MongoDB添加secondary節點的兩種方法

　　前段時間維護的一個事業群的其中一條業務線的開發找到運維，提出來了一個MongoDB的優化問題，那段時間MongoDB正在從op管理移交給db進行維護，整個部門都對MongoDB的運維經驗缺乏，MongoDB的優化更是一個未知的挑戰。當op找到我，核心系統的公共服務平台用來進行短信服務的MongoDB集群想進行一次優化，我當仁不能讓的承擔了這項我都覺得可能搞不定的任務。

    開發找到我提出了兩點兒問題，並尋求運維團隊解決這個問題，不過最終在我的理性的思考和他感性的思維碰撞下，最終我還是以勝利者的姿態勝出。我成功說服了他，並解答了他一些疑問，得到了滿意的答復后再也沒找我了。當然這里肯定不會就憑幾句話，任你理論再怎么豐富，態度如何曖昧，不拿點兒真實數據，做點兒什么，怎么能說服經驗豐富的開發認定的事兒。溝通了大半天，占據了我白天的工作時間，不過他提出來的問題還是很值得討論。

    根據開發的邏輯，是想橫向擴充secondary節點，把其他要求不高的業務放到secondary節點上，減輕primary節點的壓力，達到部分讀寫分離，使得主要業務優先保障。我覺得這個出發點是好的，但並沒有就此作出回應，其一是他沒有認識到這個他認為的有延遲並不是數據庫集群的問題（這里不詳細講述排查的過程，下一篇文章會講些MongoDB的寫入與業務邏輯），其二是我們確實缺乏有效的資源硬件去進行擴充節點。

　　不同的業務場景應用不同的架構策略，擴充secondary節點有時候不能解決問題，尤其是那些實時性很高的業務，但有時候擴充secondary節點確實有效，比如硬件升級后需要做的服務遷移，需要在線擴充secondary節點來滿足業務需要的更高的硬件要求。

    MongoDB的secondary節點的擴充，我總結起來有兩種方式：1、rs.add()直接擴充 2、一致性備份后進行擴充（個人叫法）

　　1、rs.add("HOST_NAME:PORT")

　　具體的實現方式是登陸擴充節點的機器，編輯好配置文件，並建立相應的目錄和權限，啟動MongoDB實例就可以了。

　　需要注意的一點兒是這種擴充方式要保證同步源的數據量級，即保證在同步完數據前MongoDB的oplog不會被覆蓋，這點兒類似與MySQL的redo log日志，如果被覆蓋那么同步的數據出現不一致，導致同步失敗。

　　需要注意的另一點是同步數據的過程中，當集群數據達到一定量級時，同步數據的大小很大就會對網絡造成一定的壓力，可能對業務的核心交換機造成影響，因此需要用TC工具對同步流量做限速處理。這個限速需要考慮同步源可能不會是primary，也可能是同樣角色的secondary節點，令外限速同步勢必會增大同步時間，這個會增大oplog被覆蓋的概率，具體限速值還是要經過計算才能把握好。

   2、一致性快照快速添加secondary節點（自我命名，歡迎各位交流）

　　　　a)primary節點上進行一致性快照備份

　　　　b)secondary節點上進行一致性快照恢復，僅僅對數據部分進行恢復，暫時不要對oplog進行恢復

     c)初始化oplog.rs集合，並恢復oplog記錄

     d)初始化local數據庫的其他兩個集合db.replset.election，db.system.replset

　　　　e)修改數據庫配置並重啟數據庫（這一步操作前實例不開啟認證模式、復制集的配置）,rs.add("HOST_NAME:PORT")將secondary添加進集群並觀察同步狀態、校驗數據的完整和一致性

實踐的詳細實踐過程如下（僅供參考交流，生產環境慎用）：

1、primary上進行一致性快照備份

#primary節點或者其他secondary節點備份數據
[root@172-16-3-190 mongodb]# /opt/app/mongodb/bin/mongodump -uroot -ppwd4mysql --authenticationDatabase=admin --port=27017 --oplog -o /tmp/dump_mongo/
2018-08-20T15:42:47.028+0800 writing admin.system.users to 
2018-08-20T15:42:47.030+0800 done dumping admin.system.users (1 document)
2018-08-20T15:42:47.030+0800 writing admin.system.version to 
2018-08-20T15:42:47.031+0800 done dumping admin.system.version (2 documents)
2018-08-20T15:42:47.032+0800 writing super_hero.user_address to 
2018-08-20T15:42:47.032+0800 writing super_hero.user_info to 
2018-08-20T15:42:47.033+0800 done dumping super_hero.user_address (1 document)
2018-08-20T15:42:47.033+0800 done dumping super_hero.user_info (1 document)
2018-08-20T15:42:47.034+0800 writing captured oplog to 
2018-08-20T15:42:47.036+0800 dumped 1 oplog entry

#查看備份的文件
[root@172-16-3-190 mongodb]# ls -lh /tmp/dump_mongo/
total 12K
drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Aug 20 15:42 admin
-rw-r--r-- 1 root root 110 Aug 20 15:42 oplog.bson
drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Aug 20 15:42 super_hero

#傳遞備份到准備添加為secondary的節點上
[root@172-16-3-190 tmp]# scp -r -P22222 /tmp/dump_mongo/ liyingxiao@172.16.3.189:/tmp

 2、secondary節點一致性快照恢復

#auth=true
#replSet = repl_mongo
#clusterAuthMode=keyFile
#keyFile=/opt/app/mongodb/keyfile/mongodb.key

##恢復數據
[root@172-16-3-189 test]# /opt/app/mongodb/bin/mongorestore --oplogReplay --port=27017 /tmp/dump_mongo/                                          
2018-08-20T15:56:32.161+0800 preparing collections to restore from
2018-08-20T15:56:32.193+0800 reading metadata for super_hero.user_info from /tmp/dump_mongo/super_hero/user_info.metadata.json
2018-08-20T15:56:32.194+0800 reading metadata for super_hero.user_address from /tmp/dump_mongo/super_hero/user_address.metadata.json
2018-08-20T15:56:32.222+0800 restoring super_hero.user_address from /tmp/dump_mongo/super_hero/user_address.bson
2018-08-20T15:56:32.300+0800 restoring super_hero.user_info from /tmp/dump_mongo/super_hero/user_info.bson
2018-08-20T15:56:32.867+0800 no indexes to restore
2018-08-20T15:56:32.867+0800 finished restoring super_hero.user_address (1 document)
2018-08-20T15:56:32.881+0800 no indexes to restore
2018-08-20T15:56:32.881+0800 finished restoring super_hero.user_info (1 document)
2018-08-20T15:56:32.881+0800 restoring users from /tmp/dump_mongo/admin/system.users.bson
2018-08-20T15:56:32.993+0800 replaying oplog
2018-08-20T15:56:32.997+0800 done

3、初始化oplog.rs集合，並恢復oplog記錄

　　創建oplog.rs集合並初始化大小

use local
db.createCollection("oplog.rs",{"capped":true,"size":100000000})

　　恢復一致性備份的oplog.rs集合的數據到secondary節點

[root@172-16-3-189 test]# /opt/app/mongodb/bin/mongorestore -d local -c oplog.rs --port=27017 /tmp/dump_mongo/oplog.bson  
2018-08-20T16:12:49.848+0800 checking for collection data in /tmp/dump_mongo/oplog.bson
2018-08-20T16:12:49.852+0800 restoring local.oplog.rs from /tmp/dump_mongo/oplog.bson
2018-08-20T16:12:49.925+0800 no indexes to restore
2018-08-20T16:12:49.925+0800 finished restoring local.oplog.rs (1 document)
2018-08-20T16:12:49.925+0800 done

4、初始化db.replset.election，db.system.replset集合，其中replset.election需要查詢主節點數據並將這些數據存儲到secondary節點，或者兩個結合自行save到secondary節點。另集合system.replset加入復制集后可自動識別primary節點內容（這里我采取自行同步數據）

#primary節點
repl_mongo:PRIMARY> db.replset.election.find()
{ "_id" : ObjectId("5b7a6ee5de7a24b82a686139"), "term" : NumberLong(1), "candidateIndex" : NumberLong(0) }
#secondary節點
db.replset.election.save({ "_id" : ObjectId("5b7a6ee5de7a24b82a686139"), "term" : NumberLong(1), "candidateIndex" : NumberLong(0) })

5、修改數據庫配置並重啟，添加secondary節點到復制集群中

#auth=true
#replSet = repl_mongo
#clusterAuthMode=keyFile
#keyFile=/opt/app/mongodb/keyfile/mongodb.key

[root@172-16-3-189 test]# /opt/app/mongodb/bin/mongod --shutdown -f /opt/app/mongodb/mongo.conf 
killing process with pid: 5331
[root@172-16-3-189 test]# vim /opt/app/mongodb/mongo.conf  #注釋去掉並重啟
[root@172-16-3-189 test]# /opt/app/mongodb/bin/mongod -f /opt/app/mongodb/mongo.conf            
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 5722
child process started successfully, parent exiting

#添加secondary節點
repl_mongo:PRIMARY> rs.add({"_id":1,"host":"172.16.3.189:27017"})
{
        "ok" : 1,
        "operationTime" : Timestamp(1534752953, 1),
        "$clusterTime" : {
                "clusterTime" : Timestamp(1534752953, 1),
                "signature" : {
                        "hash" : BinData(0,"Tt9nzhoVYdUtGFZnc1Kg1exl0Hc="),
                        "keyId" : NumberLong("6591702943026642945")
                }
        }
}

6、登錄添加的secondary節點，驗證復制集狀態，數據完整和一致性。

[root@172-16-3-189 test]# /opt/app/mongodb/bin/mongo -uroot -ppwd4mysql --authenticationDatabase=admin --port=27017

　　重點介紹第二種省時省心但費力費操作的添加secondary節點的方法，實踐過程中數據庫實例前期去掉認證和復制集參數，是方便我們下面的一些需要用戶權限的操作，避免建立管理員賬號，后續加入集群后自行同步了primary節點的賬號。重啟后登錄secondary節點驗證服務的可用性和數據一致性時，使用集群的管理賬號進入，否則會報認證的錯誤。

　　總結如上兩種擴充方式，對於方式1的擴充簡單省事，需要保證oplog不被覆蓋和評估同步流量的影響問題，是我們通常進行橫向復制集添加secondary節點的方法。對於第二種方式，操作繁瑣但不用擔心oplog被覆蓋，且操作期間不會過多擔憂網絡流量的問題，僅僅考慮網絡傳輸的流量影響。第一種方式操作時間周期長，不可控的影響范圍大費時費精力，第二種方式操作時間短，操作的步驟多，容易出現其他問題。