MongoDB副本集主节点的选举过程

MongoDB的复制集具有自动容忍部分节点宕机的功能，在复制集出现问题时时，会触发选举相关的过程，完成主从节点自动切换。每个复制集成员都会在后台运行与复制集所有节点的心跳线程，在两种情况下会触发状态检测过程：

1. 复制集成员心跳检测结果发生变化，比如某个节点挂了或者新增节点；
2. 超过4s没有执行状态检测过程。在状态检测过程大致包含以下步骤：

（1）检测自身是否处于选举过程，如果是，退出本次过程。
（2）维护一个主节点的备用列表，列表中所有节点都可能被选举为主节点，每个节点都会检测自身以及全局条件是否满足：
a. 是否看见复制集中有Majority在线。
b. 自身priority大于0。
c. 自身不为arbiter。
d. 自身opTime不能落后于最新节点10s以上。
e. 自身存储的集群程序按信息为最新。
如果所有条件满足，则将自身添加到主节点备用列表中，否则，将自身从列表中移除。

检测以下条件，若都满足，将主节点降为从节点（如果要降级的主节点是自身，直接调用降级方法，如果不为自身，调用replSetStepDown命令将复制集主节点降级为从节点：
    a. 集群中主节点存在。
    b. "主节点的备用列表”中存在比当前的主节点priority更高的节点。
    c. "主节点的备用列表”中priority最高的节点，其opTime要比其他所有节点最新的opTime落后10s以内。
    d. 检测自身是否为主，若为主，且自身无法看见复制集的Majority在线，将自身降级为从。
    e. 如果看不见集群中有主节点存在，检测自身是否在”主节点的备用列表”，若不在，打印log并退出此流程。
    f. 若自身在”主节点的备用列表”中，开始判断自身可否向复制集中发送选举自身为主节点的通知，判断过程包含：
         1> 自身是否可以看见复制集中的Majority在线。
         2>自身是否在”主节点的备用列表”。

若条件满足，则设置”自身已经在选举过程中”标识位为true，并进入”选举自身为主节点”方法。
方法中会验证自身是否满足以下条件：
a. 此线程拿到了线程锁。
b. 此节点没有被配置slaveDelay选项或者配置的slaveDelay为0。
c. 此节点没有被配置为arbiter。
若满足，则调用环境检测，若以下条件被触发，则不发送"选举我为主节点”投票：
1> 当前时间小于steppedDown的结束冻结时间（为执行steppedDown时的时间+冻结设定时间，内部调用为60s）。
2> 自己的opTime不是所有节点最新的。
3> 若有节点opTime比自己新，直接退出此流程。
如果其他最新的节点最多与自己一样新，每有一个这样的节点，随机sleep一段时间，之后继续判断。
a. 自己上线5分钟内且复制集中不是所有节点在线。
b. 如无其他问题，尝试获取自己进行投票时的票数，在此过程中，会判断自己在30s内是否进行过投票，如进行过，直接退出整个过程。
经过以上种种复杂的检测，终于可以向复制集发送”选举我为主节点”的投票。
发送之后，会接收来自所有节点的投票，若得票数小于等于一半，不将自己变为主节点，若超过一半，设置自己为主节点。
投票结束后，设置”自身已经在选举过程中”标识位为false。
可以看到，上面的判断逻辑有一些是重复判断，不过不影响最终结果，可能与判断逻辑较为复杂有关系，在每个决定之前都要验证所有条件是否满足，防止有条件被漏掉。
在复制集中的节点收到其他节点发送的”选举我为主节点”投票信息时，会有以下的判断：
a. 若自身存储的复制集配置版本过低，不投票。
b. 若发起请求的节点存储的复制集配置版本过低，投反对票。
c. 如果自身所在的复制集没有发起投票的节点，投反对票。
d. 复制集中存在主节点，投反对票。
可参与选举的节点中有priority高于请求为主的节点存在时，投反对票。
如果所有条件通过，获取自身的投票数（同样会判断自身在30s内是否参加过投票，若参加过，不再投票），投出票数。
需要说一下的是，一个反对会将最终票数减10000，即在绝大多数情况下，只要有节点反对，请求的节点就不能成为主节点。
选举过程很复杂，实际使用中总结为两点：
一般情况下需要5s左右进行选主。
如果新选举出的主节点立马挂掉，至少需要30s时间重新选主。