41 Backup- und Restore-Strategien in MongoDB

In MongoDB gibt es mehrere Strategien, um Daten zu sichern (Backup) und wiederherzustellen (Restore). Die Wahl der richtigen Methode hängt von der Größe der Datenbank, der Verfügbarkeit und der Konsistenzanforderungen ab. Hier ist ein Überblick über die gängigen Ansätze:

41.0.1 1. Laufzeitdampf: Backup während des Betriebs

MongoDB bietet Mechanismen, um Daten während des Betriebs zu sichern, ohne die Datenbank herunterzufahren. Diese Methode ist besonders für produktive Umgebungen wichtig, in denen Ausfallzeiten vermieden werden müssen.

41.0.1.1 1.1 mongodump und mongorestore

Diese Tools gehören zur MongoDB-Distribution und werden für inkrementelle Backups und Restores auf Dokumentebene verwendet.

• Vorteile:

  • Konsistente Sicherung während des Betriebs.
  • Granularität: Sicherung einzelner Sammlungen oder ganzer Datenbanken möglich.
  • Unterstützung für BSON-Datenexport.

• Backup mit mongodump:

  mongodump --host <HOST> --port <PORT> --db <DB_NAME> --out <BACKUP_PATH>

• Restore mit mongorestore:

  mongorestore --host <HOST> --port <PORT> --db <DB_NAME> <BACKUP_PATH>

• Einschränkung:

  • Nicht geeignet für große Datenmengen, da Backups auf Dokumentebene Zeit und Speicher benötigen.

41.0.1.2 1.2 Snapshots mit Dateisystem-Tools

Wenn die Daten auf einem Dateisystem wie XFS oder ZFS gespeichert sind, kannst du Snapshots verwenden, um schnell eine konsistente Sicherung zu erstellen.

• Vorgehen:

  1. Aktivierung von Journaling in MongoDB (Standard für replizierte Umgebungen).

  2. Blockiere kurzzeitig Schreiboperationen:

     db.fsyncLock()

  3. Erstelle einen Snapshot mit dem Dateisystem-Tool.

  4. Entsperre die Datenbank:

     db.fsyncUnlock()

• Vorteile:
  • Schnell und effizient, selbst für große Datenmengen.
  • Vollständige Sicherung einschließlich Konfiguration und Daten.
• Einschränkung:
  • Kann nur auf Dateisystemebene durchgeführt werden.
  • Journaling ist notwendig, um Konsistenz zu garantieren.

41.0.2 2. Offline-Backup: Datenbank herunterfahren

Bei dieser Methode wird die MongoDB-Instanz gestoppt, und der Datenbankpfad wird gesichert.

• Vorgehen:

  1. Stoppe den MongoDB-Dienst:

     sudo systemctl stop mongod

  2. Kopiere den Datenbankpfad (Standard: /var/lib/mongodb):

     cp -r /var/lib/mongodb /backup/mongodb

  3. Starte die Datenbank neu:

     sudo systemctl start mongod

• Vorteile:
  • Einfache und konsistente Methode.
  • Kein zusätzlicher Speicherbedarf durch Tools.
• Einschränkung:
  • Nicht praktikabel für produktive Umgebungen mit hohen Verfügbarkeitsanforderungen.
  • Erfordert Downtime.

41.0.3 3. Cluster-Umgebungen: Replikatsets und Shards

In replizierten oder geschachtelten (sharded) Umgebungen ändern sich die Backup-Strategien:

41.0.3.1 3.1 Replikatset-Backups

In einem Replikatset kann ein Backup vom Secondary Node gemacht werden, ohne den Primärknoten zu beeinträchtigen.

• Vorgehen:

  1. Verbinde dich mit einem Secondary Node.

  2. Erstelle ein Backup mit mongodump oder Dateisystem-Snapshot.

  3. Stelle sicher, dass der Node während des Backups in den hidden-Status versetzt wird:

     rs.conf().members[<nodeIndex>].hidden = true

• Vorteile:
  • Keine Beeinträchtigung des Primärknotens.
  • Konsistentes Backup dank Replikation.

41.0.3.2 3.2 Sharded Cluster-Backups

Für einen Sharded Cluster erfordert das Backup zusätzliche Schritte, da Daten auf mehrere Shards verteilt sind.

• Vorgehen:
  1. Sichere die Config Server Metadata (Metadaten der Shards).
  2. Führe für jeden Shard ein separates Backup durch.
  3. Nutze mongodump in Verbindung mit dem Router (mongos), um sicherzustellen, dass alle Daten konsistent erfasst werden.

41.0.4 4. Inkrementelle Backups

Für Umgebungen mit großen Datenmengen und niedrigen Backup-Fenstern sind inkrementelle Backups sinnvoll. MongoDB unterstützt dies jedoch nicht nativ.

• Alternative: Verwende Tools wie Percona Backup for MongoDB oder Dateisystem-Snapshots in Verbindung mit --oplog.

41.0.5 5. Automatisierte Backup-Lösungen

MongoDB bietet Tools und Dienste für automatisierte Sicherungen:

41.0.5.1 5.1 MongoDB Atlas Backup

In Atlas, der Managed-Cloud-Lösung von MongoDB, gibt es integrierte automatische Backups.

• Funktionen:
  • Point-in-Time-Restore.
  • Automatische Sicherung und Redundanz.

41.0.5.2 5.2 Percona Backup for MongoDB

Ein Open-Source-Tool für automatisierte Backups in großen Umgebungen.

41.0.6 Wiederherstellung (Restore)

Das Restore-Verfahren hängt von der verwendeten Backup-Strategie ab:

1. mongorestore für mongodump-Backups:

   mongorestore --drop --host <HOST> --port <PORT> <BACKUP_PATH>

2. Restore von Dateisystem-Snapshots:

   • Stoppe die MongoDB-Instanz.

   • Kopiere die gesicherten Daten zurück:

     cp -r /backup/mongodb /var/lib/mongodb

   • Starte die Instanz neu.

3. Replikatsets und Cluster:

   • Wiederherstellung von jedem Shard oder Replica Node separat.
   • Stelle sicher, dass die Config-Server-Metadaten korrekt sind.

41.0.7 tl;dr

• Kleine Datenbanken oder Entwicklungsumgebungen: Nutze mongodump und mongorestore.
• Produktivumgebungen: Bevorzuge Snapshots oder automatisierte Tools.
• Sharded Cluster und Replikatsets: Erfordert spezifische Strategien für Konsistenz und Verfügbarkeit.
• Für hohe Verfügbarkeit: Kombiniere Replikation und inkrementelle Backups mit Tools wie Percona oder Atlas.

Jede Strategie sollte regelmäßig getestet werden, um sicherzustellen, dass die Wiederherstellung zuverlässig funktioniert.