MongoDB 副本集与写关注（writeConcern）可验证实践指南

本文以 MongoDB 5.0+/6.0 环境为例，搭建三节点副本集并在不同 writeConcern 与 readConcern 下进行插入与读取实验，配合 `rs.stepDown()` 模拟主从切换，确保每一步都可复现与验证。

## 环境与前提

• 版本：MongoDB 5.0 或 6.0（社区版或企业版均可）。
• 拓扑：3 节点（1 Primary + 2 Secondary），局域网时钟同步（NTP）。
• 客户端：mongosh。

## 副本集初始化（可复现）

// 三个实例分别监听 27017/27018/27019
rs.initiate({
  _id: "rs0",
  members: [
    { _id: 0, host: "host1:27017", priority: 1 },
    { _id: 1, host: "host2:27018", priority: 1 },
    { _id: 2, host: "host3:27019", priority: 0 }
  ]
})
rs.status()

验证：`rs.status()` 显示 `PRIMARY` 与 `SECONDARY` 正常；`optimeDate` 与 `lastHeartbeat` 正常更新。

## 写关注与超时（writeConcern）

常见取值：

• `w: 1`：仅 Primary 确认，最低延迟，故障时可能丢失未复制到多数节点的写入。
• `w: "majority"`：多数节点确认，建议与 `wtimeoutMS` 配合控制超时。

示例（mongosh）：

db.getMongo().setWriteConcern({ w: "majority", wtimeoutMS: 5000 })
db.getMongo().setReadConcern("majority")
db.test.insertOne({ k: 1, v: "a" })

验证：在 Secondary 人为注入网络延迟（如 `tc qdisc`）时，`wtimeoutMS` 触发可观察到超时错误；恢复后再次写入成功。

## 读偏好与一致性（readPreference / readConcern）

• `readPreference: primary`：强一致读取；避免旧数据。
• `readPreference: secondary`：低延迟但可能读取到稍旧数据。
• `readConcern: local|majority`：`majority` 提供更强读取一致性，延迟略增。

示例：

// 强一致读取
db.getMongo().setReadPref("primary")
db.getMongo().setReadConcern("majority")
db.test.find({ k: 1 })

// 延迟敏感读取（容忍旧数据）
db.getMongo().setReadPref("secondary")
db.getMongo().setReadConcern("local")
db.test.find({ k: 1 })

## 故障切换可验证实验

// 在 Primary 执行强制降级（维护窗口）
rs.stepDown(60) // 60 秒内拒绝重新成为主
rs.status()     // 观察新 PRIMARY 选举

验证点：

• 在 `w: "majority"` 下提交的事务，在新 PRIMARY 上可见。
• 使用 `readPreference: primary` 的读取在选举期间短暂失败（连接重试），`secondary` 读取可继续但一致性较弱。

## 生产参数建议（均可直接验证）

• 写：`writeConcern = { w: "majority", wtimeoutMS: 3000–8000 }`。
• 读：强一致业务用 `readPreference: primary` + `readConcern: majority`；报表/缓存可用 `secondary` + `local`。
• 监控：

db.getSiblingDB("local").system.replset.findOne() // 查看副本集配置
rs.printReplicationInfo()                          // 主节点复制窗口
rs.printSecondaryReplicationInfo()                 // 从节点复制延迟

## 注意事项

• `rs.stepDown` 会影响业务连接，请在维护窗口演练；生产依赖驱动的自动重试与拓扑发现。
• 写入路径必须容忍网络与磁盘抖动，设置合理 `wtimeoutMS` 并做好告警。
• 不同版本对选举与心跳参数默认值略有差异，上线前以目标版本文档为准核对。

## 结语

通过副本集的标准部署与降级演练，结合 `writeConcern/readConcern/readPreference` 的组合，可以在实际环境中验证一致性与延迟的权衡，为生产场景选择更稳健的参数与读写策略。