面试题：MongoDB副本集在灾难恢复中的基本原理

Question

请阐述MongoDB副本集在灾难恢复中的基本工作原理，包括副本集成员的角色以及数据同步方式。

Answer 1

副本集成员角色

1. 主节点（Primary）：
   • 负责处理所有的写操作，客户端的写请求都发送到主节点。
   • 主节点维护着 oplog（操作日志），记录所有对数据库的修改操作。
2. 从节点（Secondary）：
   • 从主节点同步 oplog 中的数据，并应用这些操作来保持与主节点数据的一致性。
   • 从节点可以处理读请求，分担主节点的读压力。
3. 仲裁节点（Arbiter）：
   • 仲裁节点不存储数据，它的主要作用是参与选举过程，帮助决定哪个节点成为主节点。
   • 仲裁节点仅在选举时投票，以确保副本集能够快速选出新的主节点。

数据同步方式

1. 初始同步：
   • 当一个新的从节点加入副本集时，它会执行初始同步。
   • 从节点会选择一个同步源（通常是主节点），并请求同步数据。同步源会将整个数据库的数据文件发送给从节点，这个过程类似于全量备份恢复。
   • 从节点接收数据后，会将其加载到自己的存储中。
2. 持续同步（oplog 同步）：
   • 主节点在处理写操作时，会将这些操作记录到 oplog 中。
   • 从节点定期轮询主节点的 oplog，获取新的操作记录。
   • 从节点将获取到的 oplog 记录应用到自己的数据副本上，从而保持与主节点数据的一致性。这个过程是增量同步，只同步主节点新增的操作。

灾难恢复中的工作原理

1. 主节点故障：
   • 当主节点发生故障时，副本集进入选举阶段。
   • 从节点和仲裁节点通过心跳机制检测到主节点失联，开始投票选举新的主节点。
   • 具有最新数据且优先级较高的从节点（根据配置的优先级）有更大机会被选举为新的主节点。
   • 选举完成后，新的主节点开始处理写请求，而其他从节点继续从新主节点同步 oplog 来保持数据一致。
2. 从节点故障：
   • 如果一个从节点发生故障，其他从节点和主节点仍然可以正常工作。
   • 当故障的从节点恢复后，它会重新加入副本集，并从其他节点（通常是主节点或同步状态较好的从节点）执行初始同步或继续 oplog 同步，以重新与副本集保持数据一致。