使用文件系统快照备份自管理的分片集群

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概述

注意事项
步骤

概述

本文档介绍了对分片集群的所有组件进行备份的过程。此过程使用文件系统快照捕获 mongod实例的副本。

重要

要备份分片集群，您必须停止对集群的所有写入。

有关 MongoDB 中的备份，特别是分片集群备份的更多信息，请参阅自管理部署的备份方法和备份和恢复自管理分片集群。

注意事项

跨分片事务

要使用文件系统快照进行备份，您必须首先停止负载均衡器、停止写入并停止集群上的任何模式转换操作。

MongoDB 提供的备份和恢复操作可以与负载均衡器一起运行，并通过以下服务运行事务：

加密存储引擎（仅限 MongoDB Enterprise）

对于使用 AES256-GCM 加密模式的加密存储引擎，AES256-GCM 要求每个进程使用带有密钥的唯一计数器块值。

对于使用 AES256-GCM 密码配置的加密存储引擎：

从热备份恢复
从 4.2 开始，如果从通过“热”备份（即 mongod 正在运行）获取的文件进行恢复，MongoDB 可以在启动时检测到“脏”密钥，并自动滚动更新数据库密钥以避免重用 IV（初始化向量）。
从冷备份恢复
不过，如果从通过“冷”备份（即 mongod 未运行）获取的文件进行恢复，MongoDB 无法在启动时检测到“脏”密钥，重用 IV 将导致机密性和完整性保证失效。
从 4.2 版开始，为了避免从冷文件系统快照恢复后重用密钥，MongoDB 添加了一个新的命令行选项 --eseDatabaseKeyRollover。使用 --eseDatabaseKeyRollover 选项启动时，mongod 实例会滚动使用 AES256-GCM 密码配置的数据库密钥并退出。

提示

一般来说，如果对 MongoDB Enterprise 使用基于文件系统的备份，请尽可能使用“热”备份功能。

平衡器

在捕获备份之前，请务必停止负载均衡器。

如果在捕获备份时负载均衡器处于活动状态，则备份项目可能不完整或有重复的数据，因为数据块在记录备份时可能会迁移。

精度

在此过程中，您将停止集群负载均衡器并备份配置数据库，然后使用文件系统快照工具备份集群中的每个分片。如果您需要系统某一时刻的精确快照，则需要在创建文件系统快照之前停止所有写入操作；否则创建的只是近似于某一时刻的快照。

一致性(Consistency)

如要备份分片集群，必须使用 fsync 命令或 db.fsyncLock() 方法来停止对集群的写入。这有助于降低备份中出现不一致的可能性。

注意

只有完全按照这些步骤操作，并且开始时没有任何操作正在进行，才能生成一致的备份。

通过采用 RAID 10 配置的 Amazon EBS 来创建快照

如果您的部署依赖于 Amazon 的 Elastic Block Storage (EBS)，并在实例中配置了 RAID，则无法使用该平台的快照工具在所有磁盘上获得一致的状态。作为替代方案，您可执行下列操作之一：

设置 fsync 锁以刷新所有写入操作，锁定集群以防止新的写入，以帮助降低备份过程中出现不一致状态的可能性。
如果选择此选项，请参阅备份日志文件在单独卷上或不包含日志的实例。
配置 LVM，以便在您系统内的 RAID 上运行并保存您的 MongoDB 数据文件。
如果选择此选项，请执行创建快照中所述的逻辑卷管理器备份操作。

版本兼容性

此过程需要支持 mongos 的 fsync 锁定 MongoDB 版本。

从 MongoDB 5.0.22开始， fsync和fsyncUnlock命令可以在mongos上运行，以锁定和解锁分片集群。

步骤

要对分片集群进行自我管理备份，请完成以下步骤：

查找备份窗口

数据块迁移、重新分片和模式迁移操作会导致备份不一致。要找到执行备份的最佳时机，请监视应用程序和数据库的使用情况，并确定这些操作不太可能发生的时间。

有关更多信息，请参阅为自管理分片集群安排备份窗口。

停止负载均衡器

为了防止数据块迁移破坏备份，请使用 sh.stopBalancer() 方法停止平衡器：

sh.stopBalancer()

如果当前正在进行均衡轮次，则操作会等待均衡完成后再继续执行。

要验证负载均衡器是否已停止，请使用 sh.getBalancerState() 方法：

use config
while( sh.isBalancerRunning().mode != "off" ) {
   print("waiting...");
   sleep(1000);
}

锁定集群

写入数据库可能会导致备份不一致。锁定分片集群以防止数据库被写入。

若要锁定分片集群，请使用 db.fsyncLock() 方法：

db.getSiblingDB("admin").fsyncLock()

在配置服务器的 mongos 和主 mongod 上运行以下聚合管道。要确认锁定，请确保 fysncLocked 字段返回 true ，fsyncUnlocked 字段返回 false。

db.getSiblingDB("admin").aggregate( [
   {  $currentOp: { } },
   {  $facet: {
      "locked": [
         { $match: { $and: [
            { fsyncLock: { $exists: true } }
         ] } }],
       "unlocked": [
         { $match: { fsyncLock: { $exists: false } } }
       ]
   } },
   {  $project: {
      "fsyncLocked": { $gt: [ { $size: "$locked" }, 0 ] },
      "fsyncUnlocked": { $gt: [ { $size: "$unlocked" }, 0 ] }
   } }
 ] )

[ { fsyncLocked: true }, { fsyncUnlocked: false } ]

备份主配置服务器

注意

备份配置服务器会备份分片集群的元数据。您只需备份一个配置服务器，因为它们都保存相同的数据。针对 CSRS 主节点执行此步骤。

要创建配置服务器的文件系统快照，请按照创建快照中的步骤操作。

备份主分片

使用使用文件系统快照备份和恢复自托管部署中的过程，对每个分片的主成员执行文件系统快照。

解锁集群

备份完成后，您必须解锁群集以允许恢复写入。

要解锁集群，请使用 db.fsyncUnlock() 方法：

db.getSibling("admin").fsyncUnlock()

在配置服务器的 mongos 和主 mongod 上运行以下聚合管道。要确认解锁，请确保 fysncLocked 字段返回 false ， fsyncUnlocked 字段返回 true。

db.getSiblingDB("admin").aggregate( [
   {  $currentOp: { } },
   {  $facet: {
      "locked": [
         { $match: { $and: [
            { fsyncLock: { $exists: true } }
         ] } }],
       "unlocked": [
         { $match: { fsyncLock: { $exists: false } } }
       ]
   } },
   { $project: {
      "fsyncLocked": { $gt: [ { $size: "$locked" }, 0 ] },
      "fsyncUnlocked": { $gt: [ { $size: "$unlocked" }, 0 ] }
   } }
 ] )

[ { fsyncLocked: false }, { fsyncUnlocked: true } ]

重启负载均衡器

要重新启动负载均衡器，请使用 sh.startBalancer() 方法：

sh.startBalancer()

要确认负载均衡器正在运行，请使用 sh.getBalancerState() 方法：

sh.getBalancerState()

true

当负载均衡器运行时，该命令返回 true。

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