趣解 ceph rgw multisite data sync 机制

multisite是ceph rgw对象数据异地容灾备份的一个有效方案，笔者希望深入理解该技术，并应用于生产环境中，然而rgw的这部分代码晦涩难懂，笔者多次尝试阅读，仍云里雾里不解其意，最终流着泪咬着牙坚持多看了几遍，总结出了data sync的流程，这里以通俗易懂的形式呈现出来，希望对大家有所帮助~

数据同步流程图

https://www.cnblogs.com/wangmingshuai/articles/11040979.html

首先，认识下 data sync机制的三个角色Data、DataLogShard、BucketShard

rgw的multisite同步分为两部分：metadata数据同步和 data数据同步。metadata数据包括bucket信息、bucket instance信息、user信息等；data数据指的是存储的对象的实际数据，即Data。本文仅涉及data数据的同步。
rgw使用datalog来记录Data的变化，为防止datalog成为瓶颈，将datalog分成了${rgw_data_log_num_shards}个shard，即DataLogShard。所有的 DataLogShard 的数据变化就反应了Data的变化。
rgw使用bucket index来提升list对象的效率。为防止bucket index成为瓶颈，将bucket分成了${rgw_override_bucket_index_max_shards}个shard，即BucketShard。每个BucketShard的bucket index log记录了该BucketShard对象的变化。
rgw的每个BucketShard都会通过hash映射到某个DataLogShard上，形成了如下形式的映射关系。理解映射关系是理解data sync的重要前提。
DataLogShard ... : ...
DataLogShard 12 ： bucket_a:0、bucket_b:3
DataLogShard 13 ： bucket_a:4、bucket_b:7、bucket_c:5 ...
DataLogShard ... : ...
当某个BucketShard的数据发生变化时，对应的DataLogShard的datalog会记录哪个BucketShard发送了数据表更。

咳咳，讲完data sync的三个角色，下面切入主题讲讲data sync的故事

data sync的目标是将源头rgw Data 都同步到目标rgw 中。话不多说，系好安全带，老司机直接带你走一遭data sync流程。
故事是这样的，北京rgw想要开拓上海的市场，于是派DataSync去上海创建rgw并负责把北京rgw的数据资源同步到上海rgw，即data sync（北京rgw -> 上海rgw）。
老大DataSync到达上海，来掌控整个data sync流程的进度。前面说了，所有的DataLogShard的变化即反应了rgw Data的变化。老大DataSync决定招聘${rgw_data_log_num_shards}个小弟DataLogShardSync 来负责将北京rgw中的数据同步到上海rgw，每个小弟负责北京rgw的一个DataLogShard。老大DataSync懂得，数据同步不是一蹴而就的，他只有记录下同步的进度来，才能防止意外的同步失败而导致需要从头开始数据同步。
于是老大DataSync用名为rgw_data_sync_info的记录来规划了他第一阶段工作为StateInit，并记录了他有${rgw_data_log_num_shards}个小弟DataLogShardSync要进行数据同步。
struct rgw_data_sync_info { uint16_t state; uint32_t num_shards;}

① 老大DataSync::StateInit：
老大DataSync需要给他num_shards个小弟DataLogShardSync设定KPI，毫无疑问，小弟DataLogShardSync的目标是赶上北京rgw的数据更新进度，老大DataSync打电话问北京rgw各个DataLogShard数据的最新marker记录成小弟的next_step_marker，并记录各个小弟DataLogShardSync的同步状态为FullSync，整理到rgw_data_sync_marker中。
struct rgw_data_sync_marker {uint16_t state; string next_step_marker;}
老大DataSync将自己的工作进度（rgw_data_sync_info ）和直属小弟的工作进度（rgw_data_sync_marker）都记录了下来到了rgw_data_sync_status中。
struct rgw_data_sync_status {
rgw_data_sync_info sync_info; // 记录data sync的整体同步进度
map sync_markers; // 记录每个DataLogShard的同步进度
}
这样，老大DataSync做完了第一阶段StateInit的工作，规划做下一阶段StateBuildingFullSyncMaps的工作。

② 老大DataSync::StateBuildingFullSyncMaps：
老大DataSync说，北京rgw的datalog会进行截断，如果通过datalog来同步数据到上海rgw，会导致一些数据同步不过来，所以需要进行下FullSync。而进行FullSync就是将小弟DataLogShardSync都管辖着的各个小喽啰BucketShard中的对象逐一list出来，然后从北京rgw传输到上海rgw。因为需要知道小弟DataLogShardSync分别管辖着哪些小喽啰BucketShard。老大打电话问了北京rgw，并将这些信息（每个DataLogShard下有哪些BucketShard）记录下来。
这样，老大DataSync做完了第二阶段StateBuildingFullSyncMaps的工作，规划下一阶段StateSync的工作。

③ 老大DataSync::StateSync：
老大在这个阶段的主要工作是，监督小弟工作，老大前面已经规划了小弟的第一阶段工作是FullSync，小弟DataLogShardSync于是开始按部就班的工作。

④ 小弟DataLogShardSync::FullSync：
小弟DataLogShardSync作为中层干部，需要管理下属的各个小喽啰BucketShardSync，使用rgw_bucket_shard_sync_info来记录下属的每个小喽啰的工作情况。
struct rgw_bucket_shard_sync_info {
uint16_t state;
rgw_bucket_shard_full_sync_marker full_marker;
rgw_bucket_shard_inc_sync_marker inc_marker;
}
同样地，小弟DataLogShardSync需要给下属的各个小喽啰BucketShardSync安排工作。小弟将小喽啰BucketShardSync的第一个阶段工作设定为StateInit。嗯，小弟的工作完成了，真简单，轮到小喽啰干活了。

⑤ 小喽啰BucketShardSync::StateInit:
虽然小弟没有给下属小喽啰设定KPI，但小喽啰BucketShardSync很自觉，自己打电话给北京rgw问到了其对应的BucketShard的最新marker，然后记录到自己的rgw_bucket_shard_sync_info的inc_marker中。意思是，要先full sync（全量同步）到这个marker，然后从这个marker开始inc sync（增量同步）。
这样，小喽啰的第一阶段工作完成了，准备进入下一阶段StateFullSync。

⑥ 小喽啰BucketShardSync::StateFullSync:
在这个阶段，小喽啰会批量从北京rgw查询其对应的BucketShard中的对象，同步到上海rgw，并持续更新full_marker，直到自己的rgw_bucket_shard_sync_info的inc_marker。结束后，小喽啰规划进行下一阶段工作为StateIncrementalSync。

嗯哼，full sync（全量同步）结束，进入inc sync（增量同步阶段）。

⑦ 小弟DataLogShardSync::IncrementalSync：
进行完full sync，终于可以根据datalog的变化来inc sync了。打电话问问北京rgw自从上次同步点，有哪些下属小喽啰BucketShardSync对应的BucketShard发生数据变更。然后，安排这些小喽啰单独进行工作。

⑧ 小喽啰BucketShardSync::StateIncrementalSync:
小喽啰打电话到北京rgw，问从自己的inc_marker开始，有什么新的数据变更，然后根据数据变更来同步数据。

至此，data sync的故事讲完了...

故事太长都忘了？来个简易版：
老大DataSync::StateInit：
更新各个DataLogShard的同步目标为北京rgw的各个DataLogShard的最新marker
老大DataSync::StateBuildingFullSyncMaps：
记录各个DataLogShard下有哪些BucketShard
老大DataSync::StateSync：
安排小弟干活
小弟DataLogShardSync::FullSync：
安排小喽啰干活
小喽啰BucketShardSync::StateInit：
更新自己的同步目标为北京rgw对应BucketShard的最新marker
小喽啰BucketShardSync::StateFullSync ：
干活干到自己的目标
小弟DataLogShardSync::IncrementalSync：
根据北京rgw的DataLogShard的更新情况，继续安排小喽啰干活
小喽啰BucketShardSync::StateIncrementalSync：
根据北京rgw的对应BucketShard的更新情况，继续干活

友情出演：
老大DataSync：
控制着整个data sync流程的同步进度。标识进度的状态有三个：StateInit、StateBuildingFullSyncMaps、StateSync。
小弟DataLogShardSync：
控制着一个DataLogShard的同步进度。标识进度的状态有两个：FullSync、IncrementalSync。
小喽啰BucketShardSync：
控制着一个BucketShard的同步进度。标识进度的状态有三个：StateInit、StateFullSync 、StateIncrementalSync。

番外篇：
上海rgw的所有工作人员集体出走了，上海rgw新招了一堆新人，如果保持数据同步呢？新人根据rgw_data_sync_info获知rgw data sync的进度为StateSync，然后根据rgw_data_sync_marker获知各个DataLogShard的同步状态为IncrementalSync，然后根据rgw_bucket_shard_sync_info的获知各个BucketShard的同步进度为StateIncrementalSync。于是，轻松交接工作，继续干活同步数据，即
DataSync::StateSync -> DataLogShardSync::IncrementalSync -> BucketShardSync::StateIncrementalSync

同步流程图

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巴特西

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嗯哼，full sync（全量同步）结束，进入inc sync（增量同步阶段）。

至此，data sync的故事讲完了...

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