面试题：MongoDB索引与分片集群协同工作中的故障处理与优化

诊断问题步骤

检查分片节点状态：
- 使用 sh.status() 命令查看分片集群的整体状态，确认故障分片节点的具体信息，如节点名称、IP 等。
- 查看 MongoDB 日志文件，在日志文件中查找与故障分片节点相关的错误信息，例如网络连接问题、磁盘故障相关提示等。
分析索引损坏情况：
- 针对每个集合，使用 db.collection.validate() 命令，该命令会检查集合的完整性，包括索引状态。它会返回索引是否存在损坏以及损坏的详细信息，如缺失的索引键等。
- 查看查询性能下降相关的慢查询日志，分析哪些查询受到索引损坏的影响最大，确定涉及的集合和索引。

修复和优化方案

处理故障分片节点：
- 故障排查与修复：
  - 如果是硬件问题（如磁盘故障、网络故障），更换或修复相应硬件。例如磁盘故障，更换新磁盘后重新挂载并配置权限。
  - 如果是软件问题（如 MongoDB 服务崩溃），检查 MongoDB 服务日志确定崩溃原因，如内存不足导致服务崩溃，可调整系统资源分配或优化 MongoDB 配置参数（如 wiredTigerCacheSizeGB）后重启服务。
- 数据同步：
  - 当故障节点修复后，让其重新加入分片集群。使用 rs.add() 命令将节点重新添加到副本集（如果是副本集分片节点）。
  - 等待数据同步完成，可通过查看副本集状态（rs.status()）来监控同步进度，重点关注 syncingTo 字段和 optimeDate 等信息，确保数据与其他节点一致。
修复损坏索引：
- 重建索引：
  - 对于确定损坏的索引，在维护窗口内对受影响的集合重建索引。使用 db.collection.dropIndex() 先删除损坏的索引，然后使用 db.collection.createIndex() 重新创建索引。例如 db.users.dropIndex({name: 1}); db.users.createIndex({name: 1})。
  - 在重建索引过程中，为减少对业务的影响，可采用在线重建索引的方式（如果 MongoDB 版本支持）。例如在 MongoDB 4.2 及以上版本，创建索引时可使用 {background: true} 选项，让索引在后台创建，减少对前台业务操作的阻塞。
- 数据校验与修复：
  - 在重建索引后，再次使用 db.collection.validate() 命令校验索引的完整性，确保索引已正确修复。
  - 如果在索引重建过程中发现数据存在不一致情况，可使用 mongodump 和 mongorestore 工具对集合进行数据修复。先对受影响集合进行备份 mongodump -d yourDatabase -c yourCollection -o backupDir，然后删除集合 db.yourCollection.drop()，再使用备份数据恢复 mongorestore -d yourDatabase -c yourCollection backupDir/yourDatabase/yourCollection.bson。
确保高可用性和数据一致性：
- 副本集配置优化：
  - 确保每个分片的副本集有足够的成员，一般建议至少 3 个成员（1 个主节点，2 个从节点），以提高可用性和数据冗余。
  - 合理配置副本集的选举优先级，将性能较好、稳定性高的节点设置为较高优先级，避免频繁的主节点切换。例如，在副本集配置文件中设置 { "_id": 0, "host": "node1:27017", "priority": 2 }。
- 监控与预警：
  - 部署监控工具（如 Prometheus + Grafana），实时监控分片集群的各项指标，包括节点状态、索引使用情况、查询性能等。设置阈值，当指标异常时及时发出预警，例如当某个分片节点的磁盘使用率超过 80% 时发出警报。
  - 定期进行数据一致性检查，例如使用 db.runCommand({replSetGetStatus: 1}) 命令检查副本集成员之间的数据一致性，确保数据在各个节点上保持同步。
减少对业务影响：
- 维护窗口安排：选择业务低峰期进行上述修复和优化操作，如凌晨 2 - 6 点，此时对业务的影响最小。
- 读写分离：在修复过程中，将读操作尽量分配到其他正常的分片节点或副本集从节点，通过配置连接字符串或使用中间件（如 MongoDB Sharding Proxy）实现读写分离，减少对主节点的压力，从而降低对业务的影响。例如在应用程序连接字符串中设置 readPreference=secondaryPreferred。

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面试题：MongoDB索引与分片集群协同工作中的故障处理与优化

知识考点

面试题答案

诊断问题步骤

修复和优化方案