1. 什么是读写分离
在数据库的操作中，读写必须互斥，即在写入数据的过程中不能进行读取操作，而读操作则可以随时进行。数据库读写分离就是将写操作和读操作拆分到不同的服务器上，通过物理上分离，实现逻辑上的读写分离。
读写分离能够提高数据库的并发性能，降低系统的延迟，提高数据库的可用性。在高并发的情况下，读写分离可以避免写操作对读操作的影响，提高系统的响应速度。同时，读写分离也可以提高数据库的可扩展性和可靠性。
2. MongoDB 读写分离实现原理
2.1 MongoDB 架构
MongoDB 是一个分布式的文档型数据库，它采用了分片（sharding）和副本集（replica set）等技术来保证数据的可靠性和可扩展性。
在 MongoDB 中，每个分片和每个副本集都有一个 primary 节点，它负责读写操作，同时数据会同步到其他 secondary 节点，以提高数据的可用性。
具体的 MongoDB 架构可以参考下图：
2.2 读写分离实现原理
在 MongoDB 的架构中，可以通过将查询操作路由到 secondary 节点来实现读写分离。
具体实现方式是，在应用程序中指定查询的 read preference 为 secondaryPreferred，即优先从 secondary 节点读取数据，如果 secondary 节点不可用，则从 primary 节点读取数据。写操作则直接发往 primary 节点。
通过读写分离，可以将读查询的负载均衡到多个节点上，并且可以在 secondary 节点上执行查询操作，降低 primary 节点的负载，提高数据库的性能。
3. MongoDB 实现读写分离
3.1 配置副本集
在 MongoDB 中实现读写分离，需要先配置一个副本集。
副本集包含多个 MongoDB 实例，其中一个是 primary 节点，其他是 secondary 节点。所有节点通过心跳协议保持同步，保证数据的可靠性。
要搭建一个副本集，需要先启动多个 MongoDB 实例。以三个节点为例，启动命令如下：
$ mongod --replSet rs0 --port 27017 --dbpath /data/db/rs0-0
$ mongod --replSet rs0 --port 27018 --dbpath /data/db/rs0-1
$ mongod --replSet rs0 --port 27019 --dbpath /data/db/rs0-2
启动完成后，连接到任意一个 MongoDB 实例，使用 rs.initiate() 命令初始化副本集：
> rs.initiate()初始化完成后，使用 rs.add() 命令将其他实例加入到副本集中：
> rs.add("localhost:27018")
> rs.add("localhost:27019")
至此，副本集的配置就完成了。
3.2 配置读写分离
要实现 MongoDB 的读写分离，需要在应用程序中指定 read preference。
在 Node.js 中，可以使用官方的 MongoDB 驱动程序和 mongoose ORM 库来实现读写分离。
使用 mongoose 实现读写分离的示例代码如下：
// 连接 MongoDB
const mongoose = require('mongoose');
const uri = 'mongodb://user:password@rs0/db?authSource=admin';
const options = { useNewUrlParser: true, replicaSet: 'rs0' };
mongoose.connect(uri, options);
// 创建数据模型
const UserSchema = new mongoose.Schema({
name: String,
age: Number
});
const UserModel = mongoose.model('User', UserSchema);
// 查询数据
async function queryUsers() {
const options = { readPreference: 'secondaryPreferred' };
const result = await UserModel.find({}, null, options);
return result;
}
// 插入数据
async function insertUser() {
const data = { name: 'Tom', age: 20 };
const result = await UserModel.create(data);
return result;
}
4. 总结
MongoDB 的读写分离可以有效提高数据库的性能和可用性，通过物理上分离，实现逻辑上的读写分离。
在使用 MongoDB 进行读写分离的过程中，需要配置副本集，并在应用程序中指定 read preference。
总的来说，MongoDB 的读写分离不仅可以提高系统的并发性能和可用性，还可以提高数据库的可扩展性和可靠性，是一种非常实用的技术。