Replica set hoạt động như thế nào trong MongoDB?

Question

Accepted Answer

Một **replica set** là một nhóm các server MongoDB duy trì cùng dữ liệu — cung cấp **tính sẵn sàng cao** (failover tự động) và **dự phòng**. Một node là **primary** (xử lý ghi), những node khác là **secondary** (sao chép dữ liệu của primary và có thể phục vụ đọc). Đây là cơ chế chuẩn của MongoDB cho độ tin cậy.

## Cấu trúc replica set

```text
PRIMARY (1)   → nhận tất cả GHI; sao chép thay đổi tới secondary
SECONDARY (2+) → sao chép dữ liệu của primary (qua oplog); có thể phục vụ ĐỌC
ARBITER (tùy chọn) → bỏ phiếu trong election nhưng không giữ dữ liệu (cho số phiếu lẻ)

Ghi → Primary → được sao chép tới Secondary (qua operations log "oplog")
```

Primary xử lý ghi và sao chép chúng (qua **oplog**, một log các thao tác) tới secondary, vốn luôn được đồng bộ. Một set điển hình có 3 thành viên để chịu lỗi.

## Failover tự động (tính sẵn sàng cao)

```text
Nếu PRIMARY hỏng:
  → các secondary phát hiện và tổ chức một ELECTION
  → một secondary tự động được bầu làm PRIMARY MỚI
  → ứng dụng (qua driver) kết nối lại với primary mới
  → downtime tối thiểu, không can thiệp thủ công
→ Failover tự động này là lợi ích sẵn-sàng-cao then chốt.
```

**Failover tự động** là giá trị chính: nếu primary hỏng, replica set tự động bầu một primary mới — biến một sự cố server thành một gián đoạn ngắn thay vì một outage. (Số thành viên bỏ phiếu lẻ tránh election hòa.)

## Mở rộng đọc và read preference

```js
// đọc có thể được chuyển hướng tới secondary để giảm tải cho primary
db.collection.find().readPref("secondaryPreferred");
// read preference: primary (mặc định), secondary, nearest, v.v.
```

Secondary có thể phục vụ đọc (mở rộng năng lực đọc), được kiểm soát bởi **read preference** — tuy đọc từ secondary có thể hơi cũ (sao chép bất đồng bộ).

## Write concern (độ bền)

```js
// write concern: bao nhiêu node phải xác nhận một lần ghi trước khi nó được confirm
db.collection.insertOne(doc, { writeConcern: { w: "majority" } });
// w: 1 (chỉ primary — nhanh, kém an toàn) vs w: "majority" (an toàn hơn — sống sót qua failover)
```

**Write concern** kiểm soát độ bền: `w: "majority"` chờ một đa số node xác nhận (an toàn hơn — sống sót qua sự cố primary mà không mất dữ liệu) so với `w: 1` (nhanh hơn nhưng một lần ghi có thể bị mất khi failover).

## Tại sao điều này quan trọng

Replica set là nền tảng để chạy MongoDB đáng tin cậy trong production, nên hiểu chúng là kiến thức cấp senior quan trọng cho triển khai MongoDB production.

Giá trị cốt lõi là **tính sẵn sàng cao qua failover tự động**: một replica set (một nhóm server duy trì cùng dữ liệu, với một primary xử lý ghi và các secondary sao chép) tự động bầu một primary mới nếu primary hiện tại hỏng — biến một sự cố server thành một gián đoạn ngắn thay vì một outage toàn bộ, điều thiết yếu cho các hệ thống phải luôn sẵn sàng (và được yêu cầu cho transaction và nhiều tính năng production).

Hiểu cấu trúc (primary, secondary, arbiter tùy chọn, oplog cho sao chép) và cơ chế **election/failover** là nền tảng.

Biết rằng secondary có thể phục vụ **đọc** (mở rộng năng lực đọc qua **read preference**, với lưu ý về khả năng hơi cũ do sao chép bất đồng bộ) là giá trị cho hiệu năng.

Đặc biệt quan trọng là hiểu **write concern** — sự kiểm soát độ bền nơi `w: "majority"` đảm bảo một lần ghi được xác nhận bởi đa số node (nên nó sống sót qua failover primary mà không mất dữ liệu — quan trọng cho dữ liệu then chốt) so với `w: 1` (nhanh hơn nhưng rủi ro hơn khi failover) — một đánh đổi độ tin cậy/hiệu năng then chốt.

Vì tính sẵn sàng cao và độ bền là thiết yếu cho cơ sở dữ liệu production, và vì replica set (với failover tự động, mở rộng đọc qua secondary, và write concern cho độ bền) là cơ chế nền tảng của MongoDB cho chúng, nên hiểu replica set — cấu trúc, failover tự động, read preference, và đặc biệt là write concern — là kiến thức cấp senior quan trọng để triển khai MongoDB đáng tin cậy trong production, một mối quan tâm thường-then-chốt và một chủ đề thể hiện sự hiểu biết về mô hình sẵn-sàng-cao và độ bền của MongoDB được kỳ vọng cho các vai trò senior làm việc với cơ sở dữ liệu.