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。
/ _3 }1 t6 c% P
同步
; a7 s/ _3 R$ v8 A
    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
    将op日志写入到自己的oplog中(也就是local.oplog.rs)
5 {: b+ C4 `( c' B0 \4 i    请求下一个op日志
6 n4 w( u3 h& r+ _$ A: w
. W2 @/ A/ J* j) D5 ~& V3 @) i! y    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。

9 d, s6 U: g) B, l# x2 x    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。
  s9 D; U4 G7 U
1 U6 n6 g2 i, uw参数
  w, t2 @& O- v2 K% a3 u4 S- R
* C7 c" p' n2 L2 d    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：
" X0 w- M; d1 P' A. hdb.foo.runCommand({getLastError:1, w:2})
" r9 ?. v( A+ z1 W2 |( H
    在更改了这个配置之后，执行写操作的流程如下：
( ^5 Q8 }8 e- H, k
# ^0 u: \4 w% N  b    在primary上完成写操作；
7 M  w5 Q. m# s4 }& N2 z% b( ~8 j    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；
  x& a- b' P$ y' h: t; N7 t3 s6 y    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；
# Y" y2 ?/ U" S, N8 p( R) G$ A    secondary从primary获得oplog，获得上一次操作的记录；
    secondary执行oplog中刚才那一条时间t的操作；
+ X+ `% ]9 @$ C& I) S( `    secondary从primary的oplog中获取时间t之后的log，条件为{ts:{$gt:t}}；
    primary知道了secondary已经成功执行了时间t之前的oplog，因为secondary已经在请求时间t之后的oplog了；
" s$ S, |3 o! B  S2 @1 r2 W  P2 U    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。

* J1 P: s; C9 A: L# [% Z" r" J启动

    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。
1 \& `$ `3 v7 a
    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。
7 Q3 {+ o& P5 }
7 p" A' X* o0 Z  F选择同步源节点

& _7 m& k$ m& Y; G1 U    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：
: v3 b: V9 y9 [7 @
for each member that is healthy:
    if member[state] == PRIMARY
        add to set of possible sync targets
1 U1 V# o2 }; Q# A) b
+ {  n/ C' w% X1 i' p    if member[lastOpTimeWritten] > our[lastOpTimeWritten]
3 G3 w4 N- L8 ^& C  H        add to set of possible sync targets

0 y6 K( i, u8 |) F& Ysync target = member with the min ping time from the possible sync targets
7 ], @/ C# q% I3 F2 O3 B
9 v: w* S2 X+ _; L8 m, {( N: i    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。

+ w; g' L& @: e. {0 C    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。
# A; x4 N* a& O7 ^3 {
链式同步

9 F" j4 d2 H0 E% I6 y! m2 q0 g7 a    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。

) X, ~& W# e4 l6 y    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。

    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。”

    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。

    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。

    具体三个节点间的连接如下图：

    S2                  S1               P

) j( M2 _* r9 x; Q7 l9 j

                             <====>

         <====>       <---->

- ?! c0 P# D$ L2 |
    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。


Reference，
7 U! I3 @$ t& g
) A- ^, s% u* L[0] Replica Set Internals Bootcamp Part IV: Syncing
http://www.kchodorow.com/blog/2012/05/07/replica-set-internals-bootcamp-part-iv-syncing/
- W1 y" y- |$ ]! I: b

四处张望

哇...,没想到这里都能看到这类高水准文章。
+ `, l) `& j5 \& C& T8 `5 h! m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。
可以偷懒不去搜索了。

6 p8 G/ W& t/ d5 W( U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

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。。。