كيف تعمل مجموعات النسخ المتماثلة (Replica Sets) في MongoDB؟

Question

Accepted Answer

**مجموعة النسخ المتماثلة** هي مجموعة من خوادم MongoDB التي تحافظ على نفس البيانات — مما توفر **توفر عالي** (إعادة تحويل تلقائية) و**التكرار**. عقدة واحدة هي **الأساسية** (تتعامل مع عمليات الكتابة)، والعقد الأخرى هي **ثانوية** (تنسخ بيانات الأساسية ويمكنها خدمة عمليات القراءة). إنها آلية MongoDB القياسية للموثوقية.

## بنية مجموعة النسخ المتماثلة

```text
PRIMARY (1)   → receives all WRITES; replicates changes to secondaries
SECONDARIES (2+) → copy the primary's data (via the oplog); can serve READS
ARBITER (optional) → votes in elections but holds no data (for odd vote counts)

Write → Primary → replicated to Secondaries (via the operations log "oplog")
```

تتعامل الأساسية مع عمليات الكتابة وتنسخها (عبر **oplog**، وهو سجل للعمليات) للثانويات، التي تبقى متزامنة. تحتوي مجموعة نموذجية على 3 أعضاء للمرونة.

## إعادة التحويل التلقائية (التوفر العالي)

```text
If the PRIMARY fails:
  → the secondaries detect it and hold an ELECTION
  → a secondary is automatically elected as the NEW PRIMARY
  → the application (via the driver) reconnects to the new primary
  → minimal downtime, no manual intervention
→ This automatic failover is the key high-availability benefit.
```

**إعادة التحويل التلقائية** هي القيمة الرئيسية: إذا فشلت الأساسية، تنتخب مجموعة النسخ المتماثلة أساسية جديدة تلقائياً — وتحول فشل الخادم إلى انقطاع قصير بدلاً من انقطاع كامل. (عدد فردي من الأعضاء الناخبين يتجنب الانتخابات المتساوية.)

## توسيع القراءة وتفضيلات القراءة

```js
// reads can be directed to secondaries to offload the primary
db.collection.find().readPref("secondaryPreferred");
// read preferences: primary (default), secondary, nearest, etc.
```

يمكن للثانويات خدمة عمليات القراءة (توسيع قدرة القراءة)، يتحكم فيها **تفضيلات القراءة** — على الرغم من أن قراءات الثانوية قد تكون قديمة قليلاً (نسخ غير متزامن).

## مخاوف الكتابة (المتانة)

```js
// write concern: how many nodes must acknowledge a write before it's confirmed
db.collection.insertOne(doc, { writeConcern: { w: "majority" } });
// w: 1 (primary only — fast, less safe) vs w: "majority" (safer — survives failover)
```

**مخاوف الكتابة** تتحكم في المتانة: `w: "majority"` تنتظر إقرار غالبية العقد (أكثر أماناً — تبقى آمنة من فشل الأساسية بدون فقدان البيانات) مقابل `w: 1` (أسرع لكن الكتابة قد تضيع عند إعادة التحويل).

## لماذا يعتبر هذا مهماً

مجموعات النسخ المتماثلة أساسية لتشغيل MongoDB بشكل موثوق في الإنتاج، لذا فإن فهمهم مهم كمعرفة على مستوى أعلى لنشرات MongoDB الإنتاجية.

القيمة الأساسية هي **التوفر العالي من خلال إعادة التحويل التلقائية**: مجموعة النسخ المتماثلة (مجموعة من الخوادم تحافظ على نفس البيانات، مع أساسية تتعامل مع عمليات الكتابة والثانويات تنسخ) تنتخب تلقائياً أساسية جديدة إذا فشلت الحالية — وتحول فشل الخادم إلى انقطاع قصير بدلاً من انقطاع كامل، وهو أمر ضروري للأنظمة التي يجب أن تبقى متاحة (وهو مطلوب للمعاملات والعديد من ميزات الإنتاج).

فهم البنية (الأساسية، الثانويات، الحكم الاختياري، oplog للنسخ) آلية **الانتخاب/إعادة التحويل** أساسي.

معرفة أن الثانويات يمكنها خدمة **عمليات القراءة** (توسيع قدرة القراءة عبر **تفضيلات القراءة**، مع تحذير من احتمال تأخر طفيف من النسخ غير المتزامن) مفيدة للأداء.

المهم بشكل خاص هو فهم **مخاوف الكتابة** — التحكم في المتانة حيث `w: "majority"` يضمن الاعتراف بالكتابة من قبل أغلبية العقد (بحيث تبقى آمنة من فشل الأساسية بدون فقدان البيانات — مهم للبيانات الحرجة) مقابل `w: 1` (أسرع لكن أكثر خطورة عند إعادة التحويل) — مفاضلة أساسية بين الموثوقية والأداء.

بما أن التوفر العالي والمتانة ضروريان لقواعد البيانات الإنتاجية، وبما أن مجموعات النسخ المتماثلة (مع إعادة التحويل التلقائية، توسيع القراءة عبر الثانويات، ومخاوف الكتابة للمتانة) هي آلية MongoDB الأساسية لهما، فإن فهم مجموعات النسخ المتماثلة — البنية، إعادة التحويل التلقائية، تفضيلات القراءة، وخاصة مخاوف الكتابة — معرفة مهمة على مستوى أعلى لنشر MongoDB بموثوقية في الإنتاج، وهي مسألة حرجة متكررة وموضوع يدل على فهم نموذج التوفر العالي والمتانة في MongoDB الذي يتوقع للأدوار الأعلى التي تعمل مع قاعدة البيانات.