记一次 MongoDB 占用 CPU 过高问题的排查
引言
今天查看监控无意间突然发现自己的服务器上，CPU 占用率飙升到 100%，load 升到 10 以上，登录的响应已经达到半分钟
马上运行 top，发现主要是 mongodb 占用了大量的 CPU，这是为什么呢？又该如何解决呢？
分析正在执行的请求
通过运行命令：
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db.currentOp()
我们可以看到数据库当前正在执行的操作：
官方文档
https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/db.currentOp/?spm=a2c4e.11153940.blogcont73389.10.2c402b90x4iad1
包含信息
主要有以下信息：
- client -- 请求是由哪个客户端发起的
- opid -- 操作的opid，有需要的话，可以通过 db.killOp(opid) 杀死操作
- secs_running/microsecs_running -- 请求运行的时间，如果这个值特别大就非常值得注意
- query/ns: 对集合进行的具体操作
- lock*：锁相关参数
开启慢请求日志
MongoDB 支持 profiling 功能，将请求的执行情况记录到同DB下的 system.profile 集合里，profiling 有3种模式：
- 0 -- 关闭 profiling
- 1 -- 针对慢请求 profiling，将超过一定阈值的请求，记录到system.profile 集合
- 2 -- 针对所有请求开启 profiling，将所有请求的执行都记录到 system.profile 集合
通过命令开启
推荐在生产环境中设置为 1，开启慢请求日志，方便问题的暴露和排查，可以通过下面命令设置 profiling 级别：
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db.setProfilingLevel(1, { slowms: 20 })
{ slowms: 20 } 参数就是慢请求执行阈值，单位是毫秒
通过配置文件开启
也可以通过配置文件开启：
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2
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operationProfiling：
mode: slowOp
slowOpThresholdMs： 100
查看慢请求记录
下面的命令中我们获取了最近的3条慢请求记录：
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db.system.profile.find().sort({$natrual: -1}).limit(3)
慢请求分析 -- 全表扫描 COLLSCAN
如果在日志中看到关键字 COLLSCAN，说明该查询在进行全表扫描，通常这就是 CPU 异常飙高的主要原因
查看扫描文档数
system.profile 里 docsExamined 的值显示了本次查询的扫描文档数
解决办法 -- 添加索引
最好针对查询语句建立索引：
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db.col.createIndex({"title":1})
我们也可以在添加索引时增加传入可选参数，例如，在生产环境我们通常不希望索引添加的操作阻塞其他数据库操作，这时就需要务必添加 background 参数：
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db.col.createIndex({"title":1}, {'background', true})
慢请求分析 -- 索引设置不合理
有的时候，请求即使查询走了索引，执行也很慢，通常是因为索引建立不太合理或者匹配结果太多
索引通常应该建立在区分度大的字段上
在 system.profile 中，可以通过 keysExamined 字段查看查询扫描了多少条索引，如果该值过大，要考虑建立新的索引或优化查询了
慢请求分析 -- 大量数据排序
当查询请求里包含排序的时候，如果排序无法通过索引满足，MongoDB 会在内存中对结果进行排序
大家都知道，排序是非常消耗 CPU 的一项操作，最好在需要排序的字段上建立索引
system.profile 中的 SORT 关键字反映了查询需要排序
服务能力评估
有时 CPU 消耗过高仅仅是单纯的因为服务器达到了上限
如果上面的措施都无法让 CPU 占用率下降到合理的指标内，就要考虑扩容、升级来提升服务能力的上限
但切忌将这个方法作为首要考虑的解决方案，合理的设置索引，建立资源预警，而不是盲目提升配置或在业务已经达到上限时再考虑优化
参考资料
https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/db.currentOp/?spm=a2c4e.11153940.blogcont73389.10.2c402b90x4iad1
https://docs.mongodb.com/manual/tutorial/manage-the-database-profiler/?spm=a2c4e.11153940.blogcont73389.11.2c402b90x4iad1
https://docs.mongodb.com/manual/reference/database-profiler/?spm=a2c4e.11153940.blogcont73389.13.2c402b90WPcbsr
https://yq.aliyun.com/articles/73389
http://www.runoob.com/mongodb/mongodb-indexing.html