MongoDB（七） - MongoDB副本集安装与配置

---

前言

本文详细介绍了在Linux环境下安装和配置MongoDB副本集的完整流程。主要内容包括：下载MongoDB安装包并上传至服务器；创建必要的数据和日志目录；解压安装包并配置mongod.conf文件；分发MongoDB到集群节点；配置环境变量；启动副本集服务；以及初始化副本集并添加节点。通过图文并茂的方式展示了每个操作步骤的执行过程和验证方法，最终实现了包含hadoop1（主节点）、hadoop2和hadoop3（副本节点）的三节点MongoDB副本集环境。

---

一、下载MongoDB

1. 下载MongoDB

MongoDB安装包下载地址：https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-rhel70-5.0.30.tgz

2. 上传安装包

通过拖移的方式将下载的MongoDB安装包mongodb-linux-x86_64-rhel70-5.0.30.tgz上传至虚拟机hadoop1的/export/software目录。

3. 创建相关目录

目录/export/data/mongodb/data用于存放副本数据，目录/export/data/mongodb/logs用于存放副本集日志，文件/export/data/mongodb/logs/mongodb.log用于保存日志，MongoDB的数据目录和日志目录不会自动创建，需要手动创建。分别在虚拟机hadoop1、hadoop2和hadoop3执行如下命令创建相关目录。

mkdir -p /export/data/mongodb/data
mkdir -p /export/data/mongodb/logs
touch /export/data/mongodb/logs/mongodb.log

---

二、安装配置MongoDB

1. 解压MongoDB安装包

在虚拟机hadoop1上将MongoDB安装包解压至/export/servers目录。

tar -zxvf /export/software/mongodb-linux-x86_64-rhel70-5.0.30.tgz -C /export/servers/

解压完成如下图所示。

2. 重命名MongoDB文件夹名称

把MongoDB文件夹名称按标准命名方式（软件名-版本号）重命名。

mv /export/servers/mongodb-linux-x86_64-rhel70-5.0.30/ /export/servers/mongodb-5.0.30

3. 修改配置文件

参数映射说明

命令行参数	配置文件路径	说明
--port 27017	net.port	MongoDB服务监听的端口
--bind_ip hadoop1	net.bindIp	监听的网络接口（主机名或IP）
--dbpath=/export/...	storage.dbPath	数据文件存储路径
--logpath=/export/...	systemLog.path	日志文件路径
--logappend	systemLog.logAppend	以追加模式写入日志（保留历史记录）
--fork	processManagement.fork	以守护进程模式运行（后台运行）
--replSet bigdata_mongodb	replication.replSetName	副本集名称

在虚拟机hadoop1执行如下命令创建配置文件目录，并向配置文件mongod.conf中添加配置内容。

mkdir -p /export/servers/mongodb-5.0.30/conf
cat >/export/servers/mongodb-5.0.30/conf/mongod.conf <<EOF
# 网络配置
net:port: 27017bindIp: 0.0.0.0
# 存储配置
storage:dbPath: /export/data/mongodb/data
# 日志配置
systemLog:destination: filepath: /export/data/mongodb/logs/mongodb.loglogAppend: true
# 进程配置
processManagement:fork: true
# 复制集配置
replication:replSetName: "bigdata_mongodb"
EOF

4. 分发MongoDB文件夹

把虚拟机hadoop1中的MongoDB文件夹复制到虚拟机hadoop2和hadoop3中。

scp -r /export/servers/mongodb-5.0.30/ root@hadoop2:/export/servers/

scp -r /export/servers/mongodb-5.0.30/ root@hadoop3:/export/servers/

5. 配置环境变量

分别在虚拟机hadoop1、hadoop2和hadoop3执行如下命令，向环境变量配置文件/etc/profile追加环境变量内容。配置环境变量后，需要加载环境变量配置文件/etc/profile，使用hadoop的环境变量生效。

echo >> /etc/profile
echo 'export MONGODB_HOME=/export/servers/mongodb-5.0.30' >> /etc/profile
echo 'export PATH=$PATH:$MONGODB_HOME/bin:$MONGODB_HOME/bin' >> /etc/profile
source /etc/profile

配置好环境变量后，分别在虚拟机hadoop1、hadoop2和hadoop3执行如下命令验证环境变量是否配置成功。

mongo --version

成功如下图所示。

6. 启动副本集

以副本集模式启动MongoDB，分别在虚拟机hadoop1、hadoop2和hadoop3执行如下命令启动MongoDB服务。

mongod -f /export/servers/mongodb-5.0.30/conf/mongod.conf

7. 进入MongoDB客户端

在虚拟机hadoop1执行如下命令进入hadoop1的MongoDB客户端。

mongo --host hadoop1 --port 27017

8. 初始化副本集

8.1 初始化副本集

在虚拟机hadoop1执行如下命令初始化副本集。

rs.initiate()

初始化成功如下图所示。

完成初始化后，节点默认处于SECONDARY（副本节点）状态，等待几秒后自动选举自己为PRLMARY（主节点），如下图所示。

8.2 添加副本节点

在虚拟机hadoop1执行如下命令将服务器hadoop2和hadoop3以副本节点的角色添加到副本集中。

rs.add("hadoop2:27017")
rs.add("hadoop3:27017")

添加成功如下图所示。

在虚拟机hadoop2执行如下命令进入hadoop2的MongoDB客户端，查看副本集状态。

mongo --host hadoop2 --port 27017

如下图所示，服务器hadoop2是为SECONDARY状态。

在虚拟机hadoop3执行如下命令进入hadoop3的MongoDB客户端，查看副本集状态。

mongo --host hadoop3 --port 27017

如下图所示，服务器hadoop3是为SECONDARY状态。

---

三、副本集操作

1. 副本集状态介绍

以下是 MongoDB 副本集（Replica Set）状态的详细介绍。

分类	状态/概念	说明
基本架构	副本集（Replica Set）	由多个 MongoDB 节点组成的集群，实现数据冗余、高可用和故障转移。
	主节点（Primary）	唯一可写入的节点，处理所有写操作，并将变更同步到从节点（Secondary）。
	从节点（Secondary）	复制主节点数据，可用于读操作（默认禁止，需配置 readPreference）。
	仲裁节点（Arbiter）	不存储数据，仅参与选举投票，用于解决脑裂问题（奇数节点时非必需）。
节点状态	PRIMARY	主节点状态，当前集群唯一写入节点。
	SECONDARY	从节点状态，同步主节点数据，支持只读（需配置）。
	RECOVERING	节点正在同步数据（如初次加入副本集或数据同步中），不可读/写。
	STARTUP	节点刚启动，正在初始化，尚未完成同步。
	STARTUP2	节点已完成初始化，正在尝试加入副本集。
	DOWN	节点不可用（如进程停止或网络故障）。
	ARBITER	仲裁节点状态，仅参与选举，不存储数据。
	REMOVED	节点已从副本集中移除（但可能仍存在于配置中）。
选举机制	主节点选举（Election）	当主节点故障时，从节点通过心跳检测和投票机制重新选举新主节点。
	心跳（Heartbeat）	节点间通过定期心跳（默认2秒）检测存活状态。
	多数派原则（Majority）	选举需获得副本集多数节点（含主节点）的投票才能生效。
数据同步	oplog（操作日志）	主节点记录所有写操作的日志，从节点通过回放 oplog 实现数据同步。
	同步延迟（Replication Lag）	从节点与主节点的数据延迟时间（正常情况下应接近0）。
读写策略	读偏好（Read Preference）	控制读请求路由到主节点或从节点，支持 primary、primaryPreferred、secondary、secondaryPreferred、nearest 等模式。
管理命令	rs.status()	查看副本集状态的核心命令，返回各节点状态、同步信息及选举相关参数。
	rs.initiate()	初始化副本集配置。
	rs.add()	向副本集添加节点。
	rs.remove()	从副本集移除节点。
典型场景	故障转移（Failover）	主节点故障后，从节点自动选举新主节点，业务自动切换（需驱动支持）。
	负载均衡（Read Scaling）	将读请求分发到从节点，减轻主节点压力（需配置读偏好）。
注意事项	节点数量建议	推荐奇数个节点（如3/5/7个），避免脑裂（偶数节点需搭配仲裁节点）。
	版本兼容性	副本集内节点版本必须一致，否则可能导致同步失败或功能异常。

2. 查看副本集成员状态

在虚拟机hadoop1执行如下命令查看副本集成员状态。

rs.status()

返回的部分结果如下图所示。

状态码对应关系

状态码	状态字符串	说明
1	PRIMARY	主节点
2	SECONDARY	从节点
3	RECOVERING	数据同步中（不可用）
5	STARTUP	节点启动中
6	ARBITER	仲裁节点
8	DOWN	节点不可用
9	UNKNOWN	节点状态未知（如网络隔离）

3. 数据同步

3.1 启用数据同步

分别在虚拟机hadoop2和hadoop3的MongoDB客服端执行如下命令开启数据同步。

rs.secondaryOk()

3.2 测试数据同步

在虚拟机hadoop1的MongoDB客服端执行如下命令，切换到test数据库，并向集合user插入一个文档。

use test
db.user.insert({"name":"zhangsan"})
db.user.find({})

在虚拟机hadoop2和hadoop3的MongoDB客服端执行如下命令，测试数据是否已经同步，可用查询到数据说明数据已经同步到hadoop2和hadoop3。

use test
db.user.find({})

如下图所示。

4. 故障转移

测试方法：终止hadoop1的MongoDB的主节点进程，查看hadoop2和hadoop3这两个从节点是否会有一个自动转为主节点。

4.1 终止hadoop1的MongoDB的主节点进程

查看hadoop1的MongoDB服务进程的PID。

ps -ef | grep mongodb

MongoDB服务进程的PID如下图红框部分所示。

关闭hadoop1的MongoDB服务进程。

kill -9 <PID>

4.2 查看从节点是否有一个自动转为主节点

如下图所示，在hadoop2和hadoop3这两个从节点中，hadoop2转为了主节点。

5. 配置副本集成员

5.1 调整副本集成员的优先级

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把副本集成员信息赋值到变量cfg中。

cfg=rs.conf()

优先级越高越容易被选举为主节点，优先级的范围是0-100（值越大优先级越高），所有节点的优先级默认为1，优先级为0不能成为主节点。

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把hadoop1的优先级改为2，并将修改后的配置应用到副本集。

cfg.members[0].priority=2
rs.reconfig(cfg)

配置成功如下图所示。

重新启动hadoop1的MongoDB服务

在虚拟机hadoop1执行如下命令启动MongoDB服务。

mongod -f /export/servers/mongodb-5.0.30/conf/mongod.conf

启动完成后等待10秒，可以发现hadoop1被重新选举成为主节点（因为hadoop1的优先级比较高），如下图所示。

5.2 配置隐藏节点

隐藏节点是副本集中持有数据副本、对客户端不可见、但可以参与主节点选举和数据同步的特殊节点，可用于数据备份或离线分析等场景。

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把副本集成员信息赋值到变量cfg中。

cfg=rs.conf()

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把hadoop2的优先级改为0，使其不能被选举为主节点。

cfg.members[1].priority=0

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把hadoop2设置为隐藏节点。

cfg.members[1].hidden=true

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令将修改后的配置应用到副本集。

rs.reconfig(cfg)

5.3 配置延迟节点

延迟节点（Delayed Node）是副本集中数据落后于主节点指定时间（如1小时）的从节点，用于数据误操作恢复、版本验证等场景。

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把副本集成员信息赋值到变量cfg中。

cfg=rs.conf()

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把hadoop2的优先级改为0，使其不能被选举为主节点。

cfg.members[1].priority=0

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把hadoop2设置为延迟节点，设置延迟时间为3600秒。

cfg.members[1].secondaryDelaySecs=3600

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令将修改后的配置应用到副本集。

rs.reconfig(cfg)

5.4 配置副本集成员投票权

副本集成员的投票权是指成员在主节点选举中是否具备投票资格，允许有七个拥有投票权的成员，由votes参数控制（默认值为1表示有投票权，0表示无投票权），通常用于控制选举过程或排除特殊节点（如延迟节点、隐藏节点）参与投票。

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把副本集成员信息赋值到变量cfg中。

cfg=rs.conf()

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把hadoop2的投票权设置为0，使其不能参与投票。

cfg.members[1].votes=0

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令将修改后的配置应用到副本集。

rs.reconfig(cfg)

5.5 将副本节点转为仲裁节点

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把副本集成员信息赋值到变量cfg中。

cfg=rs.conf()

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令把服务器hadoop2从副本集中移除。

rs.remove("hadoop2:27017")

在虚拟机hadoop2上按Ctrl+C关闭MongoDB客服端，并执行如下操作关闭MongoDB服务进程。

查看hadoop2的MongoDB服务进程的PID。

ps -ef | grep mongodb

MongoDB服务进程的PID如下图红框部分所示。

关闭hadoop2的MongoDB服务进程。

kill -9 <PID>

在虚拟机hadoop2上执行如下命令备份MongoDB数据存放目录。

mv /export/data/mongodb/data /export/data/mongodb/data-old

在虚拟机hadoop2上执行如下命令创建新的数据存放目录，并重新启动MongoDB服务。

mkdir -p /export/data/mongodb/data
mongod -f /export/servers/mongodb-5.0.30/conf/mongod.conf

在虚拟机主节点的MongoDB客服端执行如下命令以仲裁节点角色将hadoop2添加到副本集中。

rs.addArb("hadoop2:27017")