面试题：MongoDB副本集备份策略之差异备份

Question

在MongoDB副本集中，简述差异备份的原理，以及如何基于副本集实现差异备份操作？

Answer 1

差异备份原理

1. 数据变化跟踪：差异备份基于记录数据从上次全量备份以来的变化。MongoDB通过操作日志（oplog）来记录所有数据库操作。oplog 是一个特殊的集合，以时间顺序记录了所有对数据库的写操作。
2. 备份依据：当进行差异备份时，它会检查oplog中从上次全量备份时间点之后的所有操作记录。这些记录包含了插入、更新、删除等操作，差异备份就是基于这些记录来确定哪些数据发生了变化，并将这些变化的数据备份下来。

基于副本集实现差异备份操作

1. 确定备份时间点：首先需要明确上次全量备份的时间点。可以通过记录全量备份完成时的oplog时间戳来标记。
2. 连接到副本集成员：选择一个具有最新oplog的副本集成员（通常是主节点，在某些情况下也可以是同步良好的从节点）进行备份操作。可以使用MongoDB的官方驱动程序或者mongo shell连接到副本集成员。
3. 获取差异操作记录：通过查询oplog集合，获取从上次全量备份时间点之后的所有操作记录。例如，在mongo shell中，可以使用类似如下查询（假设全量备份时间点记录在变量lastFullBackupTime中）：

var oplog = db.getSiblingDB("local").oplog.rs;
var diffOps = oplog.find({ ts: { $gt: lastFullBackupTime.ts } });

4. 应用差异操作：将获取到的差异操作记录应用到备份数据上。如果备份数据存储在另一个数据库或者文件系统中，需要按照oplog记录的操作顺序，在备份数据上执行插入、更新、删除等操作，以同步数据变化。这可能需要编写自定义脚本，根据oplog记录的操作类型（如op: "i"表示插入，op: "u"表示更新，op: "d"表示删除）来调用相应的数据库操作。
5. 备份差异数据：除了备份oplog记录，还需要备份oplog中涉及到的实际数据块。可以根据oplog记录中的文档ID等信息，从数据库中提取相应的数据块进行备份。对于大型数据库，可能需要考虑分批处理，以避免内存溢出等问题。
6. 记录备份状态：完成差异备份后，记录本次差异备份完成的时间点，以便下次进行差异备份时使用。可以将备份时间点信息存储在配置文件或者数据库的特定集合中。