mongodb實現(xiàn)讀寫分離主要依賴于副本集配置。1. 配置副本集，通過主節(jié)點處理寫操作并復制到多個從節(jié)點；2. 設置讀偏好（如primary、secondary等）決定讀操作分發(fā)策略；3. 使用寫關注和讀關注機制保證數(shù)據(jù)一致性；4. 監(jiān)控復制延遲及節(jié)點狀態(tài)以維護系統(tǒng)穩(wěn)定性。不同節(jié)點類型（主節(jié)點、從節(jié)點、仲裁節(jié)點等）各司其職，支持靈活擴展與高可用性。
讀寫分離，簡單來說，就是把數(shù)據(jù)庫的讀操作和寫操作分攤到不同的數(shù)據(jù)庫服務器上。這樣，寫操作集中在一個主庫上，而讀操作則分散到多個從庫上，從而減輕主庫的壓力，提高整體的性能和可用性。mongodb實現(xiàn)讀寫分離，主要通過配置副本集來實現(xiàn)。
解決方案
MongoDB的讀寫分離主要依賴于副本集（Replica Set）的配置。副本集由一個主節(jié)點（Primary）和多個從節(jié)點（Secondary）組成。所有寫操作都必須先在主節(jié)點上執(zhí)行，然后通過oplog復制到從節(jié)點。讀操作則可以根據(jù)配置，分發(fā)到主節(jié)點或從節(jié)點。
配置副本集
首先，你需要搭建一個MongoDB副本集。這涉及到配置多個MongoDB實例，并將它們連接到一個副本集。每個實例都需要在配置文件中指定replSetName，確保它們屬于同一個副本集。
# mongod.conf replication: replSetName: myReplicaSet net: bindIp: localhost,<其他節(jié)點IP> port: 27017 storage: dbPath: /data/db
啟動各個MongoDB實例后，使用rs.initiate()命令初始化副本集。
// 在其中一個節(jié)點上執(zhí)行 rs.initiate( { _id : "myReplicaSet", members: [ { _id: 0, host: "localhost:27017" }, { _id: 1, host: "localhost:27018" }, { _id: 2, host: "localhost:27019" } ] } )
配置讀偏好
配置副本集后，就可以通過連接字符串或驅(qū)動程序的選項來指定讀偏好（Read Preference）。讀偏好決定了客戶端從哪個節(jié)點讀取數(shù)據(jù)。常見的讀偏好包括：
- primary: 只從主節(jié)點讀取。這是默認的讀偏好。
- primaryPreferred: 優(yōu)先從主節(jié)點讀取，如果主節(jié)點不可用，則從從節(jié)點讀取。
- secondary: 只從從節(jié)點讀取。
- secondaryPreferred: 優(yōu)先從從節(jié)點讀取，如果從節(jié)點不可用，則從主節(jié)點讀取。
- nearest: 從網(wǎng)絡延遲最低的節(jié)點讀取，無論是主節(jié)點還是從節(jié)點。
例如，在MongoDB的Node.JS驅(qū)動程序中，可以這樣指定讀偏好：
const { MongoClient } = require('mongodb'); const uri = "mongodb://localhost:27017,localhost:27018,localhost:27019/?replicaSet=myReplicaSet&readPreference=secondaryPreferred"; const client = new MongoClient(uri); async function run() { try { await client.connect(); const database = client.db("mydatabase"); const collection = database.collection("mycollection"); // 從從節(jié)點讀取數(shù)據(jù) const result = await collection.find({}).toArray(); console.log(result); } finally { await client.close(); } } run().catch(console.dir);
監(jiān)控和維護
讀寫分離配置完成后，還需要進行監(jiān)控和維護，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。需要關注主節(jié)點的負載、從節(jié)點的復制延遲、以及節(jié)點的可用性。可以使用MongoDB自帶的監(jiān)控工具，或者第三方監(jiān)控工具，例如prometheus和grafana。
副本集成員類型有哪些？各自作用是什么？
MongoDB副本集不僅僅只有主節(jié)點和從節(jié)點兩種類型。實際上，它還包括以下幾種成員類型，每種成員都有其特定的作用：
- Primary (主節(jié)點): 負責處理所有的寫操作。同時，也處理讀操作（除非客戶端指定了其他的讀偏好）。主節(jié)點通過心跳機制與副本集中的其他成員保持聯(lián)系。如果主節(jié)點宕機，副本集會自動選舉出一個新的主節(jié)點。
- Secondary (從節(jié)點): 復制主節(jié)點上的數(shù)據(jù)。從節(jié)點可以處理讀操作，從而分擔主節(jié)點的壓力。從節(jié)點還可以作為選舉的候選者，參與主節(jié)點的選舉。
- Arbiter (仲裁節(jié)點): 不存儲數(shù)據(jù)，只參與主節(jié)點的選舉。仲裁節(jié)點的作用是幫助副本集在節(jié)點數(shù)量為偶數(shù)時，避免出現(xiàn)“腦裂”的情況。腦裂指的是，當網(wǎng)絡分區(qū)導致副本集被分成兩個或多個獨立的部分時，每個部分都可能選出一個主節(jié)點，從而導致數(shù)據(jù)不一致。仲裁節(jié)點通過投票，幫助副本集選出一個唯一的主節(jié)點。
- Hidden (隱藏節(jié)點): 不對外提供服務，不能被客戶端直接訪問。隱藏節(jié)點通常用于備份、數(shù)據(jù)分析等場景。隱藏節(jié)點也可以作為選舉的候選者。
- Delayed (延遲節(jié)點): 也是一種隱藏節(jié)點，但它復制的數(shù)據(jù)有一定的延遲。延遲節(jié)點可以用于從過去某個時間點恢復數(shù)據(jù)，或者用于審計。
不同的節(jié)點類型，可以根據(jù)實際需求進行配置。例如，對于讀多寫少的應用，可以增加從節(jié)點的數(shù)量，從而提高讀性能。對于需要高可用性的應用，可以增加仲裁節(jié)點，從而避免腦裂。
如何選擇合適的讀偏好？
選擇合適的讀偏好，需要根據(jù)應用的具體需求進行權衡。不同的讀偏好，在性能、一致性、可用性等方面各有優(yōu)劣。
- primary: 一致性最高，但性能最差。因為所有的讀操作都必須在主節(jié)點上執(zhí)行。適用于對數(shù)據(jù)一致性要求非常高的場景，例如金融交易。
- primaryPreferred: 兼顧了一致性和可用性。優(yōu)先從主節(jié)點讀取，如果主節(jié)點不可用，則從從節(jié)點讀取。適用于對數(shù)據(jù)一致性要求較高，但允許一定程度的延遲的場景。
- secondary: 性能最好，但一致性最差。因為所有的讀操作都在從節(jié)點上執(zhí)行，而從節(jié)點的數(shù)據(jù)可能存在延遲。適用于對數(shù)據(jù)一致性要求不高，但對性能要求非常高的場景，例如日志分析。
- secondaryPreferred: 兼顧了性能和可用性。優(yōu)先從從節(jié)點讀取，如果從節(jié)點不可用，則從主節(jié)點讀取。適用于對數(shù)據(jù)一致性要求不高，但對可用性要求較高的場景。
- nearest: 性能最好，但一致性最差。從網(wǎng)絡延遲最低的節(jié)點讀取，無論是主節(jié)點還是從節(jié)點。適用于對性能要求非常高，且節(jié)點分布在多個地理位置的場景。
在實際應用中，可以根據(jù)不同的業(yè)務場景，選擇不同的讀偏好。例如，對于需要實時顯示數(shù)據(jù)的頁面，可以選擇primary或primaryPreferred。對于不需要實時顯示數(shù)據(jù)的頁面，可以選擇secondary或secondaryPreferred。
讀寫分離后，如何保證數(shù)據(jù)一致性？
讀寫分離雖然能提升性能，但也會帶來數(shù)據(jù)一致性的問題。由于數(shù)據(jù)從主節(jié)點復制到從節(jié)點需要時間，因此從節(jié)點上的數(shù)據(jù)可能存在延遲。為了保證數(shù)據(jù)一致性，可以采取以下措施：
- 選擇合適的讀偏好: 如前所述，不同的讀偏好，在一致性方面各有優(yōu)劣。選擇合適的讀偏好，可以根據(jù)應用的具體需求進行權衡。
- 監(jiān)控復制延遲: 監(jiān)控從節(jié)點的復制延遲，可以了解數(shù)據(jù)的同步情況。如果復制延遲過高，需要及時處理，例如優(yōu)化網(wǎng)絡、調(diào)整配置等。
- 使用w:
寫關注 : 寫關注（Write Concern）是指，寫操作需要被復制到多少個節(jié)點后，才算成功。通過設置w參數(shù)，可以控制寫操作的可靠性。例如，w: majority表示寫操作需要被復制到大多數(shù)節(jié)點后，才算成功。 - 使用readConcern: “majority”讀關注: 讀關注（Read Concern）是指，讀操作需要讀取到多少個節(jié)點上的數(shù)據(jù)，才算有效。通過設置readConcern參數(shù)，可以控制讀操作的一致性。readConcern: “majority”表示讀操作需要讀取到大多數(shù)節(jié)點上的數(shù)據(jù)，確保讀取到的數(shù)據(jù)是最新的。
// 使用寫關注和讀關注 const { MongoClient } = require('mongodb'); const uri = "mongodb://localhost:27017,localhost:27018,localhost:27019/?replicaSet=myReplicaSet"; const client = new MongoClient(uri); async function run() { try { await client.connect(); const database = client.db("mydatabase"); const collection = database.collection("mycollection"); // 插入數(shù)據(jù)，并設置寫關注 await collection.insertOne({ name: "test" }, { w: "majority" }); // 讀取數(shù)據(jù)，并設置讀關注 const result = await collection.find({}).readConcern("majority").toArray(); console.log(result); } finally { await client.close(); } } run().catch(console.dir);
通過以上措施，可以有效地保證讀寫分離后的數(shù)據(jù)一致性。當然，在實際應用中，還需要根據(jù)具體的業(yè)務場景，進行靈活的調(diào)整和優(yōu)化。
