（2）MongoDB副本集自動故障轉移原理
前文我們搭建MongoDB三成員副本集，瞭解叢集基本特性，今天我們圍繞下圖聊一聊背後的細節。
預設搭建的replica set均在主節點讀寫，輔助節點冗餘部署，形成高可用和備份， 具備自動故障轉移的能力。
叢集心跳保活
叢集每個節點以週期性向其他成員發出心跳命令 replSetHeartbeat來獲取狀態，
根據應答訊息來更新節點的狀態，根據最終狀態確定是否重選主節點。
預設心跳週期 heartbeatIntervalMillis= 2000ms；
認定Primary節點失聯的閾值 electionTimeoutMillis=10s
非同步複製
輔助節點複製主節點的oplog，並將改變應用到資料集，從而保持與主節點資料同步。
這裡有三個知識點：
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oplog是一個特殊的封頂集合capped collection， 主節點上的operation log會記錄在主節點的oplog中，輔助節點非同步拷貝這些操作，這樣所有的節點的都包含operatin log的一個副本：local.oplog.rs集合
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每次非同步複製觸發的時機是在心跳保活階段，所有的輔助節點都會在ping階段從其他成員插入oplog文件。
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oplog中的每個操作都是冥等的：無論是一次還是多次應用到目標資料集，oplog操作會產生相同的結果
刪除和插入操作：
若多次應用刪除操作，後續刪除操作無效果；
若多次應用插入操作，因為每次操作均包含包含_id值，因此它也不會插入文件的第二個副本（因為_id必須是唯一的）。
當有新節點加入叢集，該節點會啟動另一種同步：initial sync, 將所有資料從副本集一個成員拷貝到另外一個成員， 複製完成，會過渡為輔助節點。
選舉主節點
叢集會因為各種事件觸發選舉主節點
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在叢集中新增新節點
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初始化replica set叢集
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執行人工運維命令（rs.stepDown() rs.reconfig()）維護叢集
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輔助節點與主節點失聯時間超過預設10s
自動故障轉移說的是最後一種情況：
預設情況下，輔助節點A與主節點心跳失聯超過10s，A節點標記主節點不可用；之後與其他輔助節點心跳保活，溝通各自資訊（節點的票數、節點優先順序、PingMs等因素）確立出新主節點。
在發生故障轉移時，叢集不能再執行寫入操作； 如果你在客戶端配置了在輔助節點的讀取首選項 read preference，則叢集可繼續提供讀取能力。
你的應用程式可用重試邏輯應對自動故障轉移和後續的重選，從MongoDB3.6版本開始，MongoDB Driver可偵測主節點的失聯，並執行一次重試操作。
適配MongoDB4.2的Driver預設會重試寫入操作；
適配Mongodb4.0-3.6的Driver需顯式在連線字串包含retryWrites = true，以確保主節點失聯時能重試寫入操作。
連線副本集的客戶端配置字串，其中rs0是配置檔案中設定的副本集名稱 replSetName
mongodb://account:[email protected]:27017,mongodb1.example.com:27017,mongodb2.example.com:27017?replicaSet=rs0
OK， 以上便是MongoDB副本集心跳保活、非同步複製、自動故障轉移的背景知識。
留一個作業？
客戶端連線MongoDB副本集的連線字串，只是一個很普通的IP陣列，並未體現主副節點，客戶端是怎麼區分主副節點，並向主節點發出寫入指令。
所有遵守MongoDB官方規範的Driver都會實現 Service discovery和Monitoring, 我們在連線字串指定的IP節點其實是種子節點，Driver會準實時監視叢集，獲取叢集最新的狀態資訊。（heartbeatFrequencyMS 約定了客戶端Driver檢查叢集狀態的時間間隔）
這也與我在MongoDB 輔助節點看到的日誌相互照應。
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