第 17 章：Chunk 迁移

这是《MongoDB 零基础实战指南》的独立章节版。本章从概念、实操和生产排查三个视角展开，代码块保留了原书可直接运行的版本。 Chunk 迁移由 Balancer 触发，用于把数据块从负载或数据量较高的 shard 移到较低 shard。迁移影响磁盘 IO、网络、oplog、缓存和查询延迟，必须通过窗口控制和监控治理。

17.1 为什么迁移

触发原因：

1. shard 之间 chunk 数不均衡；
2. 数据量差异超过阈值；
3. 新增 shard；
4. 分片键热点变化；
5. 手动移动 chunk；
6. zone 策略调整。

目标：

shard 1 100 chunks
shard 2 100 chunks
shard 3 100 chunks

17.2 Balancer

查看：

sh.status()
sh.isBalancerRunning()

停止：

sh.stopBalancer()

启动：

sh.startBalancer()

设置均衡窗口：

db.settings.updateOne(
  { _id: "balancer" },
  { $set: { activeWindow: { start: "02:00", stop: "06:00" } } },
  { upsert: true }
)

17.3 迁移流程

balancer selects chunk
  -> source opens migration
  -> target clones chunk data
  -> target catches up changes
  -> config metadata commit
  -> source deletes data

阶段：

删除阶段可能带来明显 IO 压力。

17.4 迁移控制

常用做法：

1. 设置低峰窗口；
2. 限制并发迁移；
3. 新 shard 灰度加入；
4. 控制大批量导入节奏；
5. 迁移期间避免重建索引；
6. 观察复制延迟；
7. 磁盘预留空间。

新增 shard 后Balancer 会逐步迁移数据，不要期望瞬间完成。

17.5 手动迁移

查看 chunk：

use config
db.chunks.find({ ns: "shop.orders" }).sort({ min: 1 }).limit(5)

移动示例命令名称和参数随版本变化，应使用当前版本文档确认。生产手工移动前必须：

1. 记录 chunk 范围；
2. 确认目标 shard 空间；
3. 停止业务大批量操作；
4. 预估迁移时间；
5. 保留回滚方案。

17.6 Zone 与数据局部性

创建 zone：

sh.addShardTag("shard-us", "us")

关联范围：

sh.addTagRange(
  "shop.orders",
  { region: "us", user_id: MinKey },
  { region: "us", user_id: MaxKey },
  "us"
)

适用：

1. 数据合规驻留；
2. 就近访问；
3. 冷热 shard 隔离；
4. 业务域隔离。

Zone 设计错误可能导致数据无法迁移或分布异常。

17.7 迁移与备份

迁移会带来挑战：

1. 快照时可能存在进行中的迁移；
2. Config 元数据必须与 shard 数据对应；
3. 恢复演练要验证路由；
4. 混合备份需要时间点一致性；
5. 恢复后观察 chunk 分布。

建议：

1. 备份窗口避开均衡窗口；
2. 备份 Config Server；
3. 使用官方备份机制或经过验证的快照流程；
4. 保留集群拓扑版本。

17.8 常见问题

17.9 监控指标

balancer_running
chunks_total
chunks_per_shard
data_size_per_shard
migrations_in_progress
migration_duration_ms
migration_failure_total
shard_disk_usage
shard_cache_pressure

告警：

1. 迁移长期卡住；
2. shard 数据持续倾斜；
3. 迁移失败率高；
4. 迁移期间复制延迟超过阈值；
5. 某个 shard 磁盘水位过高。

本章小结

Chunk 迁移让分片集群保持数据均衡，但迁移本身是有成本的在线操作。生产上必须配置均衡窗口，监控迁移状态、磁盘、网络和复制延迟，并在新增节点或大批量写入时控制节奏。

思考题

1. Balancer 的目标是什么？
2. 迁移的删除阶段为什么可能带来压力？
3. 为什么迁移窗口要避开备份和高峰？
4. Zone 适合解决什么问题？
5. shard 数据倾斜通常由什么造成？