MongoDB新特性v8.0(1)

MongoDB 8.0已经推出有一段时间了，今天来聊聊8.0有哪些值得关注的新东西。相比之前的版本推出新功能，8.0的主要精力集中在提升性能和可维护性上面，可以说是目前性能最好的一个版本。

1 新版的TCMalloc

8.0版本性能提升的一个重要原因来自于使用了新的TCMalloc，从而能够使用per-CPU Cache，取代了7.0及之前版本中的per-thread Cache。用工程师团队的话说，这是一个非常激进的决定。内存管理涉及了整个MongoDB的运行过程，动它无异于心脏置换手术，风险很高。但相应地，这个改动使得内存碎片问题得到有效控制，从而在高压力环境中表现得更佳。
此处跳过若干TCMalloc的工作原理问题（反正我也讲不明白），总之结果是：

• 降低了18%内存碎片
• 碎片产生更慢

为了使新的TCMalloc更好地工作，运行8.0时请注意以下几点优化措施：

• 启用THP (Transparent Huge Pages)。没错，8.0开始THP启用时性能更好。
• 使用RSEQ启用per-CPU Cache。
• 使用受支持的系统。大部分人应该不会遇到这个问题。只有ppc64le和s390x平台才需要考虑。

相关说明已经在文档中有说明，请参考：链接2。

2 setQuerySettings

通过新命令setQuerySettings（链接3）可以为不同的查询模式做一些定制，主要包括两方面功能：

2.1 持久化hint

设想在运行过程中你发现一个查询选择的索引不是最优的，虽然这种情况并不多见，但如果想要人工干预，你只有以下两种选择：

• 在代码中找到这个查询，在执行时通过hint指定你要的索引；
• 在服务端设置query plan filter；

无论哪种做法都有明显的缺陷：前者需要修改代码重新上线，很不灵活。后者可以实时生效，但不能持久化，重启即失效。8.0相当于能够在服务端随时指定hint，并且能够持久化，重启后仍然有效。
用法并不复杂，请参考文档不再赘述。一点需要说明的是如何识别你想定制的查询模式：

1. 通过指定查询字段，排序字段，集合……当所有这些都匹配时，这个查询就是你要找的查询，hint将对它生效。注意只是匹配字段，不包括值。比如{age: 60}跟{age: 70}是同一个查询，尽管它们的查询值不同。
2. 通过queryHash来匹配。queryHash可以在慢查询或者profiling记录中找到。

个人倾向于使用后者，更方便。本质上它与前者等价，只是做了个Hash变成一个更简短的字符串。

2.2 拒绝查询

设想运行过程中发现一个没命中索引的查询，消耗了大量资源，作为DBA你要怎么做？第一想法肯定是要Kill掉所有造成问题的查询来缓解问题。但这并不足够，因为不断会有新的同样的查询涌进来，直到：

• 应用方面重新上线停止了这个查询，或者
• 创建了合适的索引解决了问题

显然前者依赖应用上线，不是短时间能够完成的工作。而且前者没有解决的情况下，大量资源消耗在慢查询上又会造成后者难以完成，而且在完成过程中整个系统效率会更低，因为建索引本身也是一个消耗极大的任务。基于这种情况，8.0提供了一个迅速拒绝某种查询模式的功能来暂时规避问题：所有符合查询模式或者queryHash的查询都会被直接拒绝，以此立即缓解线上问题。
这个功能通过setQuerySettings的reject实现，具体请参考文档（链接3）。
一点需要注意的情况是，这个配置只对新查询有效。如果一个慢查询已经在执行中，不会被立即杀掉，你仍然需要等它执行完，或人工kill掉。

3 默认读超时

在以前的版本中读超时是通过应用端在连接字符串或者驱动API中指定的。在理想情况下一个查询执行多长时间确实应该由应用决定，也只有应用最清楚。但现实是，并不是所有时候应用都能准确地给出查询需要执行的时间，又或者根本忘记指定最长执行时间。后者我在现实中见过很多。
同样当遇到线上问题时，动应用通常都不是最快的解决办法。有什么管理员能做的事情？从8.0开始MongoDB允许在服务端设置一个默认超时时间。所有没有超时时间的查询均遵循这个超时时间，过时不候。而原先设置了超时时间的查询，仍然以客户端的设置为准。
同样需要注意，设置只对新进入的查询生效，旧操作仍然需要自己处理或者等待超时。

更多请参考：链接4

4 总结

8.0的宗旨在加强性能上，相较7.0，某些类型的查询和更新性能甚至提供了25%以上。本期先说了一部分，下期继续。

5 参考文档

• 链接1 – RSEQ：https://github.com/google/tcmalloc/blob/master/docs/design.md#restartable-sequences-and-per-cpu-tcmalloc
• 链接2 – TCMalloc Performance Optimization for a Self-Managed Deployment：https://www.mongodb.com/docs/manual/administration/tcmalloc-performance/
• 链接3 – setQuerySettings：https://www.mongodb.com/docs/manual/reference/command/setQuerySettings/
• 链接4 – defaultMaxTimeMS：https://www.mongodb.com/docs/manual/reference/cluster-parameters/defaultMaxTimeMS/