MongoDB 是一款 NoSQL 數據，通常用來存儲非結構化數據，我們的產品中也有用到，例如：一些文件存儲在 MongoDB 的 GridFS 中。

MongoDB 有三種方式來實現高可用：

• 副本集：副本集是 MongoDB 官方推薦的高可用解決方案。它通過在多個節點上復制數據來實現數據冗余和故障轉移。副本集通常包括一個主節點和多個從節點，如果主節點發生故障，從節點可以自動選舉出一個新的主節點，從而實現自動故障轉移。
• 分片集群：分片集群是一種橫向擴展的解決方案，可以將數據分散到多個節點上，從而提高讀寫性能和可伸縮性。分片集群通常由多個分片節點、多個配置節點和多個代理節點組成，其中分片節點負責存儲數據，配置節點負責管理元數據，代理節點負責將客戶端請求路由到正確的分片節點上。
• 復制集群：復制集群是一種基于副本集的解決方案，可以將多個副本集組合在一起，從而實現更高的可用性和可擴展性。復制集群通常由多個副本集節點和多個代理節點組成，其中代理節點負責將客戶端請求路由到正確的副本集節點上。

本文中選擇 MongoDB 的副本集的方式來進行演示，副本集相對簡單，也能達到高可用的目的，架構圖如下：

為了方便，在一臺服務器上使用多個容器的方式來進行部署，真實場景下只需要把三個容器分別部署到三臺服務器上即可，具體步驟如下：

1、準備一臺 CentOS 服務器，安裝好 Docker 和 docker-compose 。

2、在 /home 目錄創建 mongodb 目錄，進入 mongodb 目錄創建 data 目錄，data 目錄中分別創建 mongo1、mongo2、mongo3 用來存放三個節點的數據。

3、使用命令 chmod -R 777 data 給 data 目錄設置權限。

4、在 mongodb 目錄中創建文件 docker-compose.yml ，用來構建容器，內容如下：

version: '3'
services:
  mongo1:
    image: mongo:5.0
    container_name: mongo1
    restart: always
    ports:
     - "27017:27017"
    volumes:
     - ./data/mongo1:/data/db
    command: mongod --replSet rs0 --bind_ip_all --port 27017

  mongo2:
    image: mongo:5.0
    container_name: mongo2
    restart: always
    ports:
     - "27018:27017"
    volumes:
     - ./data/mongo2:/data/db
    command: mongod --replSet rs0 --bind_ip_all --port 27017

  mongo3:
    image: mongo:5.0
    container_name: mongo3
    restart: always
    ports:
     - "27019:27017"
    volumes:
     - ./data/mongo3:/data/db
    command: mongod --replSet rs0 --bind_ip_all --port 27017

• ports：27017、27018、27019 分別為三個節點對外的端口
• volumes：將步驟 2 中創建的目錄和容器內的數據目錄進行映射
• --replSet rs0：指定副本集的名稱為 rs0
• --bind_ip_all：可以讓 MongoDB 實例能夠通過所有網絡接口進行連接，包括本地主機、局域網和互聯網。這通常用于在多個計算機之間共享 MongoDB 數據庫，或在具有可用公共 IP 地址的環境中使用。

5、在 mongodb 目錄下執行  docker-compose up -d 進行容器的構建，成功后如下圖：

6、隨便進入一個 MongoDB 容器，下面命令為進入容器名 mongo1 的容器內部。

docker exec -it mongo1 bash

7、進入容器內部后，輸入 mongo 命令進入 MongoDB 的命令行模式，在該模式執行下面的命令進行副本集的初始化：

rs.initiate({_id: "rs0", members: [
  {_id: 0, host: "10.211.55.3:27017"},
  {_id: 1, host: "10.211.55.3:27017"},
  {_id: 2, host: "10.211.55.3:27017"}
]})

• 該命令初始化一個名為 rs0 的副本集，并將三個 MongoDB 容器添加為成員。
• 注意：host 中指定的 IP 為服務器的 IP，當然如果使用的是容器 IP 或者容器名稱，副本集和能正常啟動和運行，但程序連接的時候就會出錯 。

8、繼續在 MongoDB 的命令行模式執行 rs.status() ，這個命令可以查看副本集的狀態信息，包括成員、主節點和副本集配置。

• Mongo1 被指定為了主（Primary），其余兩個容器為副本（Secondary）。

9、在 Navicat 中配置連接副本集，如下圖：

10、到這里，MongoDB 在 Docker 中部署副本集就已經完成，接下來可以通過一些場景測試下是否能故障自動轉移，我驗證的場景如下：

• 重啟虛擬機后檢查 MongoDB 服務是否正常。
• 使用命令 systemctl restart docker 將 docker 重啟，檢查 MongoDB 服務是否正常。
• 使用命令 docker stop mongo1 將副本集中的主節點停掉，檢查剩下的兩個從節點是否能重現選舉新的主節點。
• 使用命令 docker start mongo1 將之前的主節點啟動，檢查是否能自動切換為從節點。
• 將 mongo2、mongo3 這兩個從節點都停掉，檢查 MongoDB 服務還是否可用，正常情況下應該是不可用，主節點 mongo1 會降級為從，變為只讀，直連 mongo1 可以連接進行數據讀取，集群無法連接。
• 上面每一步操作后，除了看狀態之外，還需要用程序進行連接驗證服務是否正常。

11、使用 .NET Core 程序進行驗證，創建一個 .NET 6 的控制臺程序，引用 NuGet 包 MongoDB.Driver 。

12、Program 類的代碼如下：

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Driver;

var mongoConnectionString = "mongodb://10.211.55.3:27017,10.211.55.3:27018,10.211.55.3:27019/test?replicaSet=rs0&readPreference=primary";

var mongoClient = new MongoClient(mongoConnectionString);
var database = mongoClient.GetDatabase("test");
var collection = database.GetCollection<BsonDocument>("test");

 // 插入一條文檔
var document = new BsonDocument { { "name", "oec2003" }, { "age", 30 } };
collection.InsertOne(document);

var documents = await collection.Find(Builders<BsonDocument>.Filter.Empty).ToListAsync();
foreach (var doc in documents)
{
    Console.WriteLine(doc);
}

• 連接字符串中的 replicaSet = rs0 用來指定副本集的名稱。
• readPreference=primary ，將讀取偏好設置為主節點，表示只從主節點讀取數據，這也是默認模式，除了 primary 外，還有一些其他的配置選項，說明如下：

• readPreference=primaryPreferred：查詢將首選主節點，但如果主節點不可用，則可以從其他節點讀取數據。
• readPreference=secondary：查詢將只從副本集的次要節點讀取數據。如果沒有次要節點可用，則查詢將失敗。
• readPreference=secondaryPreferred：查詢將優先從次要節點讀取數據，但如果沒有次要節點可用，則可以從主節點讀取數據。
• readPreference=nearest：查詢將從網絡延遲最低的節點讀取數據。這個選項不考慮節點的角色（主節點或次要節點），而是選擇網絡最近的節點。

在高可用部署中，一定要結合實際情況進行權衡后，采取既能解決問題，又駕輕就熟的方案，否則，出現問題，如果不能及時解決，效果還不如單機。