面试题：MongoDB分片集群中Oplog的基本原理与作用

Question

请阐述在MongoDB分片集群中，Oplog是什么，它在整个系统架构中起到怎样的作用，以及它是如何工作的？

Answer 1

1. Oplog 是什么

• Oplog（操作日志，Operation Log）是 MongoDB 副本集（Replica Set）中主节点（Primary）记录所有写操作的一个特殊的固定集合（Capped Collection）。在分片集群架构中，每个分片本质上也是一个副本集，所以同样存在 Oplog。

2. 在系统架构中的作用

• 数据复制：在副本集内，主节点将写操作记录到 Oplog 中，从节点（Secondary）通过同步 Oplog 中的内容来保持与主节点数据的一致性。在分片集群中，各个分片副本集内部通过这种方式保证数据一致性。这确保了在某个节点出现故障时，其他节点能够接替其工作，提高了系统的可用性。
• 故障恢复：如果主节点发生故障，副本集进行选举产生新的主节点。新主节点会根据 Oplog 中的记录，让其他从节点追平数据，从而保证整个副本集的数据一致性。在分片集群层面，这保证了每个分片的正常运行，进而维持整个集群的稳定。

3. 如何工作

• 写操作记录：当主节点接收到写操作（如插入、更新、删除等）时，会将这些操作以文档的形式记录到 Oplog 中。每个 Oplog 文档包含了操作的详细信息，如操作类型、操作的集合、修改的文档内容等。
• 同步过程：从节点会定期轮询主节点的 Oplog，获取自上次同步后新增的操作记录。从节点按照 Oplog 中的记录顺序，在本地重复这些写操作，从而使自身的数据状态与主节点保持一致。这个同步过程是异步的，不会阻塞主节点的写操作，保证了系统的高并发性能。同时，由于 Oplog 是固定集合，当空间使用达到上限时，会自动覆盖旧的记录，以确保 Oplog 不会无限增长。