为什么 MongoDB 配置服务器必须只有一个或三个？

Question

在阅读了 MongoDB 分片架构的官方文档后，我还没有发现为什么你需要一个或三个配置服务器，而不是另一个数字。

MongoDB documentation on Config Servers 说：

“如果一个或两个配置服务器不可用，集群的元数据将变为只读。您仍然可以从分片读取和写入数据，但在所有三个服务器都可用之前不会发生块迁移或拆分。”

因此反思：一台服务器相当于单点故障，但两台服务器的行为与三台服务器相同，对吧？

那么，为什么绝对是三个服务器，而不是两个或更多？

因为文档还说：

配置服务器不作为副本集运行。

Answer 1

配置服务器协议

MongoDB 3.0 及更早版本仅支持单一类型的配置服务器部署协议，该协议在 MongoDB 3.2 中称为旧版 SCCC（同步集群连接配置）。 SCCC 部署有 1 个配置服务器（仅限开发）或 3 个配置服务器（生产）。

MongoDB 3.2 弃用了 SCCC 协议并支持新的部署类型：将服务器配置为副本集 (CSRS)。 CSRS 部署与标准副本集具有相同的限制，在 MongoDB 3.2 中可以有 1 个配置服务器（仅限开发）或多达 50 个服务器（生产）。建议至少使用 3 个 CSRS 服务器以在生产部署中实现高可用性，但额外的服务器可能对地理分布的部署有用。

SCCC（同步集群连接配置）

使用 SCCC，配置服务器使用 two-phase commit 协议进行更新，该协议需要多个服务器的共识才能进行交易。您可以将单个配置服务器用于测试/开发目的，但在生产使用中您应该始终拥有 3 个。为什么不能在 MongoDB 中仅使用 2 个（或超过 3 个）服务器的一个实际答案是 MongoDB 代码库 仅支持 1 或 3 个配置服务器用于 SCCC 配置。

三台服务器比两台服务器提供更强的一致性保证，并允许在一台配置服务器上进行维护活动（例如备份），同时仍有两台服务器可供您的mongos 查询。超过三台服务器会增加跨所有服务器提交数据所需的时间。

分片集群的元数据需要在所有配置服务器中保持一致，并由 MongoDB 分片实现维护。元数据包括当前哪些分片保存一系列文档的基本细节（又名chunks）。在 SCCC 配置中，配置服务器不是副本集，因此如果一个或多个配置服务器离线，则配置数据将是只读的 - 否则无法将数据传播到离线配置服务器恢复在线时。

显然 1 个配置服务器不提供冗余或备份。对于 2 台配置服务器，潜在的故障情况是服务器可用但服务器上的数据不一致（例如，其中一台服务器有一些数据损坏）。使用 3 台配置服务器，您可以改进之前的场景：2/3 台服务器可能是一致的，您可以识别出奇怪的服务器。

CSRS（配置服务器作为副本集）

MongoDB 3.2 不赞成使用三个镜像的 mongod 实例作为配置服务器，并且从 3.2 开始，配置服务器（默认情况下）部署为副本集。副本集配置服务器必须使用 WiredTiger 3.2+ 存储引擎（或其他支持新的readConcern 读取隔离语义的存储引擎）。 CSRS 还禁止某些不适合分片集群元数据用例的非默认副本集配置选项（例如 arbiterOnly、buildIndexes 和 slaveDelay）。

CSRS 部署提高了配置服务器的一致性和可用性，因为 MongoDB 可以利用标准副本集读取和写入协议来分片配置数据。此外，这允许分片集群拥有超过 3 个配置服务器，因为副本集最多可以有 50 个成员（如 MongoDB 3.2）。

在 CSRS 部署中，写入可用性取决于维持可以查看副本集当前主节点的成员法定人数。例如，一个 3 节点副本集将需要 2 个可用成员来维护一个主节点。可以添加其他成员以改进fault tolerance，但与普通副本集相同的election rules。 majority 的 readConcern 由 mongos 使用，以确保分片集群元数据只有在提交给大多数副本集成员后才能读取，并且 nearest 的 readPreference 用于将请求路由到最近的配置服务器。