業(yè)務(wù)突增負(fù)載性能難保證？華為云支招如何根除頑疾

隨著企業(yè)的發(fā)展，數(shù)據(jù)也隨之在不斷增長(zhǎng)。這就對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提出了很高的要求：既要在性能上滿足業(yè)務(wù)的需要，還要在存儲(chǔ)容量上滿足數(shù)據(jù)的日益增長(zhǎng)。

作為文檔數(shù)據(jù)庫(kù)一哥，MongoDB 一直以來(lái)被開(kāi)發(fā)者和企業(yè)所青睞，以具有強(qiáng)可擴(kuò)展性和優(yōu)秀的讀寫(xiě)性能著稱(chēng)。但是，在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中，MongoDB 擴(kuò)容時(shí)性能欠缺的缺點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，成為企業(yè)的一塊心病。

2017年的 MongoDB 年終大會(huì)上，來(lái)自云之家的 DBA 分享了一段個(gè)人經(jīng)歷：在一次對(duì)存儲(chǔ)有 150T 數(shù)據(jù)的 MongoDB 數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)容中，耗時(shí)接近一個(gè)月。

市場(chǎng)千變?nèi)f化，歷時(shí)一月的數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)容，不知中途是否趕上業(yè)務(wù)高峰期，但在眼下互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)盛行、機(jī)遇說(shuō)來(lái)就來(lái)的當(dāng)口，一月時(shí)間發(fā)生的變化，可能性太多。在各種小時(shí)級(jí)甚至分鐘級(jí)概念層次不窮的今天，為什么 MongoDB 的擴(kuò)容，會(huì)耗時(shí)那么久呢？

真相是什么？

究其原因，MongoDB 擴(kuò)容之所以需要較長(zhǎng)時(shí)間，與其采用三副本架構(gòu)有很大關(guān)系。該數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)使用的本地文件系統(tǒng)，每一個(gè) shard 節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)是相對(duì)獨(dú)立的。當(dāng)擴(kuò)容時(shí)，需將已有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)同步均衡；由于數(shù)據(jù)獨(dú)立存在，所以要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拷貝。

MongoDB 三副本架構(gòu)

也因此，MongoDB 擴(kuò)容后的性能并不能立即得到提升，這在很大程度上限制了MongoDB 的使用場(chǎng)景范圍。

你可能會(huì)提出一個(gè)問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)拷貝也不至于速度如此之慢吧？事實(shí)是，數(shù)據(jù)拷貝對(duì)節(jié)點(diǎn)資源消耗很大，出于對(duì)整體性能的考慮，MongoDB 限制了數(shù)據(jù)遷移的速度。

MongoDB 擴(kuò)容示意圖

世界總是如此，任何事物都不完美，但辦法總比問(wèn)題多。因此要想從根本上解決 MongoDB 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)遷移慢的問(wèn)題，就需要從架構(gòu)上做調(diào)整。

正本清源：從根本上解決問(wèn)題

上面提到，MongoDB 各 shard 節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)是相對(duì)獨(dú)立的。那么，如果現(xiàn)在數(shù)據(jù)相對(duì)于計(jì)算節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)并非私有，而是共享，節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容是否就可以省去數(shù)據(jù)遷移步驟，進(jìn)而大大縮短擴(kuò)容時(shí)間呢？

答案是肯定的。華為云 MongoDB 社區(qū)增強(qiáng)版正是這一假設(shè)的踐行者。

華為云 MongoDB 社區(qū)增強(qiáng)版是華為云文檔數(shù)據(jù)庫(kù) DDS 推出的 Cloud Native 文檔數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。完全兼容 MongoDB 協(xié)議，使用計(jì)算儲(chǔ)存分離架構(gòu)，在讀寫(xiě)、擴(kuò)容能力、備份恢復(fù)性能、故障容忍等方面對(duì)比 MongoDB 社區(qū)版有質(zhì)的突破。

華為云 MongoDB 社區(qū)增強(qiáng)版打破現(xiàn)有架構(gòu)約束，將 MongoDB 數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)無(wú)狀態(tài)化，去掉數(shù)據(jù)強(qiáng)歸屬于某一計(jì)算節(jié)點(diǎn)的限制，將計(jì)算和存儲(chǔ)相分離，數(shù)據(jù)可靠性交由底層共享存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)保證，從根本上解決了數(shù)據(jù)遷移慢的問(wèn)題。

傳統(tǒng) MongoDB 架構(gòu) & 華為云 MongoDB 社區(qū)增強(qiáng)版架構(gòu)

計(jì)算節(jié)點(diǎn)無(wú)狀態(tài)化

由于計(jì)算和存儲(chǔ)的分離，副本集不再需要，華為云 MongoDB 社區(qū)增強(qiáng)版將 Shard 副本集替換為單節(jié)點(diǎn) Shard，單節(jié)點(diǎn) Shard 在運(yùn)行中并不保存和命令請(qǐng)求相關(guān)的信息，每次命令請(qǐng)求都和以前沒(méi)有任何關(guān)系，命令執(zhí)行完成，返回結(jié)果后，沒(méi)有任何痕跡。這樣以來(lái)，可以很方便的被替換掉（或集群、橫向擴(kuò)展）而不用狀態(tài)重建（或同步）。

節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容

華為云 MongoDB 社區(qū)增強(qiáng)版在擴(kuò)容時(shí)，將拉起一個(gè)新的單節(jié)點(diǎn) Shard 添加到集群，由于數(shù)據(jù)是共享的，只需要在邏輯層面設(shè)置被接管數(shù)據(jù)的路徑即可，新節(jié)點(diǎn)在指定的路徑下加載完對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)后，就能對(duì)外提供服務(wù)，整個(gè)過(guò)程可以在分鐘級(jí)完成，同等條件下擴(kuò)容性能提升了百倍以上，可以輕松應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)突增帶來(lái)的負(fù)載性能問(wèn)題。

華為云 MongoDB 社區(qū)增強(qiáng)版擴(kuò)容示意圖

Cloud Native 文檔數(shù)據(jù)庫(kù)，極高性價(jià)比

華為云 MongoDB 社區(qū)增強(qiáng)版的架構(gòu)升級(jí)，包括了計(jì)算（分片）、存儲(chǔ)（分布式存儲(chǔ)池）分離、每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)（分片）互為主備關(guān)系、允許 N-1 個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)（分片）故障、集群高效平緩的橫向擴(kuò)展、更有利磁盤(pán)擴(kuò)容的分布式存儲(chǔ)池等特點(diǎn)，在同等成本下，數(shù)據(jù)庫(kù)整體性能和可用性都得到大幅提升。

在該架構(gòu)下，華為云 MongoDB 社區(qū)增強(qiáng)版相較社區(qū)版的彈性擴(kuò)容能力提升了 100 倍故障重構(gòu)能力和備份恢復(fù)性能提升10倍、讀寫(xiě)性能提升 300%！

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