【2025年8月5日】将运行一段时间的单机MongoDB平滑迁移至副本集集群

最新推荐文章于 2025-08-06 19:36:26 发布

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将运行一段时间的单机MongoDB平滑迁移至副本集集群，核心是避免业务中断，需分阶段规划部署、数据同步及连接切换。以下是详细实施步骤：

一、前期准备：规划与环境适配

1. 副本集架构设计

副本集需满足“多数节点可用”（用于选举主节点），推荐3节点架构（生产环境最常用）：

1个主节点（Primary）：处理所有写操作，同步数据到从节点；
1个从节点（Secondary）：复制主节点数据，可分担读压力；
1个仲裁节点（Arbiter）：不存储数据，仅参与选举（降低硬件成本）。
若数据量较大或需更高可用性，可替换为3个数据节点（无仲裁），但需更多硬件资源。

2. 环境与版本检查

版本一致性：新节点MongoDB版本必须与原单机实例完全一致（避免数据同步兼容问题）；
网络互通：原节点与新节点需开放27017端口（MongoDB默认端口），确保双向通信（可通过telnet 节点IP 27017验证）；
权限配置：若原实例启用了认证（--auth），需提前准备密钥文件（keyFile）（用于副本集内部认证），所有节点密钥文件内容必须相同。

二、部署新节点：避免业务影响

1. 部署从节点与仲裁节点

安装MongoDB：在新服务器上安装与原实例同版本的MongoDB，配置数据目录（如/data/mongodb）、日志目录（如/var/log/mongodb）；

配置文件示例（以从节点为例，仲裁节点配置类似，仅需添加arbiterOnly: true）：

systemLog:
  destination: file
  path: /var/log/mongodb/node2.log
storage:
  dbPath: /data/mongodb/node2
  journal:
    enabled: true
net:
  port: 27017
  bindIp: 0.0.0.0  # 允许其他节点访问
replication:
  replSetName: "rs_prod"  # 副本集名称（需与原节点一致）
security:
  authorization: enabled  # 若原实例有认证，需开启
  keyFile: /etc/mongodb/keyfile  # 密钥文件路径（权限需设为600）

启动新节点：通过配置文件启动（mongod -f 配置文件路径），确保进程正常运行（ps -ef | grep mongod）。

三、单机实例转换为副本集：最小化业务中断

原单机实例需转换为副本集的第一个节点（初始主节点），此过程需短暂重启，需控制在业务低峰期操作。

1. 备份数据（关键！）

用mongodump做全量备份（避免操作失误导致数据丢失）：

mongodump --host 原节点IP --port 27017 --out /backup/mongodb_$(date +%F)

2. 原实例启用副本集模式

修改配置文件：在原实例配置中添加副本集名称：

replication:
  replSetName: "rs_prod"  # 与新节点一致

重启原实例：快速重启（中断时间通常<30秒），重启命令：
```
# 先停止原实例
mongod --shutdown --dbpath /原数据目录
# 用新配置启动
mongod -f 原配置文件路径
```
此时原实例以“单节点副本集”模式运行，业务暂时仍可连接（读写正常）。

3. 初始化副本集

连接原实例（mongo 原节点IP:27017），执行初始化命令：

rs.initiate({
  _id: "rs_prod",
  members: [
    { _id: 0, host: "原节点IP:27017" }  // 原实例作为第一个成员
  ]
})

验证状态：rs.status() 应显示原节点为 PRIMARY。

四、添加新节点至副本集：在线同步数据

新节点加入后会自动从主节点（原实例）同步数据（初始同步），此过程不影响主节点处理业务。

1. 添加从节点

在主节点（原实例）的Mongo Shell中执行：

rs.add({
  _id: 1,
  host: "从节点IP:27017"  // 新部署的从节点
})

查看同步状态：rs.status() 中从节点的 stateStr 会经历 STARTUP→STARTUP2→RECOVERING→SECONDARY（同步完成）。

2. 添加仲裁节点（可选）

若架构包含仲裁节点，继续执行：

rs.addArb("仲裁节点IP:27017")  // 仲裁节点无需存储数据

五、业务连接切换：平滑过渡至副本集

业务需从“连接单机实例”改为“连接副本集”，确保驱动自动发现主节点并容错。

1. 连接字符串修改

原连接字符串（单机）：
mongodb://原节点IP:27017/dbname

新连接字符串（副本集）：
mongodb://原节点IP:27017,从节点IP:27017,仲裁节点IP:27017/dbname?replicaSet=rs_prod

关键参数：replicaSet=rs_prod 必须指定，驱动会通过此参数识别副本集；
读偏好设置（可选）：若需读写分离，添加 readPreference=secondaryPreferred（优先从从节点读）。

2. 灰度切换业务

先在部分非核心业务实例中更新连接字符串，验证读写正常（写操作自动路由到主节点，读操作按配置路由）；
确认无误后，批量更新所有业务实例，完成切换。

六、验证与监控：确保集群稳定

1. 功能验证

检查数据一致性：在主节点写入数据，验证从节点是否同步（db.collection.find() 对比）；
故障转移测试：手动停止主节点（mongod --shutdown），观察副本集是否自动选举从节点为新主节点（约10-30秒），业务是否自动切换连接。

2. 监控指标

同步延迟：rs.printSlaveReplicationInfo() 查看从节点与主节点的延迟（应<1秒）；
节点状态：通过MongoDB Compass或rs.status()监控各节点状态；
性能指标：关注主节点CPU、内存、IO（避免同步影响业务）。

关键注意事项

初始同步优化：若数据量过大（>100GB），直接通过网络同步耗时久，可先停主节点（短暂），复制数据文件到从节点（cp -r /原数据目录/* /从节点数据目录/），再启动从节点（仅同步增量数据）；
驱动兼容性：确保业务使用的MongoDB驱动版本支持副本集（如Python的pymongo≥3.0，Java的mongo-java-driver≥3.0）；
认证配置：若原实例有认证，所有节点必须使用相同的密钥文件，否则副本集内部通信失败；
业务低峰操作：原实例重启、故障转移测试等步骤需在业务低峰期执行，降低影响。

通过以上步骤，可实现单机MongoDB到副本集的平滑迁移，全程业务中断时间可控制在分钟级（主要为原实例重启），且数据零丢失。