MongoDB 那些坑

MongoDB 是目前炙手可熱的 NoSQL 文檔型數據庫，它提供的一些特性很棒：如自動 failover 機制，自動 sharding，無模式 schemaless，大部分情況下性能也很棒。但是薄荷在深入使用 MongoDB 過程中，遇到了不少問題，下面總結幾個我們遇到的坑。特別申明：我們目前用的 MongoDB 版本是 2.4.10，曾經升級到 MongoDB 2.6.0 版本，問題依然存在，又回退到 2.4.10 版本。

MongoDB 數據庫級鎖

坑爹指數：5星（最高5星）

MongoDB的鎖機制和一般關系數據庫如 MySQL（InnoDB）, Oracle 有很大的差異，InnoDB 和 Oracle 能提供行級粒度鎖，而 MongoDB 只能提供 庫級粒度鎖，這意味著當 MongoDB 一個寫鎖處于占用狀態時，其它的讀寫操作都得干等。

初看起來庫級鎖在大并發環境下有嚴重的問題，但是 MongoDB 依然能夠保持大并發量和高性能，這是因為 MongoDB 的鎖粒度雖然很粗放，但是在鎖處理機制和關系數據庫鎖有很大差異，主要表現在：

• MongoDB 沒有完整事務支持，操作原子性只到單個 document 級別，所以通常操作粒度比較小；
• MongoDB 鎖實際占用時間是內存數據計算和變更時間，通常很快；
• MongoDB 鎖有一種臨時放棄機制，當出現需要等待慢速 IO 讀寫數據時，可以先臨時放棄，等 IO 完成之后再重新獲取鎖。
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通常不出問題不等于沒有問題，如果數據操作不當，依然會導致長時間占用寫鎖，比如下面提到的前臺建索引操作，當出現這種情況的時候，整個數據庫就處于完全阻塞狀態，無法進行任何讀寫操作，情況十分嚴重。

解決問題的方法，盡量避免長時間占用寫鎖操作，如果有一些集合操作實在難以避免，可以考慮把這個集合放到一個單獨的 MongoDB 庫里，因為 MongoDB 不同庫鎖是相互隔離的，分離集合可以避免某一個集合操作引發全局阻塞問題。

建索引導致數據庫阻塞

坑爹指數：3星

上面提到了 MongoDB 庫級鎖的問題，建索引就是一個容易引起長時間寫鎖的問題，MongoDB 在前臺建索引時需要占用一個寫鎖（而且不會臨時放棄），如果集合的數據量很大，建索引通常要花比較長時間，特別容易引起問題。

解決的方法很簡單，MongoDB 提供了兩種建索引的訪問，一種是 background 方式，不需要長時間占用寫鎖，另一種是非 background 方式，需要長時間占用鎖。使用 background 方式就可以解決問題。
例如，為超大表 posts 建立索引，
千萬不用使用

db.posts.ensureIndex({user_id: 1}) 

而應該使用

db.posts.ensureIndex({user_id: 1}, {background: 1}) 

不合理使用嵌入 embed document

坑爹指數：5星

embed document 是 MongoDB 相比關系數據庫差異明顯的一個地方，可以在某一個 document 中嵌入其它子 document，這樣可以在父子 document 保持在單一 collection 中，檢索修改比較方便。

比如薄荷的應用情景中有一個 Group document，用戶申請加入 Group 建模為 GroupRequest document，我們最初的時候使用 embed 方式把 GroupRequest 放置到 Group 中。
Ruby 代碼如下所示（使用了 Mongoid ORM）:

class Group
  include Mongoid::Document
  ...
  embeds_many :group_requests
  ...
end

class GroupRequest
  include Mongoid::Document
  ...
  embedded_in :group
  ...
end</pre> 
這個使用方式讓我們掉到坑里了，差點就爬不出來，它導致有接近兩周的時間系統問題，高峰時段常有幾分鐘的系統卡頓，最嚴重一次甚至引起 MongoDB 宕機。

仔細分析后，發現某些活躍的 Group 的 group_requests 增加（當有新申請時）和更改（當通過或拒絕用戶申請時）異常頻繁，而這些操作經常長時間占用寫鎖，導致整個數據庫阻塞。原因是當有增加 group_request 操作時，Group 預分配的空間不夠，需要重新分配空間（內存和硬盤都需要），耗時較長，另外 Group 上建的索引很多，移動 Group 位置導致大量索引更新操作也很耗時，綜合起來引起了長時間占用鎖問題。

解決問題的方法，說起來也簡單，就是把 embed 關聯更改成的普通外鍵關聯，就是類似關系數據庫的做法，這樣 group_request 增加或修改都只發生在 GroupRequest 上，簡單快速，避免長時間占用寫鎖問題。當關聯對象的數據不固定或者經常發生變化時，一定要避免使用 embed 關聯，不然會死的很慘。

不合理使用 Array 字段

坑爹指數：4星

MongoDB 的 Array 字段是比較獨特的一個特性，它可以在單個 document 里存儲一些簡單的一對多關系。

薄荷有一個應用情景使用遇到嚴重的性能問題，直接上代碼如下所示：

class User
  include Mongoid::Document
  ...
  field :follower_user_ids, type: Array, default: []
  ...
end
 
User 中通過一個 Array 類型字段 follower_user_ids 保存用戶關注的人的 id，用戶關注的人從 10個到 3000 個不等，變化是比較頻繁的，和上面 embed 引發的問題類似，頻繁的 follower_user_ids 增加修改操作導致大量長時間數據庫寫鎖，從而引發 MongoDB 數據庫性能急劇下降。

解決問題的方法：我們把 follower_user_ids 轉移到了內存數據庫 redis 中，避免了頻繁更改 MongoDB 中的 User, 從而徹底解決問題。如果不使用 redis，也可以建立一個 UserFollower 集合，使用外鍵形式關聯。

先列舉上面幾個坑吧，都是害人不淺的陷阱，使用 MongoDB 過程一定要多加注意，避免掉到坑里。

參考資料：


1.MongoDB 鎖機制詳解

2.MongoDB 建立索引操作文檔</p>
來自：http://xiewenwei.github.io/