面试题：MongoDB故障排查与日志关联

Question

MongoDB集群出现部分节点无法响应查询的故障，同时查询日志中出现大量'operation exceeded time limit'错误。结合查询日志和集群架构，阐述你完整的故障排查思路和解决策略。

Answer 1

故障排查思路

1. 检查网络连接：
   • 使用ping命令检查节点之间的网络连通性，确保没有网络中断或高延迟的情况。
   • 检查防火墙设置，确认MongoDB节点之间的通信端口（默认27017等）未被阻止。
2. 查看节点状态：
   • 登录到MongoDB集群的管理节点，使用rs.status()命令查看副本集状态，了解每个节点的健康状况，如是否有节点处于DOWN状态。
   • 对于分片集群，使用sh.status()命令查看分片状态，确认各个分片是否正常工作。
3. 分析查询日志：
   • 查看operation exceeded time limit错误对应的查询语句，分析查询的复杂度，例如是否有缺少索引的情况。可以通过explain()方法对查询语句进行分析，查看执行计划，确定是否存在全表扫描等性能问题。
   • 检查查询日志中的时间戳，结合集群状态变化，判断故障发生的时间点，以及是否有其他异常操作与故障同时出现。
4. 资源监控：
   • 检查服务器的CPU、内存、磁盘I/O等资源使用情况。高CPU使用率可能导致查询处理缓慢，内存不足可能影响数据缓存，磁盘I/O瓶颈可能导致数据读取延迟。可以使用系统工具如top、free、iostat等进行监控。
   • 查看MongoDB的内部指标，如db.serverStatus()返回的结果，关注metrics.cursor、metrics.write等相关指标，判断是否有异常的资源消耗。
5. 副本集同步状态：
   • 如果是副本集，检查副本集的同步状态，查看主从节点之间的数据同步是否正常。使用rs.printReplicationInfo()命令查看复制信息，确认同步延迟是否过大。

解决策略

1. 优化查询：
   • 根据查询分析结果，为查询语句添加适当的索引。例如，如果查询条件经常基于某个字段，为该字段创建索引。可以使用db.collection.createIndex({field: 1})命令创建索引。
   • 优化查询语句结构，避免复杂的嵌套查询和不必要的排序操作。如果可能，将复杂查询拆分为多个简单查询。
2. 处理网络问题：
   • 如果发现网络故障，修复网络连接问题，如重新插拔网线、调整网络设备配置等。
   • 如果是防火墙问题，适当开放MongoDB节点之间通信所需的端口。
3. 调整资源配置：
   • 如果CPU使用率过高，可以考虑增加服务器资源或优化服务器上其他进程的资源使用。对于MongoDB，可以调整其进程优先级。
   • 如果内存不足，可以增加服务器内存或优化MongoDB的内存使用配置，例如调整wiredTiger存储引擎的缓存大小参数。
   • 如果磁盘I/O瓶颈，考虑更换更快的存储设备，如使用SSD，或优化磁盘I/O设置，如调整文件系统参数。
4. 处理副本集同步问题：
   • 如果副本集同步延迟过大，检查主节点的写入负载，看是否因为写入压力过大导致同步延迟。可以考虑优化写入操作，如批量写入等。
   • 对于长时间不同步的节点，可以尝试重新初始化该节点，从主节点重新同步数据。但在操作前要备份重要数据，防止数据丢失。
5. 增加节点或调整集群架构：
   • 如果当前集群节点负载过高，可以考虑增加节点，分担查询和写入压力。对于分片集群，可以根据数据量和查询负载情况，合理调整分片数量和分片策略。
   • 对于副本集，可以适当增加副本节点数量，提高数据冗余和读取性能，但要注意副本节点过多可能会影响写入性能。