高可用性即HA（High Availability）指的是通過盡量縮短因日常維護操作（計劃）和突發的系統崩潰（非計劃）所導緻的停機時間，以提高系統和應用的可用性。
計算機系統的高可用在不同的層面上有不同的表現：
（1）網絡高可用
由于網絡存儲的快速發展，網絡備援技術被不斷提升，提高IT系統的高可用性的關鍵應用就是網絡高可用性，網絡高可用性與網絡高可靠性是有差別的，網絡高可用性是通過比對備援的網絡裝置實作網絡裝置的備援，達到高可用的目的。
比如備援的交換機，備援的路由器等
（2）伺服器高可用
伺服器高可用主要使用的是伺服器叢集軟體或高可用軟體來實作。
（3）存儲高可用
使用軟體或硬體技術實作存儲的高度可用性。其主要技術名額是存儲切換功能，資料複制功能，資料快照功能等。當一台存儲出現故障時，另一台備用的存儲可以快速切換，達一存儲不停機的目的。
高可用叢集，即High Availability Cluster，簡稱HA Cluster。
叢集（cluster）就是一組計算機，它們作為一個整體向使用者提供一組網絡資源。
這些單個的計算機系統 就是叢集的節點（node）。
搭建高可用叢集需要合理的配置多台計算機之間的角色，資料恢複，一緻性等，主要有以下幾種方式：
（1）主從方式 （非對稱方式）
主機工作，備機處于監控準備狀況；當主機當機時，備機接管主機的一切工作，待主機恢複正常後，按使用者的設定以自動或手動方式将服務切換到主機上運作，資料的一緻性通過共享存儲系統解決。
（2）雙機雙工方式（互備互援）
兩台主機同時運作各自的服務工作且互相監測情況，當任一台主機當機時，另一台主機立即接管它的一切工作，保證工作實時，應用服務系統的關鍵資料存放在共享存儲系統中。
（3）叢集工作方式（多伺服器互備方式）
多台主機一起工作，各自運作一個或幾個服務，各為服務定義一個或多個備用主機，當某個主機故障時，運作在其上的服務就可以被其它主機接管。
MongoDB叢集配置的幾種方案也遵循了這幾種解決辦法。
主從架構一般用于備份或者做讀寫分離。一般有一主一從設計和一主多從設計。
由兩種角色構成：
（1）主(Master)
可讀可寫，當資料有修改的時候，會将oplog同步到所有連接配接的salve上去。
（2）從(Slave)
隻讀不可寫，自動從Master同步資料。
特别的，對于Mongodb來說，并不推薦使用Master-Slave架構，因為Master-Slave其中Master當機後不能自動恢複，推薦使用Replica Set，後面會有介紹，除非Replica的節點數超過50，才需要使用Master-Slave架構，正常情況是不可能用那麼多節點的。
還有一點，Master-Slave不支援鍊式結構，Slave隻能直接連接配接Master。Redis的Master-Slave支援鍊式結構，Slave可以連接配接Slave，成為Slave的Slave。
Mongodb的Replica Set即副本集方式主要有兩個目的，一個是資料備援做故障恢複使用，當發生硬體故障或者其它原因造成的當機時，可以使用副本進行恢複。
另一個是做讀寫分離，讀的請求分流到副本上，減輕主（Primary）的讀壓力。
1.Primary和Secondary搭建的Replica Set
Replica Set是mongod的執行個體集合，它們有着同樣的資料内容。包含三類角色：
（1）主節點（Primary）
接收所有的寫請求，然後把修改同步到所有Secondary。一個Replica Set隻能有一個Primary節點，當Primary挂掉後，其他Secondary或者Arbiter節點會重新選舉出來一個主節點。預設讀請求也是發到Primary節點處理的，需要轉發到Secondary需要用戶端修改一下連接配接配置。
（2）副本節點（Secondary）
與主節點保持同樣的資料集。當主節點挂掉的時候，參與選主。
（3）仲裁者（Arbiter）
不保有資料，不參與選主，隻進行選主投票。使用Arbiter可以減輕資料存儲的硬體需求，Arbiter跑起來幾乎沒什麼大的硬體資源需求，但重要的一點是，在生産環境下它和其他資料節點不要部署在同一台機器上。
注意，一個自動failover的Replica Set節點數必須為奇數，目的是選主投票的時候要有一個大多數才能進行選主決策。
（4）選主過程
其中Secondary當機，不受影響，若Primary當機，會進行重新選主：
2.使用Arbiter搭建Replica Set
偶數個資料節點，加一個Arbiter構成的Replica Set方式：
當資料量比較大的時候，我們需要把資料分片運作在不同的機器中，以降低CPU、記憶體和IO的壓力，Sharding就是資料庫分片技術。
MongoDB分片技術類似MySQL的水準切分和垂直切分，資料庫主要由兩種方式做Sharding：垂直擴充和橫向切分。
垂直擴充的方式就是進行叢集擴充，添加更多的CPU，記憶體，磁盤空間等。
橫向切分則是通過資料分片的方式，通過叢集統一提供服務：
（1）MongoDB的Sharding架構
（2）MongoDB分片架構中的角色
A.資料分片（Shards）
用來儲存資料，保證資料的高可用性和一緻性。可以是一個單獨的<code>mongod</code>執行個體，也可以是一個副本集。
在生産環境下Shard一般是一個Replica Set，以防止該資料片的單點故障。所有Shard中有一個PrimaryShard，裡面包含未進行劃分的資料集合：
B.查詢路由（Query Routers）
路由就是mongos的執行個體，用戶端直接連接配接mongos，由mongos把讀寫請求路由到指定的Shard上去。
一個Sharding叢集，可以有一個mongos，也可以有多mongos以減輕用戶端請求的壓力。
C.配置伺服器（Config servers）
儲存叢集的中繼資料（metadata），包含各個Shard的路由規則。
本文轉自邴越部落格園部落格，原文連結：http://www.cnblogs.com/binyue/p/5901328.html，如需轉載請自行聯系原作者