MongoDB sharding迁移那些事(二)

如果不了解 MongoDB Sharded Cluster 原理,请先阅读

关于 sharding 迁移,会分3个部分来介绍,本文为第二部分

  1. 负载均衡及迁移策略
  2. chunk 迁移流程
  3. Balancer 运维管理

moveChunk 命令

MongoDB sharding迁移那些事(一) 我们了解到,Chunk 迁移可能是 Balancer 触发,也可能用户手动向 mongos 发送 moveChunk 命令来触发。

我们先来近距离了解下mongos 上的 moveChunk 命令,如果是 Balancer 触发,其逻辑也跟 moveChunk 里类似。

moveChunk的主要参数列表如下

参数 含义
moveChunk 指定namespace(集合名)
find 通过查询条件来指定要迁移的 chunk
bound 通过上下限来指定要迁移的 chunk,上下限必须要跟 chunk 的范围完全匹配
to 迁移目标 shard 名

归根结底就是要指定『迁移哪个集合的哪个 chunk』,『把这个 chunk 迁移到哪个 shard』,选择 chunk 时,可以通过 find 或 bound 2种方式来指定(两者只能选择一个),mongos 就能计算出要迁移哪个 chunk,并知道 chunk 所在的源 shard。

mongos 接下来会构造根据上述参数,向源 shard 发送一个 moveChunk 命令(mongos 和 shard 都支持 moveChunk 这个命令,但内部的实现逻辑不同),接下来所有的迁移工作就由源 shard 接受了,等迁移完全结束,向 mongos 反馈执行结果。

迁移步骤

Step1: mongos 发送 moveChunk 给源 shard

mongos 接受到用户发送的迁移 chunk 命令,或者因负载均衡策略需要迁移 chunk,会构建一个 moveChunk 的命令,并发送给源 shard。

Step2:源 shard 通知目标 shard 开始同步 chunk数据

源 shard 收到 mongos 发送的 moveChunk 命令后,会向目标 shard 发送 _recvChunkStart 的命令,通知目标 shard 开始迁移数据(真正的数据迁移由目标shard 主动发起)。接下来,源 shard 会记录该 chunk 在迁移过程中的所有增量修改操作。

Step3: 目标 shard 同步 chunk 数据到本地

目标 shard 接受到 _recvChunkStart 命令后,就会启动单独的线程来读取 chunk 数据并写到本地,主要步骤包括:

  1. 目标 shard 创建集合及索引(如果有必要)
    • 如果迁移的集合在目标 shard 上没有任何 chunk,则需要先在目标 shard 上创建集
      合,并创建跟源 shard 上集合相同的索引
  2. 目标 shard 清理脏数据 (如果有必要)
    • 如果目标 shard 上已经存在该 chunk 范围内的数据,则肯定为某次迁移失败导致的脏数据,先将这些数据清理掉。
  3. 目标 shard 向源 shard 发送 _migrateClone 命令读取 chunk 范围内的所有文档并写入到本地,即迁移 chunk 全量数据,迁移完后更新状态为 STEADY(可以理解为全量迁移完成的状态)。
  4. 源 shard 会不断调用查询目标 shard 上的迁移状态,看是否为 STEADY 状态,如果已经是 STEADY 状态,就会停止源 shard 上的写操作(通过对集合加互斥写锁实现)。接下来发送 _recvChunkCommit 告诉目标 shard 不会再有新的写入了。
  5. 目标 shard 的迁移线程不断向源 shard 发送 _transferMods 命令,读取迁移过程中的增量修改,并应用到本地,增量迁移完成后,向源确认 _recvChunkCommit 的结果。
  6. 源 shard 收到 _recvChunkCommit 的结果,整个数据迁移的步骤完成。

Step4:源 shard 更新 config server 元数据

数据迁移完成后,源 shard 就会向 config server 更新 chunk 对应的 shard 信息,同时也会更新 chunk 的版本信息,这样 mongos 发现本地版本更低就会主动的 reload 元数据,具体机制参考 MongoDB Sharded Cluster 路由策略

Step5:源 shard 删除 chunk 数据

chunk 迁移到目标 shard 后,源上的 chunk 就没有必要再保存了,源 shard 会将 chunk 数据删除,默认情况下源 shard 会将删除操作加入到队列,异步删除,如果 moveChunk 时,指定了 _waitForDelete 参数为 true,则同步删除完再返回。


2016-09-28 11:35:47 update

一旦源shard 查询到目标 shard 进入到 STEADY 状态了,源 shard 就会进入临界区,测试源上的写就会排队等待。等整个迁移完了,这些等待的写操作就会继续执行,但此时 chunk 的版本号已经更新了,会告诉客户端版本过低,客户端重新从 config server 读取配置,此时拿到的路由信息里 chunk 已经在目标 shard 了,然后写会发往目标 shard 。

总结

本文粗略的介绍了 chunk 迁移的主要流程,chunk 的迁移会受 Balancer 策略、chunkSize等很多因素影响,第三部分将会介绍迁移相关的运维管理,以便大家更好的管理 MongoDB Sharded Cluster。

参考资料

作者简介

张友东,阿里巴巴技术专家,主要关注分布式存储、Nosql数据库等技术领域,先后参与TFS(淘宝分布式文件系统)Redis云数据库等项目,目前主要从事MongoDB云数据库的研发工作,致力于让开发者用上最好的MongoDB云服务。

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