MongoDB数据库备份（mongodump）以及恢复（mongorestore）工具实践

mongodump备份工具

mongodump能够在Mongodb运行时进行备份，它的工作原理是对运行的Mongodb做查询，然后将所有查到的文档写入磁盘。
mongodump的参数与mongoexport的参数基本一致

正文

1.1 mongodump关键参数如下所示：

mongodump --help 查看帮助命令

-h,--host ：代表远程连接的数据库地址，默认连接本地Mongo数据库；
--port：代表远程连接的数据库的端口，默认连接的远程端口27017；
-u,--username：代表连接远程数据库的账号，如果设置数据库的认证，需要指定用户账号；
-p,--password：代表连接数据库的账号对应的密码；
-d,--db：代表连接的数据库；
-c,--collection：代表连接数据库中的集合；
-o, --out：代表导出的文件输出目录；
-q, --query：代表查询条件；
-j，--numParallelCollections =要并行转储的集合数（默认为4）
--gzip，使用Gzip压缩存档；
--oplog，使用oplog进行时间点快照；
--authenticationDatabase，指定用户鉴定库

1.2 mongodump参数实践

全库备份

mongodump -u -p --port 28020 --authenticationDatabase admin -o /tmp/backup

备份指定的库，test库

mongodump -u -p --port 28020 --authenticationDatabase admin -d test -o /tmp/backup

备份test库下的customer集合

mongodump -u -p --port 28020 --authenticationDatabase admin -d test -c customer -o /tmp/backup

压缩备份

压缩备份单库
mongodump -u -p --port 28020 --authenticationDatabase admin -d test -o /tmp/backup --gzip压缩备份单表
mongodump -u -p --port 28020 --authenticationDatabase admin -d test -c customer -o /tmp/backup --gzip

2.mongorestore恢复工具

2.1 mongorestore关键参数如下所示：

mongodump --help 查看帮助命令

-h,--host ：代表远程连接的数据库地址，默认连接本地Mongo数据库；
--port：代表远程连接的数据库的端口，默认连接的远程端口27017；
-u,--username：代表连接远程数据库的账号，如果设置数据库的认证，需要指定用户账号；
-p,--password：代表连接数据库的账号对应的密码；
-d,--db：代表连接的数据库；
-c,--collection：代表连接数据库中的集合；
-o, --out：代表导出的文件输出目录；
--dir = <目录名称>输入目录
--drop导入前删除数据库中集合；
--gzip，解压Gzip压缩存档还原；
--oplog，重放oplog以基于时间点还原；
--oplogFile = <文件名>指定重播oplog的oplog文件
--authenticationDatabase，指定用户鉴定库

2.2 mongorestore参数实践

单库恢复

mongorestore -u -p --port 28018 --authenticationDatabase admin -d test /tmp/backup/test

复制

恢复test库下的customer集合

mongorestore -u -p --port 28018 --authenticationDatabase admin -d test -c customer /tmp/backup/test/customer.bson

复制

--drop参数实践恢复

恢复的时候，先删除当前数据，然后恢复备份的数据。就是说，备份后添加修改的数据都会被删除,谨慎使用！！！

# 恢复单库
mongorestore -u -p --port 28018 --authenticationDatabase admin -d test --drop /tmp/backup/test# 恢复单表
mongorestore -u -p --port 28018 --authenticationDatabase admin -d test -c customer --drop /tmp/backup/test/customer.bson

--gzip参数实践恢复

mongorestore -u -p --port 28018 --authenticationDatabase admin --gzip /tmp/backup

3.MongoDB中的oplog

3.1 什么是oplog

当Primary进行写操作的时候，会将这些写操作记录写入Primary的Oplog中，而后Secondary会将Oplog 复制到本机并应用这些操作，从而实现Replication的功能。
同时由于其记录了Primary上的写操作，故还能将其用作数据恢复。
可以简单的将其视作Mysql中的binlog。
oplog为replica set或者master/slave模式专用（standalone模式运行mongodb并不推荐）--新消息频道

3.2 oplog相关的操作

在replica set中oplog是一个定容集合（capped collection），它的默认大小是磁盘空间的5%（可以通过--oplogSizeMB参数修改）
其中记录的是整个mongod实例一段时间内数据库的所有变更（插入/更新/删除）操作。当空间用完时新记录自动覆盖最老的记录。

oplog的位置：

oplog在local库： local.oplogmaster/slave 架构下：local.oplog.$main;replica sets 架构下：local.oplog.rs

oplog时间窗口覆盖时间

easydb:PRIMARY> rs.printReplicationInfo()
configured oplog size:   2048MB   <--集合大小
log length start to end: 524592secs (145.72hrs)  <--预计窗口覆盖时间
oplog first event time:  Fri Jan 08 2021 18:30:18 GMT+0800 (CST)
oplog last event time:   Thu Jan 14 2021 20:13:30 GMT+0800 (CST)
now:                     Thu Jan 14 2021 20:13:35 GMT+0800 (CST)

查看oplog内容

easydb:PRIMARY> use local
easydb:PRIMARY> db.oplog.rs.find().pretty()
{"ts" : Timestamp(1610101818, 1),"h" : NumberLong("-124421688313536398"),"v" : 2,"op" : "n","ns" : "","wall" : ISODate("2021-01-08T10:30:18.329Z"),"o" : {"msg" : "initiating set"}
}

3.3 oplog数据结构

下面来分析一下oplog中字段的含义，通过下面的命令取出一条oplog：

db.oplog.rs.find().skip(1).limit(1).toArray()

easydb:PRIMARY> use local
switched to db local
easydb:PRIMARY> db.oplog.rs.find().skip(1).limit(1).toArray()
[{"ts" : Timestamp(1610101831, 1),"t" : NumberLong(1),"h" : NumberLong("-5190685117971188188"),"v" : 2,"op" : "n","ns" : "","wall" : ISODate("2021-01-08T10:30:31.356Z"),"o" : {"msg" : "new primary"}}
]

ts: 8字节的时间戳，由4字节unix timestamp + 4字节自增计数表示。这个值很重要，在选举(如master宕机时)新primary时，会选择ts最大的那个secondary作为新primary
op：1字节的操作类型
- "i"： insert
- "u"： update
- "d"： delete
- "c"： db cmd
- "db"：声明当前数据库 (其中ns 被设置成为=>数据库名称+ '.')
- "n": no op,即空操作，其会定期执行以确保时效性
ns：操作所在的namespace
o：操作所对应的document，即当前操作的内容（比如更新操作时要更新的的字段和值）
o2: 在执行更新操作时的where条件，仅限于update时才有该属性

3.4 --oplog参数说明

mongodump --oplog参数说明

该参数的主要作用是在导出的同时生成一个oplog.bson文件，存放在你开始进行dump到dump结束之间所有的oplog。
oplog 官方说明： Replica Set Oplog — MongoDB Manual

[root@mysql02 ~]# mongodump --help
--oplog     use oplog for taking a point-in-time snapshot

复制

mongorestore --oplog参数说明

参数	参数说明
--oplogReplay	重放oplog.bson中的操作内容
--oplogLimit	与--oplogReplay一起使用时，可以限制重放到指定的时间点

3.5 mongodump使用--oplog参数备份

首先我们在mongodb中模拟一个不断有插入操作的集合foo

use test
for(var i = 0; i < 10000; i++) {db.foo.insert({a: i});
}

然后在插入过程中模拟一次mongodump全备，并添加--oplog参数

[root@mysql02 ~]# mongodump -u -p --port 28018 --authenticationDatabase admin --oplog -o /tmp/backup
2021-01-14T20:51:15.254+0800   writing admin.system.version to
2021-01-14T20:51:15.255+0800   done dumping admin.system.version (1 document)
2021-01-14T20:51:15.255+0800   writing test.foo to
2021-01-14T20:51:15.474+0800   done dumping test.foo (1701 documents)
2021-01-14T20:51:15.483+0800   writing captured oplog to
2021-01-14T20:51:15.509+0800       dumped 73 oplog entries[root@mysql02 ~]# ll /tmp/backup
总用量 12
drwxr-xr-x 2 root root    69 1月  14 20:51 admin
-rw-r--r-- 1 root root 10804 1月  14 20:51 oplog.bson
drwxr-xr-x 2 root root    47 1月  14 20:51 test从dump开始到结束的时间系统将记录所有的oplog到oplog.bson文件中

复制

注意：--oplog选项只对全库导出有效，所以不能指定-d选项。

3.6 mongorestore使用--oplog参数恢复

[root@mysql02 ~]# mongorestore -u -p --port 28018 --authenticationDatabase admin --oplogReplay --drop /tmp/backup
2021-01-14T21:13:52.134+0800   preparing collections to restore from
2021-01-14T21:13:52.144+0800   reading metadata for test.foo from /tmp/backup/test/foo.metadata.json
2021-01-14T21:13:52.199+0800   restoring test.foo from /tmp/backup/test/foo.bson
2021-01-14T21:13:52.291+0800   no indexes to restore
2021-01-14T21:13:52.291+0800   finished restoring test.foo (1701 documents)  <--表示test.foo集合中恢复了1701个文档
2021-01-14T21:13:52.291+0800   replaying oplog  <--表示重放了oplog中的所有操作
2021-01-14T21:13:52.407+0800   doneeasydb:PRIMARY> db.foo.count()
1771  <--所以实际比1701个多，因为应用了oplog中的数据

复制

这就是 oplog 配合 mongodump 实现热备功能

4.利用oplog实现任意时间点数据恢复

oplog有两种来源：

mongodump时加上--oplog选项，自动生成的oplog，这种方式的oplog直接 --oplogReplay 就可以恢复
单独备份获取的oplog

例如：

mongodump  --port 28021 -d local -c oplog.rs

复制

4.1 模拟一个持续写入的生产环境

easydb:PRIMARY> use test
switched to db testeasydb:PRIMARY> for(i=0;i<30000;i++){ db.easydb.insert({"id":i,"name":"easydb.net","age":18,"date":new Date()}); }
WriteResult({ "nInserted" : 1 })

复制

4.2 插入数据的同时备份

[root@mysql02 ~]# mongodump -u -p --port 28018 --authenticationDatabase admin --oplog -o /tmp/backup
2021-01-15T11:46:14.449+0800   writing admin.system.version to
2021-01-15T11:46:14.451+0800   done dumping admin.system.version (1 document)
2021-01-15T11:46:14.452+0800   writing test.easydb to
2021-01-15T11:46:15.799+0800   done dumping test.easydb (20154 documents)
2021-01-15T11:46:15.805+0800   writing captured oplog to
2021-01-15T11:46:15.991+0800       dumped 1601 oplog entries

复制

4.3 备份完成后模拟一个错误的操作

easydb:PRIMARY> use test
switched to db testeasydb:PRIMARY> show collections
easydbeasydb:PRIMARY> db.dropDatabase()
{"dropped" : "test","ok" : 1,"operationTime" : Timestamp(1610682482, 2),"$clusterTime" : {"clusterTime" : Timestamp(1610682482, 2),"signature" : {"hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),"keyId" : NumberLong(0)}}
}

复制

4.4 切割全备里的oplog,找出上次全备最后一个时间的数据

[root@mysql02 ~]# bsondump /tmp/backup/oplog.bson > /tmp/oplog.json
2021-01-16T17:28:56.252+0800   417 objects found
[root@mysql02 ~]# tail -1 /tmp/oplog.json
{"ts":{"$timestamp":{"t":1610789118,"i":416}},"t":{"$numberLong":"6"},"h":{"$numberLong":"8277197316656995929"},"v":2,"op":"i","ns":"test.easydb","ui":{"$binary":"JEUrQxOWS6Gw8vfPIetrqQ==","$type":"04"},"wall":{"$date":"2021-01-16T09:25:18.435Z"},"o":{"_id":{"$oid":"6002b0fe4994bdfbd2b0747e"},"id":17511.0,"name":"easydb.net","age":18.0,"date":{"$date":"2021-01-16T09:25:18.443Z"}}}{"t":1610789118,"i":416}就是上一次全备最后的时间戳

复制

4.5 导出上一次全备以后的增量数据

mongodump -u -p --port 28018 --authenticationDatabase admin -d local -c oplog.rs -q '{ts:{$gt:Timestamp(1610789118,416)}}' -o /tmp/oplog#这里填的是我们上一步截取的时间戳

复制

4.6 恢复最近一次全备的数据

mongorestore -u -p --port 28018 --authenticationDatabase admin --oplogReplay  /tmp/backupeasydb:PRIMARY> use test
switched to db test
easydb:PRIMARY> db.easydb.count()
17512检查全备恢复了多少条数据

复制

4.7 截取备份出来增量的oplog，找到误删库的时间点（limt）

删库语句的上一个oplog时间戳为终点。

[root@mysql02 ~]# bsondump /tmp/oplog/local/oplog.rs.bson | grep -C 5 dropDatabase
{"ts":{"$timestamp":{"t":1610789163,"i":1}},"t":{"$numberLong":"6"},"h":{"$numberLong":"-8852159408511820267"},"v":2,"op":"n","ns":"","wall":{"$date":"2021-01-16T09:26:03.551Z"},"o":{"msg":"periodic noop"}}
{"ts":{"$timestamp":{"t":1610789168,"i":1}},"t":{"$numberLong":"6"},"h":{"$numberLong":"-8231808943143165392"},"v":2,"op":"c","ns":"test.$cmd","ui":{"$binary":"JEUrQxOWS6Gw8vfPIetrqQ==","$type":"04"},"wall":{"$date":"2021-01-16T09:26:08.735Z"},"o":{"drop":"easydb"}}
2021-01-16T17:51:45.426+0800   12587 objects found
{"ts":{"$timestamp":{"t":1610789168,"i":2}},"t":{"$numberLong":"6"},"h":{"$numberLong":"-1802663680461751854"},"v":2,"op":"c","ns":"test.$cmd","wall":{"$date":"2021-01-16T09:26:08.807Z"},"o":{"dropDatabase":1}}
{"ts":{"$timestamp":{"t":1610789183,"i":1}},"t":{"$numberLong":"6"},"h":{"$numberLong":"7216379125886047426"},"v":2,"op":"n","ns":"","wall":{"$date":"2021-01-16T09:26:23.551Z"},"o":{"msg":"periodic noop"}}

{"t":1610789168,"i":1}

将过滤出来的Unix时间戳进行转换，再次确认是不是误操作的时间点

4.8 复制增量的oplog到备份目录,重命名为oplog.bson,将原来的oplog.bson覆盖

cp /tmp/oplog/local/oplog.rs.bson /tmp/backup/oplog.bson

4.9 将增量的oplog进行恢复，添加之前找到的误删除的点（limt）

mongorestore -u -p --port 28018 --authenticationDatabase admin --oplogReplay --oplogLimit "1610789168:1"  /tmp/backupeasydb:PRIMARY> db.easydb.count()
30000
再次检查，发现30000条数据已经全部恢复

4.10 把恢复后的数据再做一次全备，至此一次恢复就完成了