分片集群的备份与恢复

分片集群的备份与恢复概述

MongoDB分片集群的备份与恢复是数据库运维中的关键环节。分片集群的分布式特性使得备份和恢复过程比单机部署更复杂，需要考虑配置服务器、分片节点以及数据均衡状态等因素。

分片集群备份策略

全量备份与增量备份

全量备份通常通过mongodump工具实现，适用于小型集群或低频备份场景。对于大型生产环境，建议结合增量备份策略：

// 全量备份示例命令
mongodump --host cluster.example.com --port 27017 --out /backup/full

// 增量备份通过oplog实现
mongodump --host cluster.example.com --port 27017 --oplog --out /backup/incr

文件系统快照备份

对于使用LVM或存储卷管理的环境，文件系统快照是更高效的备份方式：

1. 停止均衡器：sh.stopBalancer()
2. 锁定所有分片实例：db.fsyncLock()
3. 创建存储快照
4. 解锁实例：db.fsyncUnlock()
5. 重新启用均衡器

备份配置服务器

配置服务器存储集群元数据，必须与数据备份保持一致：

mongodump --host cfg1.example.com --port 27019 --out /backup/config

分片集群恢复方法

完整集群恢复

当需要重建整个集群时，恢复流程应为：

1. 按顺序恢复配置服务器

mongorestore --host cfg1.example.com --port 27019 /backup/config

2. 恢复各分片数据

mongorestore --host shard1.example.com --port 27018 /backup/shard1

3. 最后恢复mongos路由配置

单分片恢复

针对单个分片的恢复需要特殊处理：

// 1. 将分片移出集群
db.adminCommand({ removeShard: "shard1" });

// 2. 恢复该分片数据
// 3. 重新将分片加入集群
sh.addShard("shard1.example.com:27018");

时间点恢复

利用oplog实现精确到秒的恢复：

mongorestore --oplogReplay --oplogLimit "1654012800:1" /backup/full

备份恢复验证

数据一致性检查

恢复后应执行验证脚本：

// 比较文档数量
function compareCounts(db1, db2, collection) {
    const count1 = db1[collection].countDocuments({});
    const count2 = db2[collection].countDocuments({});
    return count1 === count2;
}

// 抽样数据比对
function sampleCompare(db1, db2, collection, sampleSize) {
    const docs1 = db1[collection].aggregate([{ $sample: { size: sampleSize } }]);
    const docs2 = db2[collection].aggregate([{ $sample: { size: sampleSize } }]);
    // 比较逻辑...
}

分片键分布验证

确保恢复后数据分布符合预期：

// 检查分片键分布
db.adminCommand({ getShardDistribution: "database.collection" });

// 验证块分布
db.getSiblingDB("config").chunks.find({ ns: "database.collection" });

备份恢复优化实践

并行备份技术

大型集群可采用并行备份策略：

# 并行备份多个分片
for shard in shard1 shard2 shard3; do
    mongodump --host $shard --out /backup/$shard &
done
wait

增量备份自动化

结合cron实现自动化增量备份：

0 2 * * * mongodump --host cluster.example.com --oplog --out /backup/incr/$(date +\%Y\%m\%d)

备份压缩与加密

使用现代压缩算法减少存储占用：

mongodump --gzip --out /backup/compressed
openssl enc -aes-256-cbc -in backup.tar -out backup.tar.enc

特殊场景处理

备份期间集群扩容

当备份过程中添加新分片时，需要：

1. 记录扩容时间点
2. 对新分片单独备份
3. 在恢复时先恢复原有分片，再处理新分片

跨版本备份恢复

不同MongoDB版本间的备份恢复注意事项：

• 主版本号相同的集群间可直接恢复
• 跨主版本恢复需要先升级备份工具
• 使用--noIndexRestore选项避免索引兼容性问题

监控与告警配置

备份状态监控

配置监控检查备份完整性：

// 检查最近备份文件
const lastBackup = fs.statSync("/backup/latest/backup.log");
if (Date.now() - lastBackup.mtime > 86400000) {
    alert("Backup overdue");
}

恢复性能指标

跟踪恢复操作的关键指标：

// 记录恢复时间
const start = Date.now();
// 执行恢复操作...
const duration = (Date.now() - start)/1000;
db.metrics.insertOne({
    event: "restore",
    duration: duration,
    sizeGB: backupSize
});