面试题：MongoDB均衡器工作原理简述及基本配置

Question

请简要阐述MongoDB均衡器的工作原理，并说明在一个简单的分片集群环境中，如何进行基本的均衡器配置？

Answer 1

MongoDB均衡器工作原理

1. 数据分布基础：MongoDB采用分片机制将数据分散存储在多个分片（Shard）上。每个分片包含部分数据子集，通过片键（shard key）来决定文档属于哪个分片。
2. 均衡器角色：均衡器负责在各个分片之间自动迁移数据块（chunk），以确保数据和负载在集群中均匀分布。
3. 检测不均衡：均衡器定期检查集群状态，通过比较各个分片的数据量和负载情况（如磁盘使用、操作频率等）来判断是否存在不均衡。
4. 数据迁移：当检测到不均衡时，均衡器会将数据块从数据量或负载较大的分片迁移到较小的分片。迁移过程中，MongoDB会在源分片和目标分片之间建立连接，以流的方式传输数据块，同时确保数据的一致性和完整性。

简单分片集群环境中基本均衡器配置

1. 启动配置服务器（Config Server）：
   • 配置服务器存储整个集群的元数据，包括分片信息、chunk信息等。可以启动多个配置服务器以提高可用性。例如，在config.conf文件中配置：

   storage:
     dbPath: /var/lib/mongodb-configsvr
   systemLog:
     destination: file
     path: /var/log/mongodb-configsvr.log
     logAppend: true
   processManagement:
     fork: true
   sharding:
     clusterRole: configsvr
   net:
     bindIp: 127.0.0.1
     port: 27019
   

   然后使用mongod -f config.conf启动配置服务器。
2. 启动分片服务器（Shard Server）：
   • 每个分片服务器存储实际的数据。同样可以启动多个实例组成一个分片。例如，在shard1.conf文件中配置：

   storage:
     dbPath: /var/lib/mongodb-shard1
   systemLog:
     destination: file
     path: /var/log/mongodb-shard1.log
     logAppend: true
   processManagement:
     fork: true
   sharding:
     clusterRole: shardsvr
   net:
     bindIp: 127.0.0.1
     port: 27018
   

   使用mongod -f shard1.conf启动分片服务器，类似地可以启动其他分片服务器。
3. 启动路由服务器（mongos）：
   • mongos是客户端与集群交互的入口，它从配置服务器获取元数据来路由客户端请求。在mongos.conf文件中配置：

   systemLog:
     destination: file
     path: /var/log/mongodb-mongos.log
     logAppend: true
   processManagement:
     fork: true
   net:
     bindIp: 127.0.0.1
     port: 27017
   sharding:
     configDB: configReplSet/127.0.0.1:27019
   

   使用mongos -f mongos.conf启动mongos。
4. 初始化分片集群：
   • 连接到mongos，使用mongo命令进入MongoDB shell。
   • 使用sh.addShard("shard1/127.0.0.1:27018")添加分片1，类似地可以添加其他分片。
   • 使用sh.enableSharding("test")对指定数据库（这里是test）启用分片，然后使用sh.shardCollection("test.collection", {keyField: 1})对集合指定片键进行分片。
5. 均衡器设置：
   • 可以通过sh.getBalancerState()查看均衡器状态，默认是开启的。如果要关闭均衡器，可以使用sh.setBalancerState(false)；若要重新开启，使用sh.setBalancerState(true)。
   • 可以通过sh.getBalancerWindow()查看当前均衡器窗口设置，均衡器只会在设置的窗口时间内进行数据迁移。若要设置窗口，可以使用sh.setBalancerWindow("Mon - Fri 23:00 - 06:00")，这里设置了周一到周五晚上23点到早上6点为均衡器窗口。