Replica Set的数据同步

shengnan007

    上一篇文章，我们了解了replica set是如何选举出primary的。当primary被选举出来，就开始处理系统中的写数据的请求，secondary要及时的同步这些写到primary中的最新的数据，保持MongoDB中数据的一致性，那么secondary是如何进行数据同步的呢？接下来我们详细分析这个问题。
2 q8 Q$ S4 Y- ]
2 Q" e3 {* J3 M1 r( j: \( K" \同步

) v. Y: T; l3 ]* S) p    一个secondary在正常运行时，会选择replica set中的一个节点，从这个节点中叫做local.oplog.rs的collection，拉取oplog同步日志。获得同步日志后，进行下边的三项操作：
    执行op日志
! K  ~1 z! V( B/ Y9 h0 m2 u4 L5 s    将op日志写入到自己的oplog中(也就是local.oplog.rs)
    请求下一个op日志

    如果在第一步执行完毕，第二步还没有执行完的时候，secondary宕机了，那么在secondary重新恢复之后，会认为第二步的写操作还没有执行，重新开始执行第二步。在MongoDB的设计中，oplog的操作是具有幂等性的，也就是说将oplog中的某一条操作记录执行多次，不会影响结果的正确性。
, v6 \2 m( C! E; @
+ x: J: i9 w9 ]/ x4 f  R& G, `# b  a    比如说，有一个数据是{counter:1}，我们在primary中，对这个数据执行了操作{$inc:{counter:1}}，就是把counter字段的值增加1，结果是{counter:2}。Oplog不会记录inc操作，而是直接记录{$set:{counter:2}}。因此，对于oplog中的操作记录，无论执行多少次，都不会影响结果的正确性。
4 V3 i" ?! O# t: t* b
* o+ }5 V5 V: @' T) Hw参数
$ s  J! d8 c, ~7 I* [% Z$ B
( ]9 x" N; w# ]  ?! Q9 w    当我们在MongoDB中执行一个写操作时，默认情况下，写操作指令发送后，就认为写操作执行成功了。为了保证系统可用性和数据安全性，我们可以更改配置，当写操作在n个节点（n包括primary，如果n=1，那就是在primary执行成功后返回）都执行成功后，才返回成功。这个配置的命令如下：
db.foo.runCommand({getLastError:1, w:2})

4 S5 |9 d0 ^7 f  h% K( J4 J    在更改了这个配置之后，执行写操作的流程如下：
$ G( F. l0 i, |; ~3 c' A
0 G$ h! |  K4 m    在primary上完成写操作；
) b' y$ i! ~( N8 f7 w    写操作被记录在primary的oplog中，oplog中包含一个ts字段，记录了写操作发生的时间t；
    客户端在primary中执行{getLastError:1, w:2}命令，primary完成了写操作，只要再有一个节点完成写操作，就可以满足w:2     了；
: \: Q- X9 t+ \' T1 ~$ ~# r    secondary从primary获得oplog，获得上一次操作的记录；
' ~" T# p, T. Y  K5 T) v1 m2 v    secondary执行oplog中刚才那一条时间t的操作；
    secondary从primary的oplog中获取时间t之后的log，条件为{ts:{$gt:t}}；
& b* s- w; M6 }/ l    primary知道了secondary已经成功执行了时间t之前的oplog，因为secondary已经在请求时间t之后的oplog了；
    getLastError知道primary与secondary都完成了这次写操作，于是 w:2 的条件满足了，向客户端返回成功。

启动
! d# t4 ?* c) c8 b& i" g
    当在现有的某个replica set中加入一个新节点并启动时，这个新节点会查看自己的local.oplog.rs collection，执行一个叫 lastOpTimeWritten 的命令，查找到它最近的一条被secondary同步过的写操作。

% u2 w! l( ]6 C& _$ h; p    这个命令会返回一条oplog记录，其中的ts字段就是最近一次写操作的时间。如果一个节点启动的时候，oplog里没有数据，这个节点会同步其他节点中的所有数据。
! p" z4 a! W4 @4 J
0 ?' Q' p4 v8 r  G8 _. `选择同步源节点
  _& q7 C1 M! b& l1 H# M7 i3 x" A8 ^
2 ^4 R5 \& t: K. J' a7 L    Replica Sets中的节点从距离它“最近”的节点同步数据，这个“最近”是通过ping的时间来判断的。在节点之间的心跳检测中，会记录ping某个节点和收到响应的时间，通过这个时间的长短，来确定距离的远近，时间越长视为距离越远。知道了和节点之间的距离，再通过如下的算法，来确定可以同步数据的源节点：
3 u6 P1 A4 H& M3 H9 p6 e& b
, A8 G9 |; R5 V5 u5 w) `for each member that is healthy:
6 I, g% a" Y, h2 H. K3 x    if member[state] == PRIMARY
        add to set of possible sync targets
9 j7 n+ O9 Y% ], e0 T
    if member[lastOpTimeWritten] > our[lastOpTimeWritten]
( _, h3 n, e( H) z; K        add to set of possible sync targets

( p$ L& P  G' E% h' l# O3 t) g  [$ h# N9 ysync target = member with the min ping time from the possible sync targets
: w3 T; F+ t+ D3 N; D% U- g2 |7 \
    对于节点是否健康，MongoDB各个版本的判断依据有所不同，但都是为了找到能够正常运行的节点。
( p7 j: E: |5 W) W+ \
    我们可以通过运行db.adminCommand({replSetGetStatus:1})命令来查看当前的节点状况，在secondary上运行这个命令的时候，能够看到syncingTo这个字段，这个字段的值就表示secondary节点同步数据的源节点。
1 B& Z. o; @+ z. {1 l  w& w
. y, W; t2 D3 a" K* [2 w/ S0 ~. b链式同步
6 [3 F% Q: d0 R9 N4 F
3 T3 r. v( I& Y1 e) y    前边所说的内容，都是假设有一个primary和一个secondary，这种情况下的同步过程比较简单，但是如果有2个secondary或者更多，那么这个过程就要复杂的多。
% H9 q! @) c$ z/ r% N# c
/ K8 x8 u) C& w3 r& s$ m; S5 @' Z    我们用w：3来说明这个问题。比如S1和S2节点是secondary节点， P节点是primary节点，S1节点从P节点同步数据，S2节点从S1节点同步数据。这样P -> S1 -> S2 之间就形成了一个链。如果我们设定w为3，那么除了primary写入数据，还需要有两个secondaris完成同步，才可以返回成功。那么P节点如何能知道S2节点已经从S1节点同步成功了呢？

    MongoDB通过oplog同步协议来解决上述的多个节点同步的问题。
9 ^9 s% k, p5 S7 m& A3 u, r7 ]
    当S2从S1同步数据时，S2会给S1发送一个特殊的握手消息，“Hi，我是S2，我要从你这同步数据了，把我也算到w参数里边吧。”

4 U3 L5 T$ Y3 b1 Z7 O* u    当S1收到这个消息的时候，会说，“我不是primary节点，我可以把你这个计数转到我的同步源中去。”然后S1打开一个到P的新的连接，然后对P说，“这个连接你就当是S2的吧，把S2也算到w的计数中。”这个时候，S1和P之间有两个连接，一个是S1自己的，一个是为S2建立的。
) `5 U. B+ d% B2 T. b3 B
    当P执行完写操作之后，S1首先会获取到P的oplog，执行完这个写操作之后，会告诉P，我已经执行完了。然后S2从S1获取到最新的oplog，同样执行这个写操作，执行完之后，告诉S1，我已经执行完了。S1在收到S2执行完毕的消息后，就通过S1代替S2建立的和P的连接，告诉P，我是代替S2建立的连接，现在S2也执行完这个写操作了。这个时候，P就知道已经有P、S1和S2都完成了这个写操作，w：3已经满足了，然后返回成功，完成这次操作。
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% r2 @0 B( d% x, h    具体三个节点间的连接如下图：

    S2                  S1               P

; @  F3 w2 q- o0 ]4 I

                             <====>

         <====>       <---->

! ]4 B4 G  M2 n- @( Y7 k* m    S1和P之间有两条通道，双线那条是真正的同步连接，单线那条是一个虚拟连接。

; {* s0 \3 K$ y( }0 G" @# X8 F
! O4 G! y$ g) T; d- ^( \Reference，
$ R- s0 F0 O7 J: x2 w9 r
[0] Replica Set Internals Bootcamp Part IV: Syncing
http://www.kchodorow.com/blog/2012/05/07/replica-set-internals-bootcamp-part-iv-syncing/

四处张望

哇...,没想到这里都能看到这类高水准文章。
& {! w: b3 S7 `& y可以偷懒不去搜索了。

shengnan007

四处张望 发表于 2012-9-18 13:33
哇...,没想到这里都能看到这类高水准文章。
* H- _0 i& c1 y- F  B可以偷懒不去搜索了。

前期写的一次性发出来了，后续的还要等一等。写的慢啊，哈哈

四处张望

shengnan007 发表于 2012-9-18 13:34
前期写的一次性发出来了，后续的还要等一等。写的慢啊，哈哈

, ^* A& e# C3 z+ H$ P: q邓侃在西河的文章，对我启发很大。可惜最近两年没有实践的机会，mongo db也就是浅尝辄止。现在有这般好帖，正好

假如十八

电脑小白路过学习。。。