11. 복제

"장애는 항상 발생한다" 라는 사실로 DB 관리 시스템에 복제(replication)는 핵심적 요소

복제 기본 개념#

  • 여러 MongoDB 서버(노드)에 데이터를 분산하고 관리하는 것
  • 복제 세트(replica set) 매커니즘 제공
    • 프라이머리 노드에 쓰기
    • 세컨더리 노드에 읽기
    • 비동기적으로 세컨더리 노드에 쓰기 반영
  • 자동 장애조치(failover) 보장
    • 프라이머리 노드 장애시 세컨더리 노드가 자동적으로 프라이머리 노드로 승격
  • 복제 세트는 과반수의 멤버노드에 기록될 때까지 실제로 커밋된 것으로 간주되지 않는다

사용 예#

  • 중복성
    • 복제는 비동기적이라 프라이머리 성능에 영향이 없음
    • 복제 지연이 있을 수 있음
  • 장애복구
    • 비상 시 중복노드로 전환 가능
  • 리소스를 많이 사용하는 연산은 세컨더리 노드에서 실행
    • 인덱스 구축시 세컨더리에 먼저 구축 후 프라이머리 전환 가능
  • 복제 노드 간 로드 밸런스

한계#

  • 할당된 하드웨어가 주어진 일을 처리할 수 없을 수 잇음
  • 읽기, 쓰기 비율이 50% 넘을 때 (예, 복제 지연)
  • 앱에서 일관성 있는 읽기가 필요할 때

복제 세트 관리와 장애조치#

셋업#

  • 최소 구성은 세 개의 노드 권장 (과반수 확보를 위한)
    • 유형: 데이터 보유 세 노드, 데이터 보유 2 노드 + arbiter를 보유한 1 노드
  • 아비터 (arbiter)
    • 프라이머리 선출엔 참여하지만, 그 어떤 데이터를 가지지 않는 경량 mongod 서버

데이터 2 노드 + 아비터 1 노드

복제 작동 방식#

oplog#

  • oplog로 데이터 복제 기능 지원
  • capped 컬렉션
  • 모든 복제노드의 local DB내 있음
  • DB에 대한 수정사항 기록
  • oplog의 크기에 따라 복제 중지가 발생할 수 있음
  • 연산 규모에 맞는 oplog 크기를 가져야 함

쓰기 시, oplog 수행 순서

  1. 프라이머리에 쓰기 수행
  2. 프라이머리에 oplog 기록
  3. 세컨더리 oplog의 최신 기록과 프라이머리에 oplog의 기록 비교
  4. 세컨더리 oplog 최신 기록 이후의 프라이머리 oplog의 질의를 세컨더리에서 수행
  5. 각 질의 수행마다, 세컨더리 oplog에 완료된 수행 질의를 oplog에 기록

heartbeat#

  • 시스템 건강상태 모니터링으로 장애복구 지원
  • 복제 세트의 각 노드들은 서로 핑을 주기적으로 날림
  • 한 노드라도 반응이 없다면 장애복구 시작
  • 노드들이 과반수가 넘지 않게 된다면 프라이머리가 세컨더리로 강등
    • 계속 쓰기가 이루어지면 일관성이 깨져 앱이 비정상적으로 실행할 가능성이 높아짐

커밋, 롤백#

  • 과반수에 쓰기연산이 반영되기 까진 커밋되지 않은 것으로 간주
  • 여러 다큐먼트를 포함하는 쓰기작업은 원자적이지 않음
  • 과반수 이상 복제되지 않을 경우, 롤백이 발생
  • 노드 데이터경로의 rollback 서브디렉터리에 조회 가능
  • 쓰기 concern과 복제 지연 모니터링을 잘 이용하면 롤백문제를 경감하거나 피할 수 있음

장애 조치와 복구#

  • 장애 모드
    • 깨끗한 장애(clean failure)
      • 데이터 파일이 손상되지 않음
      • 네트워크가 재연결되거나, 프로세스가 다시 정상적으로 복구되면 해결
    • 확실한 장애(categorical failure)
      • 데이터 파일이 깨진상태
      • 재동기화나 백업 파일로 조치

드라이버와 복제#

앱에서 MongoDB와 연결, 연산 시 사용하면 유용한 옵션

쓰기 concern#

MongoDB Manual: write concenrn specification

  • 옵션 값
    • w: 복제할 서버 수
    • wtimeout: 지정된 시간내에 복제되지 못할 경우 에러
      • 기본값은 무한적 블럭
    • j: 쓰기전 저널링 강제 동기화 유무

읽기 확장으로 읽기 최적화#

  • 읽기 선호도(read preference)를 통해 어떤 노드에서 읽을 건지 옵션으로 지정할 수 있음
  • 제공되는 옵션: primary(Preferred), secondary(Preferred), nearest

태깅을 사용한 복잡한 복제 세트 관리#

  • 각 노드별로 태그정보를 달아, 특정 태그정보 옵션을 이용해 지정된 노드에만 연산을 수행할 수 있음
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