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。

) y# t  _$ R: r) U# S+ x同步
. a7 J0 X! _( l" U+ \
! F7 N) I3 [9 B& D6 r. x' r    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：
+ f, }5 a) o1 {- B; ~    执行op日志
( \& E: m2 f  u" H  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。
# u& r3 y' J* E- u1 R! D7 W
& j* @) b" \7 R3 U) t    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。

/ r. O7 h# Y+ R$ S; d' @, Hw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：
db.foo.runCommand({getLastError:1, w:2})

* @2 `! O- l. T; p6 Z: s    在更改了这个配置之后，执行写操作的流程如下：
2 H2 V) \9 ]) h; a# F( Q! }" S) P! U
4 b& q/ b1 y( Z- r. c- Q- b    在primary上完成写操作；
    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；
5 o' i5 ?: ^4 T* c    secondary从primary获得oplog，获得上一次操作的记录；
. F6 f" j1 Q6 R2 j3 U- U9 E4 ~1 R7 d    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}}；
& ~" m9 T4 I0 C! S/ w5 f    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% ?! `# E: `3 R4 X    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。

: Z; x+ D) r( _: u8 F3 D7 n启动

8 l3 I- N( j6 ^, k. K4 l    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。

    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。

3 y4 q/ d# a+ D' W( k选择同步源节点
& J8 x; w3 y% {4 B
% V4 z: Z- N& p4 `% ~  I! E    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：
, b* s8 d* }: A7 c: ?1 \. r+ O
for each member that is healthy:
    if member[state] == PRIMARY
        add to set of possible sync targets

    if member[lastOpTimeWritten] > our[lastOpTimeWritten]
2 s+ |$ k, O. I5 g( ^. C        add to set of possible sync targets
/ T3 ?, L7 W. F3 {
. ^2 p: A" {; w% F2 m* Ssync target = member with the min ping time from the possible sync targets

    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。
, E9 J. g  [. N% t  |
    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。

  s" v- V# r; O8 e  u+ ?) ?链式同步
7 L8 \. Z, k) S  Y- U
/ O+ t7 k+ m5 e$ M, I$ _7 q    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。
6 o( n, P$ h& M: A
    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？
: R1 w1 b9 Q; s; u# e
    MongoDB通过oplog同步协议来解决上述的多个节点同步的问题。
5 `- I- f9 E2 a5 }
    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。”

- \1 I' u$ u/ G6 O1 W; P    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。
& x, q( h1 A* C
2 P: s. Q$ ?0 K* A! H    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。

6 h; T' N7 H. n( b! R: P    具体三个节点间的连接如下图：
1 m! S9 Y7 }2 N0 |2 N

    S2                  S1               P

                             <====>

- Z1 m6 H) G( x* c/ t

         <====>       <---->

9 w% M' v4 i1 j" E' N    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。
+ n2 I( `1 Q7 O0 E

  H& A2 Z5 O& a$ R9 G* ^4 OReference，
" ^9 j* j3 M9 Z& M2 _7 X3 d$ ^( d
3 D/ F. l& N% K3 |[0] Replica Set Internals Bootcamp Part IV: Syncing
5 }' J9 y* O; @& ^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。
% k' I6 c' |2 j# @3 Z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。
- K4 y) J5 J5 D, w/ F. I6 M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

/ B9 s' b9 C$ Z3 O$ m0 A( _& p% B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。。。