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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。) ~4 l: |. M; [, R3 [- h2 k
) H# }3 T* N0 \4 ]同步
7 V% N* u7 J X0 n3 ~7 L" N8 i4 t( j* ]* f% U ?' S
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:0 t$ V9 f' `) T3 Z
执行op日志# W' I( c) w6 `! R/ v; r# z/ O
将op日志写入到自己的oplog中(也就是local.oplog.rs)& J6 G% N9 a. c/ N/ @7 d
请求下一个op日志
4 M2 G" d0 _" b8 O. T; ]7 n! R" n* Q* H
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。
2 x' q7 i4 h1 z. M, p6 J: u4 H6 s2 D* O7 C: e- y$ I/ N3 g
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。
r9 v6 E' F$ j" a3 f1 k$ B- f
# d% I6 |+ c- q4 G" ]# X7 X, ^w参数
- K" K3 a, Q$ A+ z" S4 U- R Q% g3 f" z0 e9 u
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:
" C% \+ p# T: t& u7 k5 Y: _db.foo.runCommand({getLastError:1, w:2})
% X- X+ g' ?/ n7 f3 H) y' ? Z& ?; i- E j! a& s$ G
在更改了这个配置之后,执行写操作的流程如下:
1 T/ n3 A4 O g3 E
7 X* {4 i: O A; R0 g/ Y5 e 在primary上完成写操作;
+ W' J0 } C0 \8 n# K1 e 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;& ?$ H4 D' [ }' v& C8 [
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;4 k8 w; a9 K9 i N: ]
secondary从primary获得oplog,获得上一次操作的记录;) @+ I, `4 N# z# G
secondary执行oplog中刚才那一条时间t的操作;4 r- n% t4 |! \ t' w
secondary从primary的oplog中获取时间t之后的log,条件为{ts:{$gt:t}};8 p/ h' T& r- B. I2 \
primary知道了secondary已经成功执行了时间t之前的oplog,因为secondary已经在请求时间t之后的oplog了;& V, C% P3 h0 m3 y* o0 }% J* _4 I2 t1 ~
getLastError知道primary与secondary都完成了这次写操作,于是 w:2 的条件满足了,向客户端返回成功。5 R3 r2 S0 X1 E
% ^6 H0 F- B- b3 c8 Q- o启动
, w9 |: Q5 L6 e9 D' q
3 P; b( Y. f8 T/ W$ Z8 Y 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。
% }$ C4 Q4 k U5 z5 I) q! _9 K. _7 S. Y, c; Y0 f
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。+ i& I! t# ]6 B3 Q
% ]; r' P2 X6 V1 U" v选择同步源节点7 W/ [& j+ y7 B8 q8 L& z2 U" j8 A9 i. y
+ I+ A( R0 ^$ g
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:6 s# w1 f ~+ g/ N% ?! R8 M
' a2 o+ j! w% b9 [6 Y6 E) d
for each member that is healthy:
; M! L5 w( b5 v1 L if member[state] == PRIMARY
+ Y# V0 F* O e( ]+ p5 h* c add to set of possible sync targets
- z2 q( u& Y9 r; Y" P: W3 g& K+ a& j3 l
$ L- c" G! G" d R7 Z if member[lastOpTimeWritten] > our[lastOpTimeWritten]
* J# C" y/ Y$ a L add to set of possible sync targets6 u) x0 ` f' l; q. r
, N Z2 Y; ]5 T" nsync target = member with the min ping time from the possible sync targets
% `( k9 d' `* H' L0 l% q
8 t7 G! R! s( h {; K, r 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。8 A; G' v# R, Z/ T. A1 n
1 i) x( _) k: l
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。$ q _, {" N+ U) q0 E+ {, F% d0 A
7 k& S; t9 y" T- i* a# O" J链式同步 t1 Q( J( {. l6 A: I( @
# E( ?, P0 L+ t# G' n q9 i 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。2 B$ C$ T$ i2 X$ `& W% P3 z
" B8 \4 E% e5 u$ J! ~* b# ?
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?
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MongoDB通过oplog同步协议来解决上述的多个节点同步的问题。5 H7 ?/ d$ ]$ M3 K; ^1 h! U
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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。”
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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。+ L! [6 p& U* P B* }+ n
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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。; N8 \% H* B. j) L8 ^1 W
: d. E9 X" v2 h" |, l( o 具体三个节点间的连接如下图:
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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。4 o" m. D4 b4 B/ o
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2 [% _3 c0 o) B2 ^$ MReference,2 i& L# d( E" {; V$ G( Q
9 j# v$ Y& k, Y7 h, s$ a: x[0] Replica Set Internals Bootcamp Part IV: Syncing
( E6 \' b9 k% [http://www.kchodorow.com/blog/2012/05/07/replica-set-internals-bootcamp-part-iv-syncing/
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