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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。
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同步
; W( D% C O$ j u$ z
[8 e" B; j- U( @4 D+ ], l 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:
& @8 C2 e4 q9 c% m1 s' m 执行op日志, y8 ?& O4 {' M- a7 }) q
将op日志写入到自己的oplog中(也就是local.oplog.rs)
9 D+ H/ l6 s$ H8 V- H& I9 W 请求下一个op日志
0 j4 N1 [9 E6 ]! [9 k! i# h! R; [" ?9 Y2 F3 Y
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 e% @7 q; E6 T% l+ y# o
, M k' v* g0 ^( D
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。
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w参数0 ]( h q3 X2 e9 }- u3 a% n7 j
" g* z2 {4 d3 k9 ]- g# q
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:9 D8 _3 x* T5 s
db.foo.runCommand({getLastError:1, w:2})9 x7 ~) X' Y0 S
+ ?0 W8 p& n* G/ l
在更改了这个配置之后,执行写操作的流程如下:
: H! m% s4 R5 j3 n1 Y- B' s/ P% O! `8 g- t
在primary上完成写操作;
1 D/ V/ c2 m# P4 u: q 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;6 c( G" @2 F& {! E2 X
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;+ m. s2 M1 d# b8 H& y: M, P) x( l
secondary从primary获得oplog,获得上一次操作的记录;; [' q$ N. ]) V1 |: c. _
secondary执行oplog中刚才那一条时间t的操作;
/ F8 P+ ~& k" z) u4 R# k secondary从primary的oplog中获取时间t之后的log,条件为{ts:{$gt:t}};
7 R& |$ f* b- R' n4 o# t7 n 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;
" J1 b" C% a# D/ N 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。2 h* Y. e- _" S$ q$ i1 I& K; Q
/ I* g4 T* r3 \6 A启动; V8 `& `6 j1 F O
) U. }+ w8 s+ ]* y5 C; J8 U6 Q I2 ^
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。/ p3 t/ V" o. j2 z. I! @$ c9 [
' A5 U( v4 _, y H+ n3 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。
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- v; P' U+ {4 I选择同步源节点 A- M1 H* A* p$ A' v' e
" N+ U2 g+ l& X8 h) w1 } 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:
Y7 _7 c6 n$ f: U
& u- H$ C9 [2 Y n: D& p( Xfor each member that is healthy:7 C5 C; h% R- B- q1 [2 h
if member[state] == PRIMARY9 [8 y" Z' U) J$ @5 O( X' J; e
add to set of possible sync targets+ Q/ v7 s( A- y8 x9 u; d
; r% ~. }! b7 j2 X if member[lastOpTimeWritten] > our[lastOpTimeWritten]
: W5 ]* G9 V- L8 T add to set of possible sync targets
, Z* B: B9 F [$ L8 t. Y, g) H" p: U7 k2 @7 X
sync target = member with the min ping time from the possible sync targets! s# T' k; v5 Q% h& ?8 B. t. P( j
# y! ?7 \5 q2 Z e0 z4 I( Q 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。7 R& |1 K B. T- k4 P
7 U( J. O' z, v* \4 ]; j 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。
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5 J4 R+ r: G0 q8 o链式同步, p4 E0 u K+ c2 Y8 U- Q+ t
; U% N' z: y- s1 b. Z2 n; 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。0 B% D4 m" ], Z! i" L8 Z
0 J0 ^3 U$ I! j- } 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?0 k$ w" s [7 {# r0 ?
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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。
& {: q+ ]) h T1 U# q
' o, H# f# y. I 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。”
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9 n0 n! d' ^! K 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。8 J3 g' z% {/ I- G% \' Z5 J
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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。1 h& {' C1 {. Y# f d2 n
7 U! T1 b7 o0 H$ o9 |0 E# j5 ^ O8 p 具体三个节点间的连接如下图:/ \" g, N8 U; D0 S
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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。2 Z6 ^$ r% o& x4 U( ?# p
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Reference,/ `5 y, d% M9 o9 I. D
5 e. T- m1 L! M. q[0] Replica Set Internals Bootcamp Part IV: Syncing/ I. g' W% ^2 D8 j' @( i: q
http://www.kchodorow.com/blog/2012/05/07/replica-set-internals-bootcamp-part-iv-syncing/% Z6 R; U' x# j3 U* o* z/ `
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