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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。 H* j* F2 ]0 _0 ~
, Z/ O4 |& n/ u4 i, s0 q同步5 R9 m1 {# x J* z) ^
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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:3 g! o& p* E5 x9 V8 |" K6 j
执行op日志
# ?: u ]/ T& {2 I2 |" s 将op日志写入到自己的oplog中(也就是local.oplog.rs)
# ]3 H! T! I9 o1 _7 Q$ m: l 请求下一个op日志
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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。6 t9 ] P% y6 T& |+ Y" ^
2 o! O, N; y3 B7 ~/ u3 \ 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。: J8 |4 q7 T% |
4 Q8 C5 J- |' M2 z9 Vw参数& F$ n* |1 K& n, y' \8 w3 }
. e. a1 ?/ h* _, N' S5 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:5 r( j5 q; u) R9 J! T1 ~
db.foo.runCommand({getLastError:1, w:2})' u# S1 q( G2 E. f) S2 m3 j* u
* d6 G Y1 b/ F2 |" }, n 在更改了这个配置之后,执行写操作的流程如下:" V6 u& U @' e" M6 T" Z D* }; Q/ r
( p7 K( I3 [$ T3 u 在primary上完成写操作;7 q m8 A- Y4 I1 h) }6 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;$ N1 M @4 ^. P& `5 K
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;
9 z+ F/ \% t+ k8 ?' ~ secondary从primary获得oplog,获得上一次操作的记录;9 P8 ]6 k6 m, y; a% W* [1 U
secondary执行oplog中刚才那一条时间t的操作;% g' K! v6 y- z# j( j. K1 v
secondary从primary的oplog中获取时间t之后的log,条件为{ts:{$gt:t}};7 n0 Y5 D2 O+ p( G' C% x
primary知道了secondary已经成功执行了时间t之前的oplog,因为secondary已经在请求时间t之后的oplog了;+ O1 `* N# h$ \4 b: ~
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。7 }3 ^. z- g; p
9 u1 \2 l; c3 A* U启动
1 @) ?" K1 J- v# l J
" h8 _. ^3 O3 Z1 `2 w3 R 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。2 Y% i k+ f2 }0 h. g" }/ e! L" x
1 G3 e3 A* w2 r8 r2 R
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。
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选择同步源节点
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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:
5 Q$ Z& r1 J* ?$ }& D x* u8 W; l3 ` k/ W
for each member that is healthy:
6 R |: P5 ?2 f if member[state] == PRIMARY
6 M2 v3 M K' W4 O; i1 N add to set of possible sync targets
: A d6 Z4 v l- ?% f$ n n5 ]( W, K# a7 m
if member[lastOpTimeWritten] > our[lastOpTimeWritten] t1 X# M4 R9 h4 u6 _9 W+ O
add to set of possible sync targets9 s8 h7 y3 |4 g9 R& j
& L4 i9 r- Q7 U4 f% t
sync target = member with the min ping time from the possible sync targets& M- u- s6 E0 M5 C a- l
7 s4 i6 C5 B) g# S$ G3 T$ S
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。
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* D% J. j5 _+ Z q 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 g6 S9 ^$ t3 ~9 I8 b+ G
0 S" h/ Z4 x* J; E4 n* E链式同步
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" {6 e! F/ x% s" O3 p9 u' d$ Z2 } 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。, |$ z; B* `/ T8 o) I
* @9 @( o/ n# o/ {9 l
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?; ^" f! k7 @/ w+ g: y8 n& u& T$ q K
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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。
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- g( t. Q! N0 v+ v 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。”: a& O4 ~& G( C0 J% ~
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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。1 m& e( D/ [0 ]0 F
( h3 S9 x7 C/ [/ i" G* i0 n 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。9 |! P" `. T* `1 |
) D/ C$ @0 T! u( p/ f- h 具体三个节点间的连接如下图:, d8 P- n+ n& M5 j% n
S2 S1 P R/ |3 F- x0 B; B+ u! l
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% _ i. U$ X! g; ]7 ^, I& r0 i3 b 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。% v; `- a) v! N1 x4 m3 F( o
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6 M6 I$ M% ?+ {/ s* ~Reference,! S( U6 x7 U. d- ?7 U) r T
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[0] Replica Set Internals Bootcamp Part IV: Syncing
& }# }$ U. z6 G0 }2 l/ T3 Thttp://www.kchodorow.com/blog/2012/05/07/replica-set-internals-bootcamp-part-iv-syncing/
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