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Mongodb 實戰優化
Mongodb是一個高性能，可擴展數據庫，並具有低延遲，高吞吐率的性能。但是使用過程中難免會有所坑，下面將介紹一些優化方案。
以下建議翻譯自 亞馬遜的 《Performance Best Practices for MongoDB 2015》
補充是自己在Mongodb實踐中的總結
1、Mongodb引擎
Mongodb 3.0 支持了2種引擎：
A、默認的 MMAPv1 引擎，老版本一種使用
B、WiredTiger 引擎，新支持的db引擎
這兩種引擎可以在一個副本集中共存，他們之前的遷移是很容易，也就是說，從 MMAPv1 老的引擎升級到新的 WiredTiger 引擎是不會破壞原有數據的。
這兩種引擎是爲不同的業務場景做的優化，下面的優化方案會提及支持的相關引擎。
2、硬件優化
2.1、確保足夠的內存：
保證內存大於數據存儲大小，優化內存是最顯而易見的方案
補充：實踐證明，儘量保證數據塊大小不要超出系統內存的一半，性能最優
2.2、在高寫入應用中，使用SSD硬盤
Mongodb的落盤操作是隨機的，一般60s落盤，100ms寫journal，所以使用SSD硬盤一般會有很顯著的寫入20-50倍的提升。
補充：當內存在合理範圍內，更換SSD硬盤並不會顯著提升寫性能，關閉journal會提升一些性能，但是可能會帶來數據丟失的風險
2.3、壓縮存儲和I/O密集型負載
新的存儲引擎 WiredTiger 允許壓縮存儲，設置合理的壓縮配置，可以防止壓縮過大導致的I/O密集型的CPU負載過高的情況。
2.4、使用更快的CPU
這點毋容置疑，新的存儲引擎WiredTiger可以比MMAPv1更好的利用多核。
2.5、儘量將Mongodb實例獨享物理設備
這兒也不用多說，獨享設備肯定是最好
2.6、使用多個mongos
當集羣增加後，也要相應的增加mongos
3、應用層優化
3.1、只更新需要更新的字段：
不是更新所有的字段，而只是更新需要更新的改變過的字段，這樣可以避免檢索文檔所有的字段，減少網絡傳輸和數據庫負載。
3.2、避免單一 非 條件的查詢：
如果單一的非條件查詢，會進行全表掃描，儘量避免它
3.3、在你的應用中，使用 explain() 測試你的每一條語句
執行計劃explain()可以讓你有很多意想不到的收穫
3.4、覆蓋索引的查詢
這個無需多說了，查詢的條件儘可能多的覆蓋索引
3.5、避免不帶片鍵查詢
在集羣中，如果不帶片鍵查詢，會去每片查詢，避免這樣的操作
3.6、讀寫分離
因爲主庫和從庫的同步延遲，如果應用能容忍延遲，最好是從庫讀，主庫寫
3.7、使用最新的客戶端連接庫
mongodb一直在不斷的更新，儘量使用官方提供的最新連接庫
3.8、分片均勻
如果 mongodb 採用分片，片鍵的選擇非常重要，又要能分片均勻，又要保證讀寫性能高，還要保證可擴展
3.9、選擇合適的片鍵
同上
補充：
4.0、大量更新批量操作
實際經驗，如果一個集合有大量的upate或insert操作，那麼與其一個個操作的去連接，不如匯聚到1000-5000條左右，一次性批量寫入，可以有效減少鎖的競爭情況，性能有顯著提高。
4、結構設計和索引
4.1、儘量把數據存成一個文檔
在合適的時候把數據存儲爲一個文檔，可以非常高效的利於查詢，這樣搜索的條數就很少，打開展平對於搜索是不利的，但是過重的一個文檔可能也會帶來寫的問題。
4.2、避免過大文檔
Mongodb一個文檔最大爲16MB，在實際情況中，很多文檔都是小於幾KB的，比如在文檔裏維護一個很大的列表，應該將列表打開，一行一條記錄。
4.3、避免文檔無限的增長
Mongodb爲了節約存儲空間，會以 usePowerOf2Sizes 來增長一個文檔的存儲空間，舉個例子：
比如：第一次插入這個文檔，文檔大小爲1KB，這時Mongodb會以2KB來存儲，在文檔增長到2KB以內時，是不會移動文檔和索引存儲塊的。當這個文檔增長到 2KB 後，Mongodb又會設置 4KB 來存儲它，每次都是以2倍的量存儲，保證了空間的利用和存儲塊移動之間的平衡。如果一個文檔不停的無限增長，可能會因爲頻繁的移動存儲塊而影響性能。
補充：實際情況中設置usePowerOf2Sizes這個參數，並沒有顯著的性能提升
4.4、避免大的索引數組
多字段索引可能會利於查詢，但是會讓寫操作變慢，所以要權衡一下。
4.5、避免過長的字段名
Mongodb的字段名和sql不同，會佔用文檔的空間，增加網絡傳輸壓力，儘量用短小精簡的字段名，可以在程序那邊做映射。
補充：實際情況，設置短小精簡的字段名，可以顯著提升查詢性能
4.6、避免 select * 的查詢
這點和sql一樣，用不到的字段不要返回了
補充：實際情況也是如此，不查詢不需要的字段，顯著提升性能
4.7、優化索引
避免索引命中不散列，比如對一個枚舉，布爾值做索引，都是無效的
4.8、組合索引可以包含單個索引
比如有一個組合索引 {"lastname":1, "firstname":1}，是沒必要建立 {"lastname":1} 這個索引的，因爲已經被包括在了組合索引裏了
4.9、避免正則表達式沒有命中索引
這個類似sql的like，如果要命中索引，必須從頭開始匹配
4.10、使用 wiredtiger 引擎，索引放其他地方存儲
使用 wiredtiger 引擎，索引可以放在其他地方存儲，比如更快的硬盤，資源爭搶I/O更少的磁盤
5、磁盤I/O
5.1、readhead需要設置爲32
爲了mongodb的性能，readhead這個值不能設置少於32，如果設置過多會浪費內存。
5.2、使用EXT4或者XFS文件系統，避免EXT3
EXT3文件系統太過陳舊，沒有對數據庫進行優化，不夠高效
5.3、關閉 access time 設置
關閉對文件最後一次訪問的時間記錄，因爲database一直在訪問文件，所以關閉它能夠提升性能
5.4、不要使用大量的虛擬內存
將虛擬內存設置爲合理大小，不要設置過大
5.5、使用Raid10
使用Raid10來做存儲，性能和數據安全都有保證
6、性能配置
6.1、做好性能測試
在應用上線之前，需要做性能測試來評估
6.2、片鍵
如果沒有範圍的片鍵搜索，建議使用hash來使用片鍵，如果有範圍的搜索，建議將他們提前處理，然後並行搜索獲取。
6.3、關閉塊自動平衡
關閉自動移動塊平衡，提升性能
補充：實際情況中，這個設置沒有顯著提升性能，建議還是打開
6.4、預熱系統幾分鐘
這個看上去沒啥用
6.5、對系統瓶頸進行監控
這個也是必須的
