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 M" S# ]' N5 U& Z" u/ v
- @6 ?' e2 ^1 Q$ o+ J同步
6 {, ^* e) g% y+ {2 e
) `$ V- {7 u6 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
4 S) ~5 v$ j' ^2 G- ~2 J# g    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

3 [) y5 i- E  ?7 U  |2 J5 l    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 G, I. T6 ]$ _  Q9 `
" f4 s1 k. u9 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。
+ E# n+ e$ l" ^3 e  m& l
w参数
4 ?8 R, U* r  K3 g* K% {
( D- A' V) B8 M' M: _3 F& I6 H    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：
( O2 Y2 C( V/ o. F! ~" y/ B; f$ \" ?db.foo.runCommand({getLastError:1, w:2})
+ L+ v% {1 o+ s( ?6 f, P4 F3 z
" c1 }2 |9 s  L4 l' }" ]    在更改了这个配置之后，执行写操作的流程如下：
( @, e" c- ~: K' x
    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；
- Y% p. d+ I3 B; q7 U" i4 u0 w    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；
/ d% g- K# e* a    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}}；
6 K0 p( V4 `2 v5 M8 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；
( i4 Y  S0 F+ V    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。

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。

. u+ e8 Z2 r, S/ L% n* 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。
# R& j" m  o' i
% I! V# \* Z- ~) F& e选择同步源节点
5 `$ }- T1 C' Z, E( E
1 G2 x- A4 D- O$ N8 \3 F    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：

for each member that is healthy:
: I. j, F5 S/ `) Q0 s. p6 O/ i# x1 ]    if member[state] == PRIMARY
        add to set of possible sync targets

    if member[lastOpTimeWritten] > our[lastOpTimeWritten]
  Q5 ~& J" Q5 T. }1 B        add to set of possible sync targets
2 b3 e% g4 x: P3 K4 F5 b7 s: D! H, d2 X
sync target = member with the min ping time from the possible sync targets

; A) U8 ]7 E" {( V) c* v/ X4 z3 h    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。

$ W9 c! {" [6 t, m1 ]5 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。

链式同步
) O" d/ @7 @3 P3 q
+ G9 |7 x6 ^% F/ Z    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。

' v- {. G7 k, z8 y; J9 V: 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？

  R+ N! R& P9 j  d    MongoDB通过oplog同步协议来解决上述的多个节点同步的问题。
  }. z  G4 v1 a: I  e
    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 N3 C  |& q$ ~5 d  x; u
    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。
( m" y! n  A6 i" `2 s. P
    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。

# _5 C1 I: p2 ~# N1 d    具体三个节点间的连接如下图：
6 @! j9 Z# k6 u( G

    S2                  S1               P

                             <====>

* L7 @8 k3 n! k" o3 n% C( p5 Q- Y

         <====>       <---->

  F$ s" Z6 u/ {, I/ V' u' b8 x    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。
$ P1 C5 M' x' U, a

5 R( [& A5 O6 d0 Z; P% E) |; V, vReference，
  u3 H+ }& w; t& t/ K: k- g7 f
; ]% B' f+ @3 |/ M) a[0] Replica Set Internals Bootcamp Part IV: Syncing
! N5 w# h& q: N4 ihttp://www.kchodorow.com/blog/2012/05/07/replica-set-internals-bootcamp-part-iv-syncing/
% M  v0 C, D( ]

四处张望

哇...,没想到这里都能看到这类高水准文章。
: K  W, u5 n3 o1 H- b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。
: N/ H4 D! w* M  t- ^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

8 N: C" J& m; `. I$ c# [* k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。。。