面试题：MongoDB分片集群扩容时的性能优化策略

Question

当对MongoDB分片集群进行扩容操作时，如何制定性能优化策略以确保扩容过程及扩容后系统的高性能运行？请从数据均衡、索引调整、网络配置等方面详细说明。

Answer 1

数据均衡

1. 预迁移规划：在扩容前，分析数据分布情况，通过sh.status()命令查看当前分片状态。根据数据量、读写模式等因素，预测新节点加入后的数据分布变化，提前规划哪些数据需要迁移到新节点，尽量减少迁移时对业务的影响。
2. 手动触发均衡：扩容完成后，可以手动触发数据均衡，使用sh.startBalancer()命令启动均衡器。在业务低峰期进行操作，避免对正常业务产生较大压力。同时，可通过sh.getBalancerState()命令查看均衡器状态，确保均衡操作正常进行。
3. 均衡策略调整：可以调整均衡策略，比如修改块大小。默认情况下，MongoDB以64MB为一个块进行数据迁移。对于大数据量场景，如果块大小过小，会导致频繁的元数据操作；如果块大小过大，可能导致数据迁移不均衡。可以根据实际情况通过sh.setBalancerState(true, {maxChunkSize: <size in MB>})命令调整块大小。

索引调整

1. 索引分析：扩容前对现有索引进行全面分析，使用explain()命令查看查询执行计划，确定哪些索引是频繁使用的，哪些索引是冗余的。对于冗余索引，在扩容前考虑删除，减少索引维护成本。
2. 新节点索引构建：在新节点加入后，及时构建必要的索引。如果数据量较大，可以采用后台构建索引的方式，使用createIndex({...}, {background: true})，这样不会阻塞其他读写操作。同时，根据新的业务查询需求，在新节点上创建可能需要的新索引。
3. 索引优化：扩容后再次分析索引使用情况，对于一些性能不佳的索引，考虑重建或调整索引结构。例如，如果一个复合索引的字段顺序不合理，可能导致查询性能低下，可以根据实际查询情况调整字段顺序。

网络配置

1. 带宽评估：扩容前评估网络带宽，确保新增节点与现有集群节点之间有足够的带宽。可以使用网络测试工具（如iperf）测试节点间的网络带宽。如果带宽不足，考虑升级网络设备或调整网络拓扑，避免因网络瓶颈影响数据迁移和集群性能。
2. 网络拓扑优化：合理规划网络拓扑，减少网络延迟。例如，将新增节点放置在与现有节点物理距离较近的位置，或者在同一数据中心的同一子网内，以降低网络跳数。同时，配置合适的网络路由策略，确保数据传输路径最优。
3. 负载均衡：在网络层面配置负载均衡器，将客户端请求均匀分配到各个节点。对于读写分离的场景，可以配置读负载均衡器，将读请求分配到从节点或分片节点，减轻主节点的压力。常见的负载均衡器有HAProxy、Nginx等，可以根据实际需求进行配置。