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MongoDB副本集回滚那些事

简介: 回滚(rollback)操作是MongoDB副本集发生一些异常主备切换后可能发生的现象。回滚操作会撤销在当前节点上已执行的一些修改操作。 什么时候会触发回滚 MongoDB副本集节点上有个同步线程,负责拉取需要同步的oplog。被拉取oplog的节点称作同步源。那么,要回滚,首先要有一个同步源。

回滚(rollback)操作是MongoDB副本集发生一些异常主备切换后可能发生的现象。回滚操作会撤销在当前节点上已执行的一些修改操作。

什么时候会触发回滚

MongoDB副本集节点上有个同步线程,负责拉取需要同步的oplog。被拉取oplog的节点称作同步源。那么,要回滚,首先要有一个同步源。

同步源

链式复制

平时我们都说主备同步主备同步,那同步源肯定是主节点了?其实不一定,MongoDB很早就支持了链式复制,即备节点可以从另外一个备节点拉取oplog,而不只从主节点拉取。这样一来可以减少主节点的负载,二来各节点可以选择离自己近的节点进行同步。当然,在某些情况下,这可能会导致一些备节点的延迟变大。链式复制可以通过以下命令来打开或关闭:

cfg = rs.config()
cfg.settings.chainingAllowed = true/false
rs.reconfig(cfg)

Secondary节点如何选择同步源

Secondary节点会根据以下原则选择一个同步源:

  1. 如果之前有通过命令replSetSyncFrom指定了同步源,那么使用此同步源
  2. 由于后续需要根据到其他节点的ping值(通过心跳进行统计)信息进行选择,这里会判断一下是否已有足够的信息,需要等待更多的心跳包,如果不需要,继续,否则直接返回,等下次需要选择时再看
  3. 如果没有开启Chained Replication(链式复制),那么选择Primary
  4. 通过两轮选择,基于以下规则选择一个ping值最低的节点:

    1. 如果自己可以建索引,那么只能从同样可以建索引的节点同步
    2. oplog的时间戳比我新(这里是获取该节点上次心跳包里带的appliedOpTime的时间戳进行比较)
    3. 不在黑名单中(注:何时将同步节点加进黑名单?1. 连接不上该节点,加10s黑名单;2. 落后该节点太多无法继续同步,加1min黑名单)

其中在第一轮选择中,会额外考虑以下条件:

  1. 拥有投票权的节点只能从同样拥有投票权的节点同步
  2. 不能从hidden节点同步
  3. 不能从落后Primary太多(超过配置的maxSyncSourceLagSecs)的节点同步
  4. 不能从配置了比自己拥有更大delay的节点同步

如果第一轮没有选出合适的节点,那么再进行第二轮选择,放宽上述条件的限制。

什么时候会触发回滚(续)

回到回滚触发条件。同步线程已经选择出了一个同步源,它向同步源发起一个find请求,查询大于等于其最新的oplog时间戳的oplog。如果发生以下两种情况,那么需要回滚:

  1. 在同步源上没有查到比其更新的oplog(我们刚刚通过一系列麻烦的规则选出它作为同步源,但是我们的oplog却比它还新)
  2. 返回的的第一条oplog和其最新的oplog的OpTime和hash都不同,注意这里是比较整个OpTime,即除了时间戳之外还包括term,首先会比较term,如果term不同,那就不同

回滚具体流程

回滚之前会获取minvalid集合的数据进行判断当前节点是否处于一致的状态,如果不是则直接assert结束进程。关于minvalid集合的作用,可参见MongoDB中local.replset.minvalid集合的作用。如果允许进行回滚,则执行以下步骤:

  1. 记录日志『rollback 0』
  2. 进入ROLLBACK状态
  3. 记录日志『rollback 1』
  4. 向同步源发送一个replSetGetRBID的命令获取一个rollbackId,这个rollbackId是用来在后面判断在rollback过程中同步源自身是否发生回滚,每个节点如果发生rollback,会修改自己的rollbackId。
  5. 记录日志『rollback 2 FindCommonPoint』
  6. 查找自己和同步源的oplog的commonPoint,这里是从同步源最新的oplog开始逆向查找,比较自己和同步源的最新的oplog的时间,计算相差的秒数,如果超过30分钟,那么放弃rollback;如果本地的oplog时间戳比对方的更新,往前继续找,直到找到时间戳相等的那条。这里每比较一条本地的oplog,都会对oplog的内容进行解析,从而得到回滚所需执行的操作集(包括需要重新从同步源获取的文档、需要重新同步的集合、需要drop的集合、索引等。这里同时也会进行一些判断,如果有发现某条oplog的大小大于512MB,放弃回滚。如果有dropDatabase操作,放弃回滚。)。找到了时间戳相等且hash一致的oplog,就找到了commonPoint。
  7. 记录日志『rollback 3 fixup』
  8. 自增rollbackId
  9. 接下来根据刚刚解析oplog得到的需要重新从同步源获取其最新版本的文档集,从同步源逐个获取,并保存在一个map中。这里会对要回滚的数据总大小进行判断,不能超过300MB。所有文档处理完毕后,从同步源获取其最新的oplog的时间备用
  10. 记录日志『rollback 3.5』
  11. 再次获取同步源的rollbackId,如果和刚刚得到的不一样,那说明同步源自身也发生了回滚,放弃这次回滚操作
  12. 记录日志『rollback 4 n:需要更新的文档个数』
  13. 将刚才第9步从同步源得到的最新的oplog的时间戳作为结束时间,插入一个时间戳区间到minvalid集合,表明当前数据处于不一致状态。
  14. 如果有需要重新同步整个集合数据或元数据的的,逐个处理(重新同步集合数据的,先drop然后copyCollection;重新同步集合元数据的,获取元数据并更新到本地),此处会记录日志『rollback 4.1.1 coll resync』或『rollback 4.1.2 coll metadata resync』。这里由于可能比较费时,记录日志『rollback 4.2』,然后再一次获取同步源最新的oplog时间戳记录到minvalid集合,并再次判断同步源是否自身发生回滚。如果一切正常,记录日志『rollback 4.3』。
  15. 记录日志『rollback 4.6』
  16. 处理需要drop的集合(如果有),这里会做collScan将要drop的集合的文档的内容写到rollback目录里的文件中
  17. 处理需要drop的索引(如果有)
  18. 记录日志『rollback 4.7』
  19. 处理刚刚从同步源获取的最新版本的文档集,先将本地的文档写到rollback目录里的文件中,然后删除或更新
  20. 记录日志『rollback 5 d:删除的文档数 u:更新的文档数』
  21. 记录日志『rollback 6』
  22. 清除本地oplog集合中在commonPoint之后的oplog
  23. reload本地的最新oplog
  24. 记录日志『rollback done』
  25. 再次自增自己的rollbackId
  26. 记录日志『rollback finished』

3.2.11以前回滚的bug

需要注意的是,当执行完最后一步记录日志『rollback finished』,其实回滚还没真正结束。此时节点会进入RECOVERING状态,minvalid集合中还记录了一个时间戳区间。即节点在回滚过程中记录了需要同步到哪个OpTime,后续等同步线程追上这个时间点后才能变成SECONDARY状态。如果在这时候,发生了同步源切换,比如切换到另外一个同样需要回滚的节点,并且又将刚刚已清除掉的commonPoint之后的oplog给同步回来,那么就可能触发第二次回滚触发assert退出。关于这个bug,MongoDB官方已在3.2.11版本中修复SERVER-25145,修复方法是在选择同步源的时候增加是否包含minvalid中OpTime的判断。我们阿里云数据库MongoDB也已merge了这个bugfix。

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