3.2、从节点无法写数据，默认也无法读数据

exit退出容器，进入第二个节点（从节点）

docker exec -it mongo02 bash

执行命令 

show databases;

从节点可能会因为延迟而缺少最新的写入数据，所以默认从节点不允许读取，以防止应用程序意外读取过期数据。如果期望在从节点进行查询操作，可以执行以下命令，即可。

rs.secondaryOk()

然而，在从节点尝试执行写入数据，会出现以下报错

报错显示，从节点不接受写操作。从节点只能通过复制功能写入数据，不接受客户端的写操作。

3.3、模拟节点宕机

当其中一个节点崩溃，服务对外仍可工作。模拟节点宕机情况，执行

docker stop mongo01

从navicat可以检测到副本集的状态（总共4个节点，剩余3个节点，可以重新选择新主节点），如下：

继续删除一个节点

docker stop mongo02

发现集群已经不可用。