3. 从零搭建三节点副本集

本节把前面学到的副本集概念落到一台机器（或三台机器）上，用配置文件方式启动三个 mongod 实例，组成一个名为 rs0 的三节点副本集，并通过 rs.initiate()、rs.add() 和 rs.status() 完成初始化、扩容与状态验证。相比命令行参数启动，配置文件方式更适合生产环境：参数集中、可版本管理、便于批量部署。

一、规划节点与目录

三节点副本集的最小可用拓扑是「一主两从」，其中两个从节点都持有完整数据副本，任意一个节点宕机都不影响读写。为了在一台机器上演示，我们用不同端口区分三个实例：

角色	主机:端口	数据目录	日志文件
主候选节点 A	127.0.0.1:27017	/data/rs0/node1	/data/rs0/node1/mongod.log
从节点 B	127.0.0.1:27018	/data/rs0/node2	/data/rs0/node2/mongod.log
从节点 C	127.0.0.1:27019	/data/rs0/node3	/data/rs0/node3/mongod.log

真实生产环境应把三个节点分散到三台物理机或三个可用区，避免单机故障导致多数派丢失。这里用单机多端口只是为了教学演示，副本集的行为与多机部署完全一致。

二、编写 mongod 配置文件

每个实例使用一份独立的 YAML 配置文件。以节点 A 为例，/etc/mongod-rs0-1.conf 内容如下：

storage:
  dbPath: /data/rs0/node1
  journal:
    enabled: true
systemLog:
  destination: file
  path: /data/rs0/node1/mongod.log
  logAppend: true
net:
  bindIp: 127.0.0.1
  port: 27017
replication:
  replSetName: rs0
processManagement:
  fork: true

关键字段说明：replication.replSetName 必须三个节点完全一致，否则无法加入同一副本集；storage.dbPath 与 systemLog.path 各节点必须不同；processManagement.fork: true 让 mongod 以守护进程方式运行。节点 B、C 只需把端口改为 27018/27019、目录改为 node2/node3 即可。

创建目录并启动三个实例：

mkdir -p /data/rs0/node{1,2,3}
mongod -f /etc/mongod-rs0-1.conf
mongod -f /etc/mongod-rs0-2.conf
mongod -f /etc/mongod-rs0-3.conf

此时三个实例各自独立运行，尚未组成副本集。用 mongosh --port 27017 连接节点 A，执行 rs.status() 会返回 NotYetInitialized，这是正常的。

三、初始化副本集并添加节点

在节点 A 上执行初始化。这里显式传入 _id 和 members，一次性把三个节点都写进配置，比先 initiate 再逐个 add 更简洁：

rs.initiate({
  _id: "rs0",
  members: [
    { _id: 0, host: "127.0.0.1:27017" },
    { _id: 1, host: "127.0.0.1:27018" },
    { _id: 2, host: "127.0.0.1:27019" }
  ]
})

返回 { ok: 1 } 表示配置已写入。如果只想先建单节点再扩容，可以执行 rs.initiate()（使用默认配置），随后用 rs.add("127.0.0.1:27018") 和 rs.add("127.0.0.1:27019") 逐个加入。两种方式最终配置等价，区别在于前者一次成型、后者便于观察节点加入过程。

初始化后需要等待几秒到几十秒，让节点完成选举和数据同步。此时在节点 A 上执行 rs.status()，可以看到 myState 为 1（PRIMARY），另外两个节点 stateStr 为 SECONDARY。

四、验证主从同步

验证同步最直接的方式是写入后到从节点读取。在 PRIMARY 上插入一条数据：

use testdb
db.users.insertOne({ name: "alice", age: 30 })

然后在从节点 B 上连接并查询。注意从节点默认不允许读，需要先开启从节点读权限：

mongosh --port 27018
rs.slaveOk()          // 旧版本写法
// 新版本使用：
db.getMongo().setReadPref("secondary")
db.users.find()

如果能看到 alice 这条记录，说明主从复制链路正常。也可以在主节点执行 db.users.getDB().stats() 或查看 rs.printReplicationInfo() 观察 oplog 时间窗口，用 rs.printSecondaryReplicationInfo() 查看各从节点落后主节点多少秒。

五、rs.status() 输出解读

rs.status() 是排查副本集问题最重要的命令，返回结构包含 set、myState、members 等字段。下面这张图把关键字段与含义对应起来，便于快速定位问题：

解读时按以下顺序看：先看 ok 是否为 1，再看 myState 确认当前节点角色，最后逐个检查 members 中每个节点的 health 和 stateStr。如果某个节点 health 为 0，说明心跳失败，通常是网络不通或进程已退出；如果 stateStr 长期停留在 STARTUP2，说明正在做初始同步，数据量大时需要耐心等待。

六、常见问题与排查

• 初始化报 "already initialized"：说明该实例已经属于某个副本集，需要先删除 dbPath 下的 local 数据库或使用新目录重新启动。
• 节点一直处于 STARTUP2：检查主节点 oplog 是否足够大，从节点能否拉取到全量数据；网络带宽不足也会导致同步缓慢。
• rs.add() 后节点不可达：确认 bindIp 是否包含目标地址，副本集成员之间必须能互相访问配置中的 host 地址。
• 选举频繁切换：检查节点间网络延迟和心跳超时设置，默认 heartbeatTimeoutSecs 为 10 秒。