MongoDB 在 Windows 上的 HA 機制 - Replica Sets

嚴格來說 MongoDB 在 HA 上支援過兩種作法：1. Master-Slave 2. Replica Set，但官網已正式公告從 MongoDB 3.2 起開始不再將 master-slave 視為 cluster 機制的一部份，詳細內容請參考官方文件 Master Slave Replication，取而代之的是 Replica sets，因此現在建立 MongoDB HA 當然得採取 Replica sets

剛好趁公司要建立新 MongoDB HA 機制，重新筆記一下流程及相關操作

關於 Replica Set

Replica Set 是數個 MongoDB 的 instance，用來同時儲存相同資料，其中各個 MongoDB 依其作用有不同角色

Primary
- 一個 Replica Set 中僅會有一個 Primary
- 負責處理所有 寫入 操作，並將操作紀錄至 oplog 上
Secondary
- 一個 Replica Set 中可以有一個以上 Secondary
- 將 Primary 的 oplog 複製至自己的資料庫中
Arbiter
- 一個 Replica Set 中可以有零個或一個 Arbiter
- 不實際儲存資料內容，僅參與其他 Secondary 的心跳檢測與新 Primary 選舉，為的是讓選舉可以達成有效人數
- 相對於 Secondary 因未參與資料複製而較節省硬體資源

Automatic Failover
- 當 Primary 未回應其他成員的心跳檢測超過 10 秒，就會引發 failover
- 會由多個 Secondary 中推選出一個新的 Primary

建立 Replica Set

以下將會透過 yaml 格式建立 Windows Service 版的 MongoDB instance，如果不清楚做法請參考如何在 Windows 環境安裝及設定 MongoDB

建立 MongoDB 的 yaml 設定檔

以下將會建立三個角色各一的 yaml，設定部份大同相異，需要注意的是加上了 replication 的部份，用來讓各個角色認識彼此

1-1. Primary

systemLog:
    destination: file
    path: "C:\\mongodb\\replicaset\\primary\\log.log"
    logAppend: true
storage:
    dbPath: "C:\\mongodb\\replicaset\\primary"
    directoryPerDB: true
net:
    port: 27017
    bindIp: 127.0.0.1
processManagement:
    windowsService:
        serviceName: MongoDBPrimary
        displayName: MongoDBPrimary
replication:
    replSetName: TestReplicaSet

1-2. Secondary

systemLog:
    destination: file
    path: "C:\\mongodb\\replicaset\\secondary\\log.log"
    logAppend: true
storage:
    dbPath: "C:\\mongodb\\replicaset\\secondary"
    directoryPerDB: true
net:
    port: 27027
    bindIp: 127.0.0.1
processManagement:
    windowsService:
        serviceName: MongoDBSecondary
        displayName: MongoDBSecondary
replication:
    replSetName: TestReplicaSet

1-3. Arbiter

systemLog:
    destination: file
    path: "C:\\mongodb\\replicaset\\arbiter\\log.log"
    logAppend: true
storage:
    dbPath: "C:\\mongodb\\replicaset\\arbiter"
    directoryPerDB: true
net:
    port: 27037
    bindIp: 127.0.0.1
processManagement:
    windowsService:
        serviceName: MongoDBArbiter
        displayName: MongoDBArbiter
replication:
    replSetName: TestReplicaSet

安裝並啟動 MongoDB

2-1. 安裝

Primary

"C:\Program Files\MongoDB\Server\3.4\bin\mongod.exe" --config "C:\mongodb\replicaset\primary\mongo.conf" --install

Secondary

"C:\Program Files\MongoDB\Server\3.4\bin\mongod.exe" --config "C:\mongodb\replicaset\secondary\mongo.conf" --install

Arbiter

"C:\Program Files\MongoDB\Server\3.4\bin\mongod.exe" --config "C:\mongodb\replicaset\arbiter\mongo.conf" --install

2-2. 啟動

Primary
```
net start MongoDBPrimary
```
Secondary
```
net start MongoDBSecondary
```
Arbiter
```
net start MongoDBArbiter
```

連線至 MongoDB Primary
剛剛建立的三個 instance ，本身並沒有角色差異，只是為了辨識方便，硬給個名字而已，原則上隨便挑一個就可以，為避免混淆建議命名要有規則
```
"C:\Program Files\MongoDB\Server\3.4\bin\mongo.exe" 127.0.0.1:27017
```
初始化 Replica Set
指定 replSetName 並加入 primary
```
rs.initiate( {   _id : "TestReplicaSet",members: [ { _id : 0, host : "127.0.0.1:27017" } ]})
```
- 成功會回傳 "ok":1
- 執行 enter 換行，會發現角色已變為 Primary
加入 Secondary
```
rs.add("127.0.0.1:27027")
```
確認 Replica Set 狀態
```
rs.status()
```
加入 Arbiter
```
rs.addArb("127.0.0.1:27037")
```
確認 Replica Set 狀態
```
rs.status()
```
模擬 primary down 執行 failover
- 在 primary 中執行下列指令
  - 切換至 admin
```
use admin
```
  - 關閉 mongodb instance
```
db.shutdownServer()
```
- secondary 提為 primary