MongoDB Kubernetes Operator 的扩缩容流程

MongoDB Kubernetes Operator 的扩缩容流程是声明式的，核心是修改你的 MongoDB 自定义资源 (CR) 文件并重新应用，Operator 会自动协调，使集群状态与你的声明匹配。

🔧 水平与垂直扩缩容原理对比

下表对比了两种扩缩容方式在 MongoDB 中的具体实现，帮助你快速区分：

特性	水平扩缩容 (Horizontal)	垂直扩缩容 (Vertical)
核心目标	增减节点/分片数量，以提升容量、冗余或处理能力。	调整单个Pod的资源规格（CPU/内存），以提升或降低单节点性能。
操作对象	副本集的 spec.members、分片集群的 shardCount、mongodsPerShard 等。	Pod 模板中的 spec.podSpec.podTemplate.spec.containers.resources（limits/requests）。
Operator动作	创建/删除 StatefulSet 的 Pod，并自动将新成员加入副本集或分片集群。	更新 Pod 模板，触发 StatefulSet 对 Pod 进行滚动重启。
服务影响	副本集：新成员异步同步数据，通常影响小；缩容时，Operator 会确保数据安全。 分片集群：数据重平衡可能产生负载。	有状态Pod滚动重启：每个 Pod 重启时会有秒级服务中断，需应用具备重连机制。
主要耗时	分钟级，主要耗时在 Pod 调度启动、数据同步或分片数据迁移。	分钟到十分钟级，取决于 Pod 数量、重启策略和健康检查。
数据与存储	有状态 Pod 关联 PVC（持久化卷声明），缩容时通常保留 PVC（取决于回收策略），以备重新扩容时使用。	资源变动通常不直接影响 PVC 中已有的数据。

🧩 不同架构的扩缩容参数

你需要根据部署类型，在 CR 文件中修改不同的字段：

• 副本集 (ReplicaSet)：

  • 水平扩缩容：修改 spec.members 字段。
  • 垂直扩缩容：修改 spec.podSpec.podTemplate.spec.containers.resources 字段。

• 分片集群 (ShardedCluster)：

  • 水平扩缩容：可以分别调整以下组件数量：
    • spec.shardCount：分片数量。
    • spec.mongodsPerShard：每个分片的副本集成员数。
    • spec.mongosCount：查询路由 (mongos) 的数量。
    • spec.configServerCount：配置服务器的成员数。

📋 详细操作流程

第一步：变更前准备

1. 备份配置与数据：备份你的 MongoDB CR 文件。执行关键数据备份（可通过Ops Manager配置或 mongodump 命令）。
2. 检查集群状态：确保集群当前健康，所有 Pod (kubectl get pods) 和副本集状态正常。
3. 资源规划（垂直扩容时）：确保 Kubernetes 节点有足够的 CPU/内存容纳新的资源请求，避免 Pod 无法调度。
4. 选择时机：在业务低峰期操作，尤其对于涉及 Pod 滚动重启的垂直扩缩容。

第二步：执行扩缩容操作

1. 编辑自定义资源(CR)文件：修改对应字段。例如，将副本集成员从3个扩展到4个：

   # 原配置
   apiVersion: mongodb.com/v1
   kind: MongoDB
   metadata:
     name: my-replica-set
   spec:
     members: 3 # 修改此值
     version: "8.0.0"
     type: ReplicaSet
     # ... 其他配置
   

2. 应用新配置：使用 kubectl apply 使变更生效。

   kubectl apply -f your-mongodb-cr.yaml
   

第三步：监控与验证

1. 观察协调过程：

   # 观察Pod变化
   kubectl get pods -w -l app=mongodb-replicaset
   # 查看Operator日志（了解协调细节）
   kubectl logs -f deployment/mongodb-kubernetes-operator -n <operator-namespace>
   

2. 验证集群状态：
   • 所有新 Pod 应进入 Running 状态。
   • 通过连接到任一 mongod 实例，使用 rs.status() 命令检查副本集成员数量和状态是否正常。
   • 对于分片集群，通过 mongos 连接，使用 sh.status() 检查分片信息。

⚠️ 关键注意事项与风险控制

• 部署类型不可转换：Operator 不支持直接将一个独立实例转换为副本集，或将副本集转换为分片集群。这需要创建新部署并迁移数据。
• 垂直扩缩容与滚动重启：这会导致 Pod 逐个重启。对于生产环境，务必确保：
  1. 应用具备自动重连和重试机制。
  2. 结合使用 PodDisruptionBudget 来保证最小可用副本数。
• 分片集群的负载与容量：增加 shardCount 会触发集群内的数据块迁移和重平衡，可能短期内增加集群负载。规划时应预留容量。
• Operator 版本与兼容性：确保你使用的 MongoDB Operator 版本与你指定的 MongoDB Server spec.version 兼容。从搜索结果看，请注意区分新旧 Operator 版本。
• 底层基础设施依赖：虽然 Operator 简化了管理，但 MongoDB 的性能和可靠性仍依赖于底层 Kubernetes 集群的存储、网络和计算资源的正确配置与稳定性。

希望这份针对 MongoDB 的详细流程能帮助你安全地进行扩缩容操作。如果你能提供你正在使用的 MongoDB CR 示例片段 或 具体想调整的组件（例如是调整副本集成员数，还是想为 mongod 容器增加 CPU），我可以为你提供更具体的配置建议。