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。
6 s+ I& Q- K& E4 \% t* I
. ~& z% L% ]; e0 D9 m同步
: P. i8 i0 x  Q% D
& s+ j4 w, U* Z4 n& d4 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：
% C  P4 A5 f0 T( J4 A0 M    执行op日志
/ @. N, l* v; b' Z7 S+ t' _0 T    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

" u6 p- l: u- d$ I, u9 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。

    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。

9 G) a; Y" B3 W0 a& fw参数
8 s  C; ^! \8 e. o7 T9 R
    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% C' y, p# H( m. c5 ]/ O7 m$ U$ cdb.foo.runCommand({getLastError:1, w:2})
; H7 W8 J# b% q- ?/ r( J) \- v# v
    在更改了这个配置之后，执行写操作的流程如下：
3 Y. c6 a4 J5 `% ~: ?4 z* ], k
    在primary上完成写操作；
9 D; A( Q& b. E7 T; a    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；
& ~8 A: P$ t0 t1 h1 l5 z    secondary从primary获得oplog，获得上一次操作的记录；
    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}}；
    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；
    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。
0 j# L! y: U7 x8 L/ m5 v: }
/ f- `9 q2 X- I6 \. d; F, ?, r- Q启动

1 F+ B3 a8 d1 }  D8 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。
1 D; r2 B* W2 l" v
    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。
; a3 r5 ?, j( q" \7 y9 }/ i
选择同步源节点

' }1 r' G( p3 N5 F" ~- B    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：
4 ^' H: @$ \5 F# T4 v8 `0 }
for each member that is healthy:
* w+ {) H2 M7 d1 W$ _' l( W    if member[state] == PRIMARY
        add to set of possible sync targets
& q* Y% M2 z. ?. G- v
    if member[lastOpTimeWritten] > our[lastOpTimeWritten]
        add to set of possible sync targets
" G& E" K0 B& L& ?  i0 j7 V( S
* H  H, c. U& Usync target = member with the min ping time from the possible sync targets

. p/ q9 K* Y- q4 \  [    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 W/ r, i1 D% X9 H) c
4 w, p5 E) ~4 K! J3 Y& d6 a    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
" X7 y5 Y- q% k+ C7 A1 p
    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。
8 H7 i- w0 J5 Z) v
    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？
8 w9 g  n0 _- L' B* V- 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 y% R0 M7 l6 _( ~8 g4 E* L
4 A) S  [1 i$ `' o4 }4 e6 `    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。
% C" t5 c4 v/ h7 F& L
    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。
- T/ i( R2 H7 s3 K
    具体三个节点间的连接如下图：
, H  ~2 l. N, {+ l4 o& O( K

    S2                  S1               P

9 f" Y. V; N$ t3 d& l! u- m

                             <====>

1 j7 M; _3 s' ^6 `4 v

         <====>       <---->

  O( T. ]" @! _3 n* F& T$ q
    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。


3 u! X+ v6 o2 B: sReference，
7 h! @6 {: {% `2 H" n. m. _' C
[0] Replica Set Internals Bootcamp Part IV: Syncing
/ L; V+ T: _; I) t6 s& _2 ehttp://www.kchodorow.com/blog/2012/05/07/replica-set-internals-bootcamp-part-iv-syncing/
2 a( t6 }% D* y' s, U# E0 ?

四处张望

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。

shengnan007

四处张望 发表于 2012-9-18 13:33
0 G# F& ~! |6 a哇...,没想到这里都能看到这类高水准文章。
/ {6 v+ b) M; \% T0 x- ?# A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
0 b) V) z+ T  e) I) m/ 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

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。。。