如何管理MongoDB的均衡器Balancer - 云数据库 MongoDB

功能简介

均衡器Balancer用于均衡分片集群实例中各Shard节点中的数据，不同版本的MongoDB实例工作原理存在区别：

MongoDB 5.0及以前版本：

Balancer会监控分片集群实例中各个Shard节点上的Chunk（块）数量，当某个Shard节点上的Chunk数量达到迁移阈值时，Balancer会对Shard节点上的Chunk进行迁移（moveChunk），尽量保证每个Shard节点上的Chunk数量相同。不同版本的迁移阈值存在差异，具体信息如下。

数据库版本	迁移阈值
MongoDB 3.2（已停售）	Chunk总数＜20，迁移阈值为2。 20≤Chunk总数≤80，迁移阈值为4。 80≤Chunk总数，迁移阈值为8。
MongoDB 3.4（已停售） MongoDB 4.0	默认迁移阈值为2。如果Chunk总数小于20个，或者上次迁移的Chunk数量小于20个，迁移阈值为1。
MongoDB 4.2 MongoDB 4.4 MongoDB 5.0	迁移阈值为1。

MongoDB 6.0 及以后版本：

由于Jumbo Chunk的存在，根据Chunk数量均衡数据可能会出现各Shard节点上Chunk数量相同，但是磁盘空间使用大小却不同的情况。为解决上述问题，自云数据库 MongoDB 版6.0版本起，Balancer变为监控分片集群实例中各个Shard节点上同一集合的数据大小情况，当集合在各Shard节点上的数据大小差异超过384 MB时（三倍的Chunk Size），Balancer会根据Shard Tag分割数据再迁移（moveRange）至其他Shard节点。

如果您需要判断数据是否均衡，可以通过getShardDistribution()命令查看集合的数据分布情况，无需再关注Chunk这个逻辑概念，只需专注于集合数据大小即可。

说明
升级到6.0版本（小版本7.0.1及以上）或更高版本后，您可能会发现通过sh.status()查看到各Shard上的Chunk数量不再均衡，甚至合并为1个，这是新版本Balancer的正常行为。详情请参见升级MongoDB实例后，各分片Chunks数量不均衡。

注意事项

仅分片集群实例支持Balancer功能。
Balancer默认处于开启状态。如未开启，请参见开启Balancer功能。
Balancer的活动窗口期默认为全天，当Balancer执行块迁移时，可能会影响数据库性能。为避免块迁移给您的业务带来影响，建议您将Balancer的活动窗口期修改为业务低峰期。设置活动窗口期的方法，请参见设置Balancer的活动窗口。
本文的示例均通过Mongo Shell进行操作，其他客户端工具管理Balancer的方法以及返回信息可能与本文示例存在差异。

设置Balancer的活动窗口

通过Mongo Shell连接MongoDB分片集群实例。
在mongos节点命令窗口中，切换至config数据库。
```
use config
```
执行如下命令设置Balancer的活动窗口。
```
db.settings.update(
   { _id: "balancer" },
   { $set: { activeWindow : { start : "<start-time>", stop : "<stop-time>" } } },
   { upsert: true }
)
```
说明
- <start-time>：开始时间，时间格式为HH:MM（实例所在地域的当地时间），HH取值范围为00~23，MM取值范围为00~59。
- <stop-time>：结束时间，时间格式为HH:MM（实例所在地域的当地时间），HH取值范围为00~23，MM取值范围为00~59。
例如，您需要将Balancer活跃窗口期修改为每天凌晨的1点到3点，示例如下：
```
db.settings.update(
   { _id: "balancer" },
   { $set: { activeWindow : { start : "01:00", stop : "03:00" } } },
   { upsert: true }
)
```
设置成功后，您可以执行sh.status()命令查看Balancer的活动窗口。返回示例如下。

相关操作：如您需要Balancer始终处于运行状态，您可以执行如下命令去除活动窗口的设置。

db.settings.update({ _id : "balancer" }, { $unset : { activeWindow : true } })

开启Balancer功能

如果您设置了数据分片，开启Balancer功能后可能会立即触发均衡任务。这将占用实例的资源，请在业务低峰期执行该操作。

通过Mongo Shell连接MongoDB分片集群实例。
在mongos节点命令窗口中，切换至config数据库。
```
use config
```
执行如下命令开启Balancer功能。
```
sh.setBalancerState(true)
```

关闭Balancer功能

均衡器Balancer默认处于开启状态。如果需临时关闭，请参见以下步骤进行操作。

说明

关闭Balancer功能后，Balancer将不会再均衡各Shard节点中的数据，可能会导致数据倾斜。

通过Mongo Shell连接MongoDB分片集群实例。
在mongos节点命令窗口中，切换至config数据库。
```
use config
```
执行sh.isBalancerRunning()命令查看Balancer运行状态。
sh.isBalancerRunning()命令会依据Mongo Shell客户端的版本返回不同的结果，返回结果目前有布尔值和Map两种：
- 布尔值
  - 返回值为false，表示Balancer没有处于执行任务的状态，此时可执行关闭Balancer操作。
  - 返回值为true，表示Balancer正在执行块迁移，此时不能执行关闭Balancer的命令，否则可能引起数据不一致。
- Map
```
{
  mode: 'full',
  inBalancerRound: false,
  numBalancerRounds: Long("1143"),
  ok: 1,
  '$clusterTime': {
     clusterTime: Timestamp({ t: 1639753724, i: 3 }),
     signature: {
        hash: Binary(Buffer.from("0000000000000000000000000000000000000000", "hex"), 0),
        keyId: Long("0")
     }
  },
  operationTime: Timestamp({ t: 1639753724, i: 3 })
}
```
  - 如果inBalancerRound为false，表示Balancer没有处于执行任务的状态，此时可执行关闭Balancer操作。
  - 如果inBalancerRound为true，表示Balancer正在执行块迁移，此时不能执行关闭Balancer的命令，否则可能引起数据不一致。
更多关于sh.isBalancerRunning()的介绍，请参见sh.isBalancerRunning()。
确认执行第3步的命令后返回的值为空，可执行关闭Balancer命令。
```
sh.stopBalancer()
```

常见问题

开启均衡器 Balancer 后产生孤儿文档是否正常及如何处理

开启均衡器 Balancer 后出现孤儿文档，通常是因为 Chunk 迁移中断、回滚，或者分片键分布异常，导致 moveChunk 操作残留数据。

Balancer 频繁迁移 Chunk 期间，孤儿文档数量短暂波动属于正常现象。只要 Chunk 迁移结束后孤儿文档数量最终降为 0，且孤儿文档并非长期持续存在，通常无需担心。

当集合间的数据量差异超过默认阈值（例如 200 多 MB）时，会自动触发均衡。该均衡过程中可能短暂产生孤儿文档。

如果孤儿文档长期存在，请按以下顺序排查和处理：

检查 Balancer 日志，确认是否存在 Chunk 迁移异常。
检查分片键是否合理，确保数据分布均匀。
确认 Chunk 迁移完成后，执行 cleanupOrphaned 命令清理孤儿文档。