MongoDB副本集

副本集（Replica Set） 是MongoDB中用于提高数据可用性和容错能力的一种机制
副本集是一个包含多个MongoDB实例的集群，有一个主节点，和一个或多个从节点，主节点负责处理所有写入操作，从节点定期复制主节点数据保持数据一致性

副本集类型和角色

两种类型
主节点（Primary）类型：数据操作的主要连接点，可读写。
从节点（Secondary）类型：数据冗余备份节点，可以读或选举。
三种角色
主要成员（Primary）：接收所有写操作，就是主节点。
副本成员（Replicate）：从主节点通过复制操作以维护相同的数据集，即备份数据，不可写操作，可以读操作
仲裁者（Arbiter）：不保留任何数据的副本，只具有投票选举作用

副本集和传统主从集群对比

特性	副本集 (Replica Set)	主从复制 (Master-Slave)
架构本质	自动化高可用集群	手动配置的数据复制
故障转移	自动选举：主节点故障时，从节点自动投票选举新主节点	手动切换：需要管理员干预将从节点提升为主节点
节点管理	动态角色：所有节点对等，角色由系统自动分配	静态配置：主从角色在启动时固定
数据一致性	强一致性保障：支持写关注，防止数据回滚	弱一致性：无内置机制确保写操作安全
客户端连接	智能路由：客户端连接副本集名称，驱动自动发现主节点	硬编码：应用需要直接指定主节点地址
MongoDB官方状态	推荐标准（当前版本唯一支持的高可用方案）	已废弃（不再维护）

副本集本质上是主从复制的自动化升级版本。它保留了主从的数据复制机制，但增加了选举、心跳检测、自动故障恢复等分布式系统功能。
对于现代应用需求，副本集在可用性、可靠性和运维效率上全面优于传统主从复制，因此 MongoDB 已用副本集完全取代主从复制模式。

副本集创建

1. Docker Compose一键启动
使用 Docker Compose 一键启动一个包含3个节点的副本集，并进行初始化。

version: '3.8'services:mongo1:image: mongo:latestcontainer_name: mongo1restart: alwaysports:- "27017:27017" # 将主节点映射到本地端口，方便连接command: mongod --replSet myReplicaSet --bind_ip_allnetworks:- mongo-networkmongo2:image: mongo:latestcontainer_name: mongo2restart: alwaysports:- "27018:27017" # 第二个节点映射到不同端口command: mongod --replSet myReplicaSet --bind_ip_allnetworks:- mongo-networkmongo3:image: mongo:latestcontainer_name: mongo3restart: alwaysports:- "27019:27017" # 第三个节点映射到不同端口command: mongod --replSet myReplicaSet --bind_ip_allnetworks:- mongo-networknetworks:mongo-network:driver: bridge

2. 启动副本集容器

docker-compose up -d

3. 初始化副本集
连接到任一容器实例

docker exec -it mongo1 mongosh

执行初始化命令

rs.initiate({_id: "myReplicaSet",members: [{ _id: 0, host: "mongo1:27017" },{ _id: 1, host: "mongo2:27017" },{ _id: 2, host: "mongo3:27017" }]}
)

这里用的 host 是 容器名:端口，因为它们在 Docker 自定义网络内可以通过容器名互相发现。
查看副本集状态

rs.status()

members 数组下的每个成员的 stateStr 字段，包含一个 “PRIMARY”，两个 “SECONDARY”。

members: [{_id: 0,name: 'mongo1:27017',health: 1,state: 1,stateStr: 'PRIMARY',uptime: 135,optime: { ts: Timestamp({ t: 1758793236, i: 1 }), t: Long('1') },optimeDate: ISODate('2025-09-25T09:40:36.000Z'),optimeWritten: { ts: Timestamp({ t: 1758793236, i: 1 }), t: Long('1') },optimeWrittenDate: ISODate('2025-09-25T09:40:36.000Z'),lastAppliedWallTime: ISODate('2025-09-25T09:40:36.349Z'),lastDurableWallTime: ISODate('2025-09-25T09:40:36.349Z'),lastWrittenWallTime: ISODate('2025-09-25T09:40:36.349Z'),syncSourceHost: '',syncSourceId: -1,infoMessage: 'Could not find member to sync from',electionTime: Timestamp({ t: 1758793206, i: 1 }),electionDate: ISODate('2025-09-25T09:40:06.000Z'),configVersion: 1,configTerm: 1,self: true,lastHeartbeatMessage: ''},{_id: 1,name: 'mongo2:27017',health: 1,state: 2,stateStr: 'SECONDARY',uptime: 44,optime: { ts: Timestamp({ t: 1758793236, i: 1 }), t: Long('1') },optimeDurable: { ts: Timestamp({ t: 1758793236, i: 1 }), t: Long('1') },optimeWritten: { ts: Timestamp({ t: 1758793236, i: 1 }), t: Long('1') },optimeDate: ISODate('2025-09-25T09:40:36.000Z'),optimeDurableDate: ISODate('2025-09-25T09:40:36.000Z'),optimeWrittenDate: ISODate('2025-09-25T09:40:36.000Z'),lastAppliedWallTime: ISODate('2025-09-25T09:40:36.349Z'),lastDurableWallTime: ISODate('2025-09-25T09:40:36.349Z'),lastWrittenWallTime: ISODate('2025-09-25T09:40:36.349Z'),lastHeartbeat: ISODate('2025-09-25T09:40:38.279Z'),lastHeartbeatRecv: ISODate('2025-09-25T09:40:39.283Z'),pingMs: Long('0'),lastHeartbeatMessage: '',syncSourceHost: 'mongo1:27017',syncSourceId: 0,infoMessage: '',configVersion: 1,configTerm: 1},{_id: 2,name: 'mongo3:27017',health: 1,state: 2,stateStr: 'SECONDARY',uptime: 44,optime: { ts: Timestamp({ t: 1758793236, i: 1 }), t: Long('1') },optimeDurable: { ts: Timestamp({ t: 1758793236, i: 1 }), t: Long('1') },optimeWritten: { ts: Timestamp({ t: 1758793236, i: 1 }), t: Long('1') },optimeDate: ISODate('2025-09-25T09:40:36.000Z'),optimeDurableDate: ISODate('2025-09-25T09:40:36.000Z'),optimeWrittenDate: ISODate('2025-09-25T09:40:36.000Z'),lastAppliedWallTime: ISODate('2025-09-25T09:40:36.349Z'),lastDurableWallTime: ISODate('2025-09-25T09:40:36.349Z'),lastWrittenWallTime: ISODate('2025-09-25T09:40:36.349Z'),lastHeartbeat: ISODate('2025-09-25T09:40:38.277Z'),lastHeartbeatRecv: ISODate('2025-09-25T09:40:39.281Z'),pingMs: Long('0'),lastHeartbeatMessage: '',syncSourceHost: 'mongo1:27017',syncSourceId: 0,infoMessage: '',configVersion: 1,configTerm: 1}],

4.主从复制验证
在主节点上插入数据

use testdb
db.testcoll.insertOne({ name: "Hello Replica Set!", value: 1 })

在从节点上读取数据，连接从节点，设置允许从从节点读后查询数据

docker exec -it mongo2 mongosh
db.getMongo().setReadPref('secondaryPreferred')
use testdb
db.testcoll.find()

得见刚才在主节点插入的数据。这说明数据已经自动从 Primary 复制到了 Secondary。