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。

同步
: K: m3 i3 j  A5 W2 U
$ P5 y2 k4 k# Y- Z    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)
7 @7 b$ @8 b$ l* [" I6 F    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。
3 W% X" E( k' Z5 E& u9 Z
/ J' e5 X" m4 r    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。

w参数

    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：
) ?, O' P7 j! L! O% Pdb.foo.runCommand({getLastError:1, w:2})

& [; e9 `3 P& v8 U    在更改了这个配置之后，执行写操作的流程如下：

    在primary上完成写操作；
4 o2 I  P" I2 J, k3 p- V: [$ `    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；
9 }. g& \- N* U9 L2 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；
    secondary从primary获得oplog，获得上一次操作的记录；
" g1 I5 x+ j) X% Y    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:{$gt:t}}；
* Q9 v$ C8 _( i( k) K    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；
" c' u. T7 A; O4 R* p9 P/ l" j    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。
; `3 k8 [2 m$ I+ R/ x* O/ M
启动

& [/ m+ @# c2 W! Q/ T1 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。
& f- T- f5 D, X4 B
; R0 ~' L* }, 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。

选择同步源节点

! z2 m4 A1 |) h& K: `7 i2 q0 s    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：
& |; d% X/ s  Z/ W4 K3 x
- Y1 Q7 f  ?; k; kfor each member that is healthy:
, b) L' y' T7 B3 C1 c$ h4 n    if member[state] == PRIMARY
  h+ f7 q. ?* F        add to set of possible sync targets
; i7 f9 v" p9 J" k8 e
    if member[lastOpTimeWritten] > our[lastOpTimeWritten]
0 p! p$ I8 y, z/ |+ {        add to set of possible sync targets

+ k, I5 U1 q9 b) M  ]' Vsync target = member with the min ping time from the possible sync targets
% Z5 X9 t# P( j. |2 b
    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。
# h0 I$ z$ F" n: o  R* C4 ~: n9 I
- C5 d, \7 G1 w9 `    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。

链式同步
$ {7 X, n0 [! I3 C# v
    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。
, ]& N7 y2 |  h3 y0 `( z5 M
' j; [9 }3 n2 L6 \, P0 w    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？

/ \$ j0 f, ]+ P. A: ]; G    MongoDB通过oplog同步协议来解决上述的多个节点同步的问题。
0 M+ J& i6 ?) l7 H! W5 V7 g
    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。

( v9 L' F, ~- x6 g    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。

  B9 I6 q; b9 @) y) ^) b    具体三个节点间的连接如下图：

    S2                  S1               P

7 \0 b6 y# }+ D2 I. X4 J8 l

                             <====>

         <====>       <---->

    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。
* Q: T& L* Q- W1 f/ U
% p* `# r* S0 N6 _0 T
. ~1 z! j' V5 Y! p4 m% p. x7 E  KReference，

[0] Replica Set Internals Bootcamp Part IV: Syncing
http://www.kchodorow.com/blog/2012/05/07/replica-set-internals-bootcamp-part-iv-syncing/
) m* ^: C0 Z- E, A  y

四处张望

哇...,没想到这里都能看到这类高水准文章。
9 u$ t) ^% K) J2 V! I% \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。

- g0 R: Q4 R+ c; Z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

! J0 P3 W4 d: _4 T, x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。。。