MongoDB 集群请求连接被拒绝的分析

背景
某运营商搭建了一套 MongoDB 集群，承载了大大小小的几十个非计费类应用，1亿左右的用户量，随着访问量的增加，业务繁忙时期偶尔出现连接拒绝的错误。

分析
为了搞清楚原因，先从mongo访问数据库的模式说起，如下图：

我们发现客户端的请求是通过驱动连接到mongos或mongod的。

如果有多个实例化的MongoClient，那么就会有多个对应的连接池。

通过调试看到MongoClient的连接池大小默认值为100。可以在代码里面通过MaxConnectionPoolSize属性来修改默认值。

但mongod或mongos能支持的最大并发访问连接数还与服务端实例上的maxConn这个参数有关。

连上实例后通过命令：db.serverStatus().connections可以查看这个参数值，如下图所示输出：

Current表示当前到实例上正在运行的连接数。

Available表示当前实例还可以支持的并发连接数。

TotalCreated表示当前实例从启动到现在一共创建的连接数，包括历史已经关闭了的。

也就是说此mongod或mongos最大能支持的并发连接数为：Current+available=819.

那这个819是怎么来的？

它其实是由maxIncomingConnections (4.0版本里面参数名改为maxConn)和操作系统单个进程能打开的最大文件描述符数总量的80%决定的，取两个之间的最小值。

可以通过如下命令查看操作系统的限制，如下图：

可以看到单个进程能打开的最大文件描述符数为1024，1024*80% = 819.2 取整数819.

而maxConn参数的默认值65536.

所以最大可以支持的并发连接数为819，刚好等于前面的current+available.

验 证

为了模拟出生产环境的错误，首先将参数maxConn设置为10，也就是让服务器mongod或mongos最大支持10个并发，配置文件修改如下：

通过命令检查最大并发连接确实变为10，如下：

下面写一段代码测试，目的是模拟多线程请求，并发线程为29个，驱动连接池设为20，MongoClient设为“单例”模式，如下：

执行后看日志出现如下错误：

可以看到当并发的连接到达10个后，第11个连接被拒绝了。因为服务端此时设置的maxConn就为10.

下面再次修改服务器上的maxConn参数为100，其它参数不变，测试第二个场景。

程序和上面一样，执行后的日志输出如下，可以看到通过修改服务端的连接数参数maxConn，客户端的20个并发线程都可以成功连接到mongod实例。

在运行过程中也可以监控到，一共21个连接，与预想的一样。

最后测试一个场景：将连接池大小设为5，其它参数不变，并发线程还是为20，服务端maxConn还是100.
运行上面代码，执行输出日志如下：

同时监控服务端连接数：

可以看到只打开了6个连接，说明受连接池大小的约束。

总 结

1.mongod或mongos支持的最大并发连接数受操作系统ulimit(可通过/etc/security/limits.conf文件来配置)和服务端maxConn参数限制，取其中较小值，这两个参数均可调整。

2.如果客户端连接数超过mongod或mongos最大并发数, 会导致超过的连接请求被refused。

3.每个mongoClient会维护一个连接池，客户端的请求会通过连接池连接到mongod或mongos, 如果并发客户端请求数超过了连接池MaxConnectionPoolSize大小, 服务端mongod或mongos最多只打开MaxConnectionPoolSize个连接。其中某些连接会为多个客户端请求服务。

作者简介：

郭远威，大数据资深顾问，MongoDB中文社区联席主席。数据库专家，曾负责迁移英国第一大虚拟运营商; 负责实施了Afrimax集团在非洲多国的BI大数据系统，现负责策划电信领域大数据解决方案。著有《大数据存储MongoDB实战指南》一书。