MongoDB 副本集（Replica Set）部署

适用版本：MongoDB 8.0 / 8.3（本文以 8.0 为基准，适用于 8.x 系列）
工作模式：自管理副本集（Self-Managed Replica Set）
核心场景：在 RHEL 8/9 系统上部署 MongoDB 三节点副本集（一主一从一仲裁），并实现自动故障转移

分类标签

分类标签：MongoDB 安装部署、MongoDB 副本集、MongoDB 高可用
博客分类备注：本文核心解决 MongoDB 8.x 副本集的部署与验证问题，属于安装部署类，标签结合了 MongoDB、副本集、高可用。

环境说明

版本差异说明：

• MongoDB 4.4：使用旧式配置文件格式（键值对），mongo shell
• MongoDB 5.0+：推荐 mongosh 替代 mongo，配置全面改用 YAML 格式
• MongoDB 6.0+：noauth 参数废弃，使用 security.authorization: disabled
• MongoDB 8.0+：仅支持 RHEL 8.8+ / RHEL 9.3+，弃用部分旧指标
• 版本适配建议：生产环境建议使用 MongoDB 8.0.x 最新补丁版（如 8.0.21），避免早期版本安全漏洞

一、节点规划

小贴士：副本集节点数应为奇数，以确保在分区场景下能形成多数派（majority），避免脑裂。

二、前置准备（所有节点执行）

2.1 配置主机名解析

# 所有节点编辑 /etc/hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
[IP1] mongo01
[IP2] mongo02
[IP3] mongo03
EOF

2.2 安装依赖包

# RHEL 8/9 使用 dnf（yum 的继承者）
dnf install -y cyrus-sasl cyrus-sasl-plain cyrus-sasl-gssapi \
  krb5-libs lm_sensors-libs net-snmp-libs openssl openssl-devel \
  rpm-libs tcp_wrappers-libs

2.3 关闭防火墙与 SELinux

# 关闭防火墙
systemctl disable firewalld
systemctl stop firewalld

# 禁用 SELinux（生产环境建议使用 targeted 模式并配置策略，此处为简化）
sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config
setenforce 0

2.4 优化内核参数

# 禁用 NUMA zone reclaim（提升数据库性能）
echo "vm.zone_reclaim_mode = 0" >> /etc/sysctl.conf

# 生产环境建议同时配置以下参数
echo "vm.swappiness = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.tcp_keepalive_time = 300" >> /etc/sysctl.conf

sysctl -p

2.5 禁用 Transparent Huge Pages（THP）

# 方法一：通过 /etc/rc.local（重启生效）
cat >> /etc/rc.local << 'EOF'
if test -f /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled; then
  echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
fi
if test -f /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag; then
  echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag
fi
EOF

chmod +x /etc/rc.local

# 立即生效
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag

⚠️ 修正说明（原文档）：原文档使用 vi 编辑 /etc/rc.local，此处改为直接 cat 追加，并确保文件可执行，重启后配置自动生效。

2.6 创建目录与用户

# 创建目录
mkdir -p /mongodb/{data,logs,apps}

# 创建用户和组
groupadd -g 10001 mongodb
useradd -u 10001 -g mongodb -s /bin/bash mongodb

# 设置密码（生产环境请使用复杂密码）
echo "mongodb" | passwd --stdin mongodb

# 授权
chown -R mongodb:mongodb /mongodb
chmod -R 755 /mongodb

⚠️ 修正说明（原文档）：原文档 chmod -R 775 权限过高，改为 755 更安全。

2.7 修改最大连接数限制

# 在 /etc/security/limits.conf 中配置
cat >> /etc/security/limits.conf << EOF
mongodb hard nofile 64000
mongodb soft nofile 64000
mongodb hard nproc  64000
mongodb soft nproc  64000
EOF

⚠️ 修正说明（原文档）：原文档 nofile 设置为 25600，低于 MongoDB 推荐的 64000 最小值，启动时会触发警告。此处修正为 64000。

三、安装 MongoDB 8.0

3.1 下载 MongoDB 8.0

# 官方下载地址（Community 社区版）
# https://www.mongodb.com/try/download/community

# RHEL 8/9 x86_64 最新版本下载示例（请访问官网获取最新链接）
# 使用 mongosh 替代旧版 mongo shell

官方下载地址：

• Community 版：https://www.mongodb.com/try/download/community
• Enterprise 版：https://www.mongodb.com/try/download/enterprise

3.2 解压安装

su - mongodb

cd /mongodb/apps

# 解压安装包（以 8.0.x 为例，文件名根据实际情况调整）
tar zxvf /soft/mongodb-linux-x86_64-rhel80-8.0.21.tgz

# 创建软链接（方便版本切换）
ln -s /mongodb/apps/mongodb-linux-x86_64-rhel80-8.0.21 /mongodb/apps/mongodb

3.3 配置环境变量

# 编辑 ~/.bash_profile
cat >> ~/.bash_profile << 'EOF'
export MONGO_HOME=/mongodb/apps/mongodb
export PATH=$PATH:$MONGO_HOME/bin
EOF

source ~/.bash_profile

四、配置 MongoDB（YAML 格式）

⚠️ 重要变更（MongoDB 5.0+）：配置文件全面改用 YAML 格式，旧式键值对格式已废弃。

4.1 主节点（Primary）配置

su - mongodb
vi /mongodb/apps/mongodb/bin/mongod.conf

# ========================
# MongoDB 8.0 配置文件（YAML 格式）
# ========================

# 日志配置
systemLog:
  destination: file
  path: /mongodb/logs/mongod.log
  logAppend: true
  timeStampFormat: iso8601-local

# 进程管理
processManagement:
  fork: true
  pidFilePath: /mongodb/apps/mongod.pid

# 网络配置
net:
  port: 27017
  bindIp: 127.0.0.1,[IP1]
  maxIncomingConnections: 50000

# 存储配置
storage:
  dbPath: /mongodb/data
  journal:
    enabled: true
  directoryPerDB: true
  wiredTiger:
    engineConfig:
      cacheSizeGB: 2

# 复制集配置
replication:
  replSetName: rs0
  oplogSizeMB: 2048

# 安全配置（初始部署关闭认证，配置完毕后再启用）
security:
  authorization: disabled

4.2 从节点（Secondary）配置

# 仅 net.bindIp 不同，其余与主节点一致
net:
  port: 27017
  bindIp: 127.0.0.1,[IP2]

4.3 仲裁节点（Arbiter）配置

# 仲裁节点不存储数据，dataPath 可以较小
# 其余配置与从节点类似，net.bindIp 填写 [IP3]

net:
  port: 27017
  bindIp: 127.0.0.1,[IP3]

storage:
  dbPath: /mongodb/data
  journal:
    enabled: true
  directoryPerDB: false   # 仲裁节点可不开启

replication:
  replSetName: rs0

参数说明：

参数	说明
systemLog.destination	日志输出目标，file 为文件
systemLog.logAppend	true = 重启时追加，不覆盖
processManagement.fork	true = 后台守护进程方式运行
net.bindIp	绑定 IP，逗号分隔，生产环境绑定具体 IP 而非 0.0.0.0
net.maxIncomingConnections	最大并发连接数，默认 65536
storage.dbPath	数据文件存放路径
storage.journal.enabled	开启 journal 保证宕机安全
storage.directoryPerDB	true = 每个数据库独立子目录
replication.replSetName	副本集名称，所有节点必须一致
replication.oplogSizeMB	oplog 大小，默认 5% 磁盘空间
security.authorization	disabled = 关闭认证（初始部署用），生产环境改为 enabled

五、启动 MongoDB 服务

5.1 启动所有节点

# 三个节点分别执行
su - mongodb
mongod -f /mongodb/apps/mongodb/bin/mongod.conf

正确停止 mongod（推荐方式）：

# 使用 mongosh 连接后正常关闭（推荐）
mongosh --port 27017
> use admin
> db.shutdownServer()

# 或使用 kill -2（SIGINT，优雅关闭，会刷盘）
kill -2 $(pgrep mongod)

⚠️ 修正说明（原文档）：原文档使用 kill -2 抓取进程号的写法存在风险，建议使用 db.shutdownServer() 优雅关闭。

5.2 验证启动状态

# 使用 mongosh 连接（MongoDB 5.0+ 推荐，替代旧版 mongo）
mongosh "[IP1]:27017"

⚠️ 版本差异说明：

• MongoDB 4.4 及之前：使用 mongo shell
• MongoDB 5.0 开始：mongosh 作为官方推荐 shell，功能更强、兼容性更好
• 本文统一使用 mongosh

六、初始化副本集

6.1 在 Primary 节点执行初始化

// 连接到计划作为 Primary 的节点
mongosh "[IP1]:27017"

// 初始化副本集，指定所有成员
rs.initiate({
  _id: "rs0",
  members: [
    { _id: 0, host: "[IP1]:27017", priority: 2 },
    { _id: 1, host: "[IP2]:27017", priority: 1 },
    { _id: 2, host: "[IP3]:27017", arbiterOnly: true }
  ]
})

参数说明：

参数	说明
_id	副本集名称，必须与 replSetName 一致
members[]._id	成员 ID，每个成员唯一
members[].host	成员地址 IP:端口
members[].priority	选举优先级，值越大越容易被选为主节点，范围 0~1000
members[].arbiterOnly	true = 仲裁节点，不存储数据

6.2 查看副本集配置

// 查看配置
rs.conf()

// 查看状态（重要！）
rs.status()

rs.conf() 输出示例：

{
  "_id": "rs0",
  "version": 1,
  "term": 1,
  "protocolVersion": Long("1"),
  "writeConcernMajorityJournalDefault": true,
  "members": [
    {
      "_id": 0,
      "host": "[IP1]:27017",
      "arbiterOnly": false,
      "buildIndexes": true,
      "hidden": false,
      "priority": 2,
      "votes": 1
    },
    {
      "_id": 1,
      "host": "[IP2]:27017",
      "arbiterOnly": false,
      "buildIndexes": true,
      "hidden": false,
      "priority": 1,
      "votes": 1
    },
    {
      "_id": 2,
      "host": "[IP3]:27017",
      "arbiterOnly": true,
      "priority": 0,
      "votes": 1
    }
  ],
  "settings": {
    "chainingAllowed": true,
    "heartbeatIntervalMillis": 2000,
    "heartbeatTimeoutSecs": 10,
    "electionTimeoutMillis": 10000
  }
}

七、验证副本集数据同步

7.1 主节点写入测试数据

// 连接到 Primary
mongosh "[IP1]:27017"

use testdb
db.users.insertOne({ name: "Alice", age: 30, role: "DBA" })
db.users.insertOne({ name: "Bob", age: 25, role: "Dev" })
db.users.find()

7.2 从节点验证数据同步

// 连接到 Secondary
mongosh "[IP2]:27017"

// MongoDB 5.0+ 使用 db.getMongo().setReadPref('secondaryPreferred')
// 或在连接时指定读偏好
mongosh "[IP2]:27017" --readPreference secondaryPreferred

use testdb
db.users.find()

⚠️ 版本差异说明：

• MongoDB 4.4：rs.secondaryOk() 允许从节点执行读操作
• MongoDB 5.0+：rs.secondaryOk() 已废弃，使用读偏好（Read Preference）替代
• 推荐在连接时指定：mongosh "[IP2]:27017" --readPreference secondary

7.3 仲裁节点验证

// 仲裁节点不存储数据，仅参与选举
mongosh "[IP3]:27017"

// 仲裁节点的 rs.status() 中 stateStr 为 "ARBITER"
rs.status()

八、故障转移测试

8.1 测试场景一：Secondary 宕机

# 在 Secondary 节点执行
kill -2 $(pgrep mongod)

# 在 Primary 节点查看状态
mongosh "[IP1]:27017"
rs.status()
# 观察 members[1].stateStr 变为 "(not reachable/healthy)"

恢复 Secondary：

su - mongodb
mongod -f /mongodb/apps/mongodb/bin/mongod.conf

# 验证数据已自动同步
mongosh "[IP2]:27017" --readPreference secondary
use testdb
db.users.find()

8.2 测试场景二：Primary 宕机（自动故障转移）

# 在原 Primary 节点执行
kill -2 $(pgrep mongod)

# 在 Secondary 节点查看状态（应自动变为主节点）
mongosh "[IP2]:27017"
rs.status()
// 观察 members[1].stateStr 变为 "PRIMARY"

原 Primary 恢复后验证：

# 重启原 Primary
su - mongodb
mongod -f /mongodb/apps/mongodb/bin/mongod.conf

# 原 Primary 会自动以 Secondary 身份重新加入集群
mongosh "[IP1]:27017"
rs.status()
// 观察 members[0].stateStr 变为 "SECONDARY"

⚠️ 重要：MongoDB 8.0 对 w: "majority" 的语义进行了优化——写操作只需等待多数节点写入 oplog 即可返回确认（之前还需等待 apply），写性能显著提升。

九、常用运维命令

// 查看副本集状态
rs.status()

// 查看副本集配置
rs.conf()

// 查看主从角色
rs.isMaster()
// 或
db.hello()          // MongoDB 5.0+ 推荐，替代 rs.isMaster()

// 查看 oplog 状态
db.getReplicationInfo()

// 查看从节点同步延迟
db.printSlaveReplicationInfo()

// 手动降主（维护前使用）
rs.stepDown(60)     // 60 秒内不会重新当选为主

// 添加新节点（扩容时使用）
rs.add("[IP4]:27017")

// 移除节点
rs.remove("[IP4]:27017")

十、总结 & 注意事项

核心要点

1. 副本集核心原理：通过 local 库下的 oplog.rs 集合实现数据同步，主节点写入 oplog，从节点异步拉取并重放
2. 自动故障转移：主节点宕机后，存活节点在 electionTimeoutMillis（默认 10 秒）内发起选举，选出新主
3. 奇数节点原则：副本集节点数应为奇数，确保能形成多数派，避免脑裂
4. 仲裁节点作用：不存储数据，仅参与选举投票，适合资源受限环境

生产环境注意事项

版本升级路径

MongoDB 4.4 → 5.0 → 6.0 → 7.0 → 8.0
（必须逐版本升级，不可跨版本直接升级）

本文基于 MongoDB 官方文档及生产实践经验整理，适用于 MongoDB 8.0/8.3 版本。