MongoDB复制是将数据同步在多个服务器的过程。复制提供了数据的冗余备份，并在多个服务器上存储数据副本，提高了数据的可用性，并可以保证数据的安全性。复制还允许您从硬件故障和服务中断中恢复数据。
MongoDB复制原理
mongodb的复制至少需要两个节点，其中一个是主节点，负责处理客户端请求，其余的都是从节点，负责复制主节点上的数据。
mongodb各个节点常见的搭配方式为：一主一从，一主多从。
主节点记录在其上的所有操作oplog，从节点定期轮询主节点获取这些操作，然后对自己的数据副本执行这些操作，从而保证从节点与主节点一致。
副本集特征
1.N个节点的集群
2.任何节点可作为主节点
3.所有写操作都在主节点上
4.自动故障转移
5.自动恢复
MongoDB中只能通过主节点将Mongo服务添加到副本集中，判断当前运行的Mongo服务是否为主节点可以使用命令db.isMaster()。
MongoDB的副本集与我们常见的主从有所不同，主从在主机宕机后所有服务将停止，而副本集在主机宕机后，副本会接管主节点成为主节点，不会出现宕机的情况。
主从复制和副本集区别
主从集群和副本集最大的区别就是副本集没有固定的“主节点”；整个集群会选出一个“主节点”，当其挂掉后，又在剩下的从节点中选中其他节点为“主节点”，副本集总有一个活跃点（主,primary)和一个或多个备份节点（从，secondary)。
副本集又两种类型三种角色
两种类型：
主节点(primary)类型：数据操作的主要连接点，可读写
次要(辅助/从）节点(secondary)类型：数据冗余备份节点，可以读或选举。
三种角色：
主要成员（primary)：主要接收所有写操作，就是主节点。
副本成员（Replicate）：从主节点通过复制操作操以维护相同的数据集，即备份数据，不可写操作，但可以读操作（需配置）。是默认的一种从节点类型。
仲裁者（Arbiter）：不保留任何数据的副本，只具有投票选举作用。当然也可以将仲裁者服务器维护为副本集的一部分，即副本成员同时也可以是仲裁者。也是一种从节点类型。
分片
在MongoDB里面存在另一种集群，就是分片技术，可以满足MongoDB数据量大量增长的需求。
在MongoDB存储海量的数据时，一台机器可能不足以存储数据，也可能不足以提供可接受的读写吞吐量。这时，我们就可以通过在多台机器上分割数据，使得数据库系统能存储和处理更多的数据。
分片是一种跨多台机器分布数据的方法，MongoDB使用分片来支持具有非常大的数据集和高吞吐量操作的部署。换句话说：分片（sharding）是指将数据拆分，将其分散存在不同机器上的过程。有时也用分区（partion）来表示这个概念。将数据分散到不同的机器上，不需要功能强大的大型计算机就可以存储更多的数据，处理更多的负载。
为什么使用分片
- 复制所有的写入操作到主节点
- 延迟的敏感数据会在主节点查询
- 单个副本集限制在12个节点
- 当请求量巨大时会出现内存不足
- 本地磁盘不足
- 垂直扩展价格昂贵
上图中主要有如下三个组件：
Shard：用于存储实际的数据块，实际生产环境中一个shard server角色可由几台机器组成一个replica set承担，防止主机单点故障。
Config Server：Mongod实例，存储了整个ClusterMatadata，其中包括chunk信息。
Query Routers：前端路由，客户端由此接入，且让整个集群看上去像单一数据库，前端应用可以透明使用。mongos充当查询路由器，在客户端应用程序和分片集群之间提供接口。