2. 硬件与操作系统选型
MongoDB 副本集的高可用能力，最终要落在具体硬件与操作系统上。副本集有三个关键行为会直接放大硬件差异：写入先落主节点再异步复制到从节点、选举依赖心跳与多数派确认、读偏好可能把读流量分散到多个节点。因此选型不能只看“单机跑得动”，而要看“三节点同时工作、故障切换时仍能稳定”的资源余量。下面按 CPU、内存、磁盘 IO、网络带宽四条主线展开，再给出 Linux 内核参数与文件系统的落地优化。
CPU：关注并发连接与压缩，而非主频堆叠
MongoDB 的多数操作是 IO 与内存等待型，CPU 主要消耗在 WiredTiger 的压缩/解压、查询执行、索引维护以及复制线程上。生产环境建议每节点至少 8 核，中等负载 16 核，高写入或大量二级索引场景 32 核以上。核心数比单核主频更重要，因为副本集需要同时处理客户端请求、oplog 拉取、心跳与选举。若使用 zstd 压缩，CPU 开销会上升，需预留 20%～30% 余量。判断 CPU 是否成为瓶颈，可观察 db.serverStatus().opcounters 与系统 top 中 mongod 进程的 %us、%sy：若持续高于 70% 且写入延迟上升，说明 CPU 已接近上限。
内存：WiredTiger 缓存是核心，需为系统留白
WiredTiger 默认使用 (总内存-1GB)×50% 作为缓存。生产上建议单节点内存不低于 16GB，推荐 32GB 或 64GB。内存不足会触发频繁的 page fault 与磁盘读，直接拖慢复制。配置时显式设置 storage.wiredTiger.engineConfig.cacheSizeGB，例如 64GB 内存设为 28～30GB，剩余留给文件系统缓存、连接与 oplog。注意：副本集每个节点都要独立满足该内存要求，不能按“三节点共享”估算。
磁盘 IO：副本集最容易被忽视的瓶颈
副本集的写入路径是：主节点写 journal 与数据文件 → 写 oplog → 从节点拉取并重放。磁盘 IOPS 与 fsync 延迟决定复制是否跟得上。生产必须使用 SSD，推荐 NVMe；机械盘仅适合冷备或测试。容量上，数据盘建议预留 50% 以上空间，因为 oplog 与压缩后的数据会持续增长。关键指标是 db.serverStatus().wiredTiger 中的 cache 与 checkpoint，以及 iostat -x 1 的 %util 与 await：若 await 持续大于 10ms，说明磁盘已紧张。副本集建议三节点使用相同磁盘规格，避免从节点因 IO 慢而长期落后。
网络带宽：心跳、复制与选举的生命线
副本集节点间需要持续传输心跳（默认 2 秒）与 oplog。带宽不足会导致复制延迟、选举超时甚至误判节点下线。建议节点间使用万兆内网，至少千兆独占；跨机房部署时，节点间 RTT 应低于 10ms，带宽按“写入峰值 × 副本数”估算。例如写入峰值 50MB/s、三副本，则主节点出口至少需 100MB/s 以上余量。可用 rs.status() 查看 optimeDate 与 lastHeartbeat，若从节点 optime 落后主节点超过数秒，优先排查网络与磁盘。
Linux 内核参数：让内存与网络更贴合数据库
默认内核参数面向通用场景，对 MongoDB 并不友好。第一组是内存与脏页：vm.swappiness=1 降低换页倾向，避免 WiredTiger 缓存被换出；vm.dirty_ratio=15、vm.dirty_background_ratio=5 控制脏页回写节奏，防止突发 fsync 抖动。第二组是网络：net.core.somaxconn=65535、net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=65535 提升连接队列，net.ipv4.tcp_fin_timeout=30 加快连接回收。第三组是文件句柄与进程数：fs.file-max=1048576，并在 /etc/security/limits.conf 中为 mongod 用户设置 nofile 64000、nproc 64000。修改后执行 sysctl -p 生效，并用 ulimit -n 确认。
文件系统与挂载：XFS + noatime + 禁用 THP
MongoDB 官方推荐 XFS，因其在并发写入与扩展性上优于 ext4。挂载时使用 noatime 减少元数据写入，nobarrier 仅在带电池保护缓存的 RAID 卡上使用，否则保留 barrier 保证掉电一致性。透明大页（THP）会导致内存分配延迟抖动，必须关闭：echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled，并写入 /etc/rc.local 或 systemd 单元确保重启后仍生效。此外，建议将 journal 与数据放在同一高性能盘，若使用 RAID，优先 RAID10，避免 RAID5 的写惩罚。
一份可直接参考的节点配置示例
以下为三节点副本集单节点的推荐配置，属于教学示例，实际需按业务压测调整：
CPU：16 核（主频 ≥ 2.5GHz）
内存：64GB，WiredTiger cacheSizeGB=30
磁盘：NVMe SSD 1TB，XFS，noatime
网络：万兆内网，节点间 RTT < 10ms
内核：vm.swappiness=1，dirty_ratio=15，somaxconn=65535
文件系统：关闭 THP，nofile=64000