Linux系统中MongoDB性能调优技巧

Linux 上 MongoDB 性能调优要点

一 内存与存储引擎调优

• 合理设置 WiredTiger 缓存：默认情况下，WiredTiger 缓存约占实例内存的60%；在自管环境可按“能容纳业务工作集”的原则调至系统内存的40%–60%，避免过大抢占系统与其他进程内存。通过 db.serverStatus().wiredTiger.cache 观察指标：当 cache used 长期接近配置的95%（eviction_trigger）或 dirty 超过20%（eviction_dirty_trigger）时，说明负载高、淘汰压力大，应扩容内存或优化工作集与索引。必要时结合压缩降低 I/O。示例配置：storage.wiredTiger.engineConfig.cacheSizeGB: 。
• 选择压缩算法：collectionConfig.blockCompressor 常用 snappy（CPU 开销低、压缩率中等，适合写密集）与 zstd（压缩率更高、解压更快，适合读密集/存储紧张）。若数据本身不可压缩（如图片/视频），设为 none 避免无效 CPU 消耗。
• 分离索引与数据文件：storage.wiredTiger.engineConfig.directoryForIndexes: true 将索引与集合数据分目录/分卷存放，缓解“索引小随机 I/O”与“数据大顺序 I/O”的争用；多库场景可开启 storage.directoryPerDB 做更细粒度 I/O 隔离。
• 其他存储要点：优先使用 SSD；选择 XFS/Ext4 等适合大文件的文件系统；阵列建议 RAID10 兼顾吞吐与可靠性。

二 Linux 内核与资源限制

• 文件描述符与进程数：MongoDB 每个连接、每个数据/索引文件都消耗文件描述符。建议将软/硬限制提升至100000+，如 limits.conf 设置：* soft/hard nofile 1048576；* soft/hard nproc 524288，并相应提高 systemd 服务 LimitNOFILE。
• 线程栈与连接内存：适当降低每线程栈（如 ulimit -s 1024），减少连接栈开销；注意每个连接还会有内核网络缓冲等占用，避免无节制增大连接数。
• 透明大页 THP：MongoDB 随机小 I/O 较多，THP 易引发抖动，建议禁用：echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled（写入 /etc/rc.local 或 tuned 以持久化）。
• 虚拟内存与交换：适度降低 vm.swappiness（如 10）以减少换页；在容器/虚拟化环境可结合 cgroups/memory.limit_in_bytes 做硬性内存边界，避免 OOM 与降速。

三 索引与查询优化

• 索引类型选择：按查询形态选用单键、复合（最多32键）、文本（text）、地理空间、哈希等索引；字符串比较需匹配索引的 Collation，否则无法使用该索引。
• 复合索引设计遵循 ESR 规则（Equality → Sort → Range），减少排序与扫描；等值条件放左，范围条件靠右。
• 覆盖查询与投影：尽量让返回字段全部包含在索引中，并用 projection 仅返回必要字段；分片集群需把分片键纳入索引才能覆盖。
• 诊断与优化：用 explain(“executionStats”) 关注 DocsExamined/KeysExamined；出现 COLLSCAN 需加索引，IXSCAN 但 KeysExamined 过大需调整索引或改写查询；SORT 无索引支持时增加匹配索引。
• 索引维护：删除冗余/低效索引，减少写放大与内存占用；必要时用 hint() 固定执行计划进行 A/B 验证。

四 连接与 I/O 配置

• 控制并发连接：连接越多，线程栈与内核缓冲占用越高，建议将全库长连接总量控制在1000以内，客户端按实例承载能力配置连接池大小。
• 监控连接与资源：用 mongostat/mongotop、db.serverStatus() 观察连接数、操作延迟、缓存/脏页比例与 tcmalloc 内存回收情况；必要时在控制台/参数页开启 tcmallocAggressiveMemoryDecommit 并渐进调大 tcmallocReleaseRate，在业务低峰期变更以避免性能退化。
• 日志与压缩：启用日志轮转（logRotate）避免单日志过大；WiredTiger 压缩已写入磁盘的数据，权衡 CPU 与 I/O。
• 写入与批量：尽量使用批量写入（bulk insert/update）减少往返与锁竞争；聚合/排序内存紧张时，合理使用 allowDiskUse: true 或开启 allowDiskUseByDefault（MongoDB 6.0+）。

五 监控与容量规划

• 关键指标与阈值：
  • 内存：WiredTiger cache used 接近 95%（eviction_trigger）或 dirty 超过 20%（eviction_dirty_trigger）需重点关注；必要时扩容内存或优化工作集/索引。
  • 连接：连接数远超处理能力时，优先降低客户端连接池与总连接数，再考虑水平扩展（分片/读写分离）。
  • 查询：慢查询中 DocsExamined/KeysExamined 高、SORT/MAPREDUCE/聚合占用内存大，需加索引、改写查询或启用磁盘辅助。
• 工具与方法：使用 mongostat/mongotop、db.serverStatus()（含 wiredTiger.cache、mem、tcmalloc）、慢日志与 explain 做闭环优化；容量不足时结合分片与副本集扩展吞吐与可用性。