面试题：MongoDB副本集中Oplog的作用及工作原理

Question

请阐述MongoDB副本集中Oplog是什么，它在副本集的数据同步过程中起到怎样的作用，以及其基本的工作原理是什么？

Answer 1

Oplog 定义

• Oplog（操作日志，即 Operation Log）是 MongoDB 副本集中主节点（Primary）上的一个特殊的、固定大小的集合，位于 local 数据库中。它以时间顺序记录了主节点上所有对数据产生修改的操作。

在副本集数据同步中的作用

• 数据复制：副本集中的从节点（Secondary）通过复制主节点的 Oplog 来保持与主节点数据的一致性。从节点不断地从主节点拉取 Oplog 中的操作，并在本地应用这些操作，从而实现数据的同步。
• 故障恢复：当主节点发生故障时，副本集中的其他节点可以通过应用 Oplog 中的操作来恢复到故障前的状态，以便选举出新的主节点并继续提供服务。

基本工作原理

1. 主节点记录操作：当主节点上执行任何写操作（如插入、更新、删除等）时，MongoDB 会将这些操作记录到 Oplog 中。每个 Oplog 记录包含了操作的详细信息，如操作类型、操作的集合、修改的文档等。
2. 从节点拉取 Oplog：从节点会定期轮询主节点，获取自上次同步以来主节点 Oplog 中新增加的记录。从节点通过维护一个同步点（即上次同步的最后一条 Oplog 记录的位置）来确定需要拉取哪些新的 Oplog 记录。
3. 从节点应用操作：从节点在拉取到新的 Oplog 记录后，会按照记录的顺序在本地数据库上依次应用这些操作，从而使本地数据与主节点数据保持一致。在应用操作过程中，如果遇到错误，从节点会停止同步并记录错误信息，管理员需要手动处理这些错误以恢复同步。
4. Oplog 循环利用：由于 Oplog 是固定大小的集合，当 Oplog 空间使用满时，MongoDB 会覆盖最早的 Oplog 记录，以循环利用空间。这就要求从节点必须及时拉取和应用 Oplog 记录，否则可能会因为 Oplog 记录被覆盖而导致数据同步不完整。