记一次MongoDB性能问题,附原理解析

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下面文章转载自火丁笔记,原作者描述了一次MongoDB数据迁移过程中遇到的性能问题及其解决方案,中间追查问题的方法和工具值得我们学习。

下面是其原文:

最近忙着把一个项目从MySQL迁移到MongoDB,在导入旧数据的过程中,遇到了些许波折,犯了不少错误,但同时也学到了不少知识,遂记录下来。

公司为这个项目专门配备了几台高性能务器,清一色的双路四核超线程CPU,外加32G内存,运维人员安装好MongoDB后,就轮到我了,我习惯于在使用新服务器前先看看相关日志,了解一下基本情况,当我浏览MongoDB日志时,发现一些警告信息:

WARNING: You are running on a NUMA machine.
We suggest launching mongod like this to avoid performance problems:
numactl –interleave=all mongod [other options]

当时我并不太清楚NUMA是什么东西,所以没有处理,只是把问题报告给了运维人员,事实证明运维人员也没有处理,所以问题的序幕就这样拉开了…

迁移工作首先要导入旧数据。开始一切倒还正常,不过几小时之后,我无意中发现不知道什么时候开始数据导入的速度下降了,同时我的PHP脚本开始不停的抛出异常:

cursor timed out (timeout: 30000, time left: 0:0, status: 0)

我一时判断不出问题所在,想想先在PHP脚本里加大Timeout的值应付一下:

MongoCursor::$timeout = -1;

可惜这样并没有解决问题,错误反倒变着花样的出现了:

max number of retries exhausted, couldn’t send query
couldn’t send query: Broken pipe

无奈之下用strace跟踪了一下PHP脚本:

shell> strace -p

发现进程卡在了recvfrom操作上:

recvfrom(,

通过如下命令查询recvfrom操作的含义是:receive a message from a socket

shell> apropos recvfrom

还可以按照下面的方式确认一下:

shell> lsof -p
shell> ls -l /proc//fd/

此时查询MongoDB当前操作,发现几乎每个操作会消耗大量的时间:

shell> echo “db.currentOp()” | /path/to/mongo

同时运行mongostat显示很高的locked值。

重复做了很多工作,但始终无法找到问题的症结在哪里,只好求助官方论坛,那里的技术支持都很热心,在我描述了问题后,没过多久就有了回复,建议我检查一下是不是索引不佳所致,为了验证这种可能,我激活了Profiler记录慢操作:

mongo> use
mongo> db.setProfilingLevel(1);

不过结果显示基本都是insert操作(因为我是导入数据为主),本身就不需要索引:

mongo> use
mongo> db.system.profile.find().sort({$natural:-1})

问 题到了这里,似乎已经走投无路了,为了死马当活马医,我又重复了几次迁移旧数据的过程,结果自然是次次都出问题,但幸运的是我发现每当出问题的时候,在 top命令的结果中,总有一个名叫irqbalance的进程居高不下,搜索了一下,结果很多介绍irqbalance的文章中都提及了NUMA,让我一 下子记起之前在日志中看到的警告信息,于是乎按照信息里介绍的,重新启动了一下MongoDB:

shell> numactl –interleave=all /path/to/mongod

一切都正常了。为了解决这个问题,浪费了很多精神,实在没有力气再解释NUMA到底是什么东西了,有想了解的网友可以参考老外的文章,里面的介绍很翔实。

对于罪魁祸首,作者留给大家去学习,在这里可以给大家做一个简单的描述,先解释几个概念

NUMA:NUMA是多核心CPU架构中的一种,其全称为Non-Uniform Memory Access,简单来说就是在多核心CPU中,机器的物理内存是分配给各个核的,架构简图如下所示:

mongodb0001

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每个核访问分配给自己的内存会比访问分配给其它核的内存要快,有下面几种访问控制策略:

1.缺省(default):总是在本地节点分配(分配在当前进程运行的节点上);
2.绑定(bind):强制分配到指定节点上;
3.交叉(interleave):在所有节点或者指定的节点上交织分配;
4.优先(preferred):在指定节点上分配,失败则在其他节点上分配。

上面文章中最后使用numactl –interleave命令就是指定其为交叉共享模式。

irqbalance:这是作者在上面提到的一个占用CPU的进程,这个进程的作用是在多核心CPU的操作系统中,分配系统中断信号的。参见:irqbalance.org

概念说完了,下面是上面问题的简单描述:

我们知道虚拟内存机制是通过一个中断信号来通过进行内存swap的,所以这个irqbalance进程忙,是一个危险信号,在这里是由于在进行频繁 的内存交换。这种频繁交换现象称为swap insanity,在MySQL中经常提到,也就是在NUMA框架中,采用不合适的策略,导致核心只能从指定内存块节点上分配内存,即使总内存还有富余, 也会由于当前节点内存不足时产生大量的swap操作。

http://blog.163.com/lgh_2002/blog/static/4401752620130152575313/

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