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前言

本文詳細介紹了在Linux環境下安裝和配置MongoDB副本集的完整流程。主要內容包括：下載MongoDB安裝包并上傳至服務器；創建必要的數據和日志目錄；解壓安裝包并配置mongod.conf文件；分發MongoDB到集群節點；配置環境變量；啟動副本集服務；以及初始化副本集并添加節點。通過圖文并茂的方式展示了每個操作步驟的執行過程和驗證方法，最終實現了包含hadoop1（主節點）、hadoop2和hadoop3（副本節點）的三節點MongoDB副本集環境。

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一、下載MongoDB

1. 下載MongoDB

MongoDB安裝包下載地址：https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-rhel70-5.0.30.tgz

2. 上傳安裝包

通過拖移的方式將下載的MongoDB安裝包mongodb-linux-x86_64-rhel70-5.0.30.tgz上傳至虛擬機hadoop1的/export/software目錄。

3. 創建相關目錄

目錄/export/data/mongodb/data用于存放副本數據，目錄/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的數據目錄和日志目錄不會自動創建，需要手動創建。分別在虛擬機hadoop1、hadoop2和hadoop3執行如下命令創建相關目錄。

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

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二、安裝配置MongoDB

1. 解壓MongoDB安裝包

在虛擬機hadoop1上將MongoDB安裝包解壓至/export/servers目錄。

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

解壓完成如下圖所示。

2. 重命名MongoDB文件夾名稱

把MongoDB文件夾名稱按標準命名方式（軟件名-版本號）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

參數映射說明

命令行參數	配置文件路徑	說明
--port 27017	net.port	MongoDB服務監聽的端口
--bind_ip hadoop1	net.bindIp	監聽的網絡接口（主機名或IP）
--dbpath=/export/...	storage.dbPath	數據文件存儲路徑
--logpath=/export/...	systemLog.path	日志文件路徑
--logappend	systemLog.logAppend	以追加模式寫入日志（保留歷史記錄）
--fork	processManagement.fork	以守護進程模式運行（后臺運行）
--replSet bigdata_mongodb	replication.replSetName	副本集名稱

在虛擬機hadoop1執行如下命令創建配置文件目錄，并向配置文件mongod.conf中添加配置內容。

mkdir -p /export/servers/mongodb-5.0.30/conf
cat >/export/servers/mongodb-5.0.30/conf/mongod.conf <<EOF
# 網絡配置
net:port: 27017bindIp: 0.0.0.0
# 存儲配置
storage:dbPath: /export/data/mongodb/data
# 日志配置
systemLog:destination: filepath: /export/data/mongodb/logs/mongodb.loglogAppend: true
# 進程配置
processManagement:fork: true
# 復制集配置
replication:replSetName: "bigdata_mongodb"
EOF

4. 分發MongoDB文件夾

把虛擬機hadoop1中的MongoDB文件夾復制到虛擬機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. 配置環境變量

分別在虛擬機hadoop1、hadoop2和hadoop3執行如下命令，向環境變量配置文件/etc/profile追加環境變量內容。配置環境變量后，需要加載環境變量配置文件/etc/profile，使用hadoop的環境變量生效。

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

配置好環境變量后，分別在虛擬機hadoop1、hadoop2和hadoop3執行如下命令驗證環境變量是否配置成功。

mongo --version

成功如下圖所示。

6. 啟動副本集

以副本集模式啟動MongoDB，分別在虛擬機hadoop1、hadoop2和hadoop3執行如下命令啟動MongoDB服務。

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

7. 進入MongoDB客戶端

在虛擬機hadoop1執行如下命令進入hadoop1的MongoDB客戶端。

mongo --host hadoop1 --port 27017

8. 初始化副本集

8.1 初始化副本集

在虛擬機hadoop1執行如下命令初始化副本集。

rs.initiate()

初始化成功如下圖所示。

完成初始化后，節點默認處于SECONDARY（副本節點）狀態，等待幾秒后自動選舉自己為PRLMARY（主節點），如下圖所示。

8.2 添加副本節點

在虛擬機hadoop1執行如下命令將服務器hadoop2和hadoop3以副本節點的角色添加到副本集中。

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

添加成功如下圖所示。

在虛擬機hadoop2執行如下命令進入hadoop2的MongoDB客戶端，查看副本集狀態。

mongo --host hadoop2 --port 27017

如下圖所示，服務器hadoop2是為SECONDARY狀態。

在虛擬機hadoop3執行如下命令進入hadoop3的MongoDB客戶端，查看副本集狀態。

mongo --host hadoop3 --port 27017

如下圖所示，服務器hadoop3是為SECONDARY狀態。

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三、副本集操作

1. 副本集狀態介紹

以下是 MongoDB 副本集（Replica Set）狀態的詳細介紹。

分類	狀態/概念	說明
基本架構	副本集（Replica Set）	由多個 MongoDB 節點組成的集群，實現數據冗余、高可用和故障轉移。
	主節點（Primary）	唯一可寫入的節點，處理所有寫操作，并將變更同步到從節點（Secondary）。
	從節點（Secondary）	復制主節點數據，可用于讀操作（默認禁止，需配置 readPreference）。
	仲裁節點（Arbiter）	不存儲數據，僅參與選舉投票，用于解決腦裂問題（奇數節點時非必需）。
節點狀態	PRIMARY	主節點狀態，當前集群唯一寫入節點。
	SECONDARY	從節點狀態，同步主節點數據，支持只讀（需配置）。
	RECOVERING	節點正在同步數據（如初次加入副本集或數據同步中），不可讀/寫。
	STARTUP	節點剛啟動，正在初始化，尚未完成同步。
	STARTUP2	節點已完成初始化，正在嘗試加入副本集。
	DOWN	節點不可用（如進程停止或網絡故障）。
	ARBITER	仲裁節點狀態，僅參與選舉，不存儲數據。
	REMOVED	節點已從副本集中移除（但可能仍存在于配置中）。
選舉機制	主節點選舉（Election）	當主節點故障時，從節點通過心跳檢測和投票機制重新選舉新主節點。
	心跳（Heartbeat）	節點間通過定期心跳（默認2秒）檢測存活狀態。
	多數派原則（Majority）	選舉需獲得副本集多數節點（含主節點）的投票才能生效。
數據同步	oplog（操作日志）	主節點記錄所有寫操作的日志，從節點通過回放 oplog 實現數據同步。
	同步延遲（Replication Lag）	從節點與主節點的數據延遲時間（正常情況下應接近0）。
讀寫策略	讀偏好（Read Preference）	控制讀請求路由到主節點或從節點，支持 primary、primaryPreferred、secondary、secondaryPreferred、nearest 等模式。
管理命令	rs.status()	查看副本集狀態的核心命令，返回各節點狀態、同步信息及選舉相關參數。
	rs.initiate()	初始化副本集配置。
	rs.add()	向副本集添加節點。
	rs.remove()	從副本集移除節點。
典型場景	故障轉移（Failover）	主節點故障后，從節點自動選舉新主節點，業務自動切換（需驅動支持）。
	負載均衡（Read Scaling）	將讀請求分發到從節點，減輕主節點壓力（需配置讀偏好）。
注意事項	節點數量建議	推薦奇數個節點（如3/5/7個），避免腦裂（偶數節點需搭配仲裁節點）。
	版本兼容性	副本集內節點版本必須一致，否則可能導致同步失敗或功能異常。

2. 查看副本集成員狀態

在虛擬機hadoop1執行如下命令查看副本集成員狀態。

rs.status()

返回的部分結果如下圖所示。

狀態碼對應關系

狀態碼	狀態字符串	說明
1	PRIMARY	主節點
2	SECONDARY	從節點
3	RECOVERING	數據同步中（不可用）
5	STARTUP	節點啟動中
6	ARBITER	仲裁節點
8	DOWN	節點不可用
9	UNKNOWN	節點狀態未知（如網絡隔離）

3. 數據同步

3.1 啟用數據同步

分別在虛擬機hadoop2和hadoop3的MongoDB客服端執行如下命令開啟數據同步。

rs.secondaryOk()

3.2 測試數據同步

在虛擬機hadoop1的MongoDB客服端執行如下命令，切換到test數據庫，并向集合user插入一個文檔。

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

在虛擬機hadoop2和hadoop3的MongoDB客服端執行如下命令，測試數據是否已經同步，可用查詢到數據說明數據已經同步到hadoop2和hadoop3。

use test
db.user.find({})

如下圖所示。

4. 故障轉移

測試方法：終止hadoop1的MongoDB的主節點進程，查看hadoop2和hadoop3這兩個從節點是否會有一個自動轉為主節點。

4.1 終止hadoop1的MongoDB的主節點進程

查看hadoop1的MongoDB服務進程的PID。

ps -ef | grep mongodb

MongoDB服務進程的PID如下圖紅框部分所示。

關閉hadoop1的MongoDB服務進程。

kill -9 <PID>

4.2 查看從節點是否有一個自動轉為主節點

如下圖所示，在hadoop2和hadoop3這兩個從節點中，hadoop2轉為了主節點。

5. 配置副本集成員

5.1 調整副本集成員的優先級

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把副本集成員信息賦值到變量cfg中。

cfg=rs.conf()

優先級越高越容易被選舉為主節點，優先級的范圍是0-100（值越大優先級越高），所有節點的優先級默認為1，優先級為0不能成為主節點。

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把hadoop1的優先級改為2，并將修改后的配置應用到副本集。

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

配置成功如下圖所示。

重新啟動hadoop1的MongoDB服務

在虛擬機hadoop1執行如下命令啟動MongoDB服務。

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

啟動完成后等待10秒，可以發現hadoop1被重新選舉成為主節點（因為hadoop1的優先級比較高），如下圖所示。

5.2 配置隱藏節點

隱藏節點是副本集中持有數據副本、對客戶端不可見、但可以參與主節點選舉和數據同步的特殊節點，可用于數據備份或離線分析等場景。

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把副本集成員信息賦值到變量cfg中。

cfg=rs.conf()

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把hadoop2的優先級改為0，使其不能被選舉為主節點。

cfg.members[1].priority=0

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把hadoop2設置為隱藏節點。

cfg.members[1].hidden=true

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令將修改后的配置應用到副本集。

rs.reconfig(cfg)

5.3 配置延遲節點

延遲節點（Delayed Node）是副本集中數據落后于主節點指定時間（如1小時）的從節點，用于數據誤操作恢復、版本驗證等場景。

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把副本集成員信息賦值到變量cfg中。

cfg=rs.conf()

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把hadoop2的優先級改為0，使其不能被選舉為主節點。

cfg.members[1].priority=0

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把hadoop2設置為延遲節點，設置延遲時間為3600秒。

cfg.members[1].secondaryDelaySecs=3600

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令將修改后的配置應用到副本集。

rs.reconfig(cfg)

5.4 配置副本集成員投票權

副本集成員的投票權是指成員在主節點選舉中是否具備投票資格，允許有七個擁有投票權的成員，由votes參數控制（默認值為1表示有投票權，0表示無投票權），通常用于控制選舉過程或排除特殊節點（如延遲節點、隱藏節點）參與投票。

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把副本集成員信息賦值到變量cfg中。

cfg=rs.conf()

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把hadoop2的投票權設置為0，使其不能參與投票。

cfg.members[1].votes=0

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令將修改后的配置應用到副本集。

rs.reconfig(cfg)

5.5 將副本節點轉為仲裁節點

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把副本集成員信息賦值到變量cfg中。

cfg=rs.conf()

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令把服務器hadoop2從副本集中移除。

rs.remove("hadoop2:27017")

在虛擬機hadoop2上按Ctrl+C關閉MongoDB客服端，并執行如下操作關閉MongoDB服務進程。

查看hadoop2的MongoDB服務進程的PID。

ps -ef | grep mongodb

MongoDB服務進程的PID如下圖紅框部分所示。

關閉hadoop2的MongoDB服務進程。

kill -9 <PID>

在虛擬機hadoop2上執行如下命令備份MongoDB數據存放目錄。

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

在虛擬機hadoop2上執行如下命令創建新的數據存放目錄，并重新啟動MongoDB服務。

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

在虛擬機主節點的MongoDB客服端執行如下命令以仲裁節點角色將hadoop2添加到副本集中。

rs.addArb("hadoop2:27017")