1 概述
1.1 背景介绍
MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库。由C++语言编写，旨在为Web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。MongoDB是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。 性能调优是一个涉及多个层面的复杂过程，从硬件和操作系统的选择到子系统的设计和算法选择，都需要仔细考虑。在调优过程中，必须遵循一定的原则以确保得到正确的结果。通过本实验，用户可以快速掌握鲲鹏服务器中MongoDB的安装与使用，并对其性能调优有清晰认识。
1.2 适用对象
- 企业
- 个人开发者
- 高校学生
1.3 案例时间
本案例总时长预计60分钟。
1.4 案例流程
说明： ① 自动部署并连接鲲鹏服务器； ② 配置安装环境； ③ 安装MongoDB； ④ 调优指南。
1.5 资源概览
本案例花费总计0元。
| 云主机 | 2vCPUs 4GB | 免费 | 1 |
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2 操作步骤
2.1 自动部署鲲鹏服务器
本案例中，使用云主机提供的鲲鹏沙箱资源，只需要执行简单的自动部署命令即可拉起一台免费的鲲鹏服务器。
hcd deploy –password abcd1234@ –time 3600
命令的参数说明：
- password：password关键字后设置的是鲲鹏服务器的root用户密码，命令中给出的默认为abcd1234@，开发者可以替换成自定义密码（至少8个字符）。
- time：time关键字后面设置的为鲲鹏服务器的可用时间，单位为秒，至少600秒。当前实验预估需要1小时，在命令中申请的时间为60分钟，即3600秒。
2.2 配置安装环境
使用命令登录到鲲鹏服务器，命令如下：
ssh root@鲲鹏云服务器弹性公网IP
停止防火墙。
systemctl stop firewalld.service
关闭防火墙。
systemctl disable firewalld.service
查看防火墙状态。
systemctl status firewalld.service
创建数据目录以存储MongoDB的数据文件。执行如下命令创建数据目录。
mkdir /data
mkdir -p /data/mongo
配置外网Yum源：查看Yum源，可以看到存在外网Yum源（存在后缀为.repo的文件）。
ls /etc/yum.repos.d/
使Yum源生效。
yum clean all
yum makecache
yum list
配置本地Yum源：下载OS镜像文件。（备用下载地址：https://mirrors.huaweicloud.com/centos-vault/altarch/7.6.1810/isos/aarch64/CentOS-7-aarch64-Everything-1810.iso）
wget https://dtse-mirrors.obs.cn-north-4.myhuaweicloud.com/case/0013/CentOS-7-aarch64-Everything-1810.iso
挂载OS镜像文件，编辑文件。
mount /root/CentOS-7-aarch64-Everything-1810.iso /mnt
vim /etc/fstab
按“i”进入编辑模式，在文件末尾添加如下信息。输入完成后按“Esc”键，输入 “:wq”，按“Enter”保存并退出编辑。
/root/CentOS-7-aarch64-Everything-1810.iso /mnt iso9660 loop 0 0
备份Yum源。
cd /etc/yum.repos.d
mkdir bak
mv *.repo bak
配置本地Yum源。
cd /etc/yum.repos.d
vim local.repo
按“i”进入编辑模式，在文件末尾添加如下信息。输入完成后按“Esc”键，输入 “:wq”，按“Enter”保存并退出编辑。
[local]
name=local.repo
baseurl=file:///mnt
enabled=1
gpgcheck=0
查看local.repo文件。
cat local.repo
使Yum源生效。
yum clean all
yum makecache
yum list
2.3 安装MongoDB
本文以MongoDB 4.0.12版本为例通过RPM包安装MongoDB和MongoDB Tools的操作步骤。 安装依赖包。
cd ~
yum -y install python2 python2-setuptools python2-devel net-tools
切换到“/root”目录下，分别下载MongoDB和MongoDB Tools的RPM包。
cd /root
wget https://mirrors.huaweicloud.com/kunpeng/yum/el/7/aarch64/Packages/database/mongo-4.0.12-1.el7.aarch64.rpm –no-check-certificate
wget https://mirrors.huaweicloud.com/kunpeng/yum/el/7/aarch64/Packages/database/mongodb-tools-4.0.6-1.aarch64.rpm –no-check-certificate
安装MongoDB和MongoDB Tools的RPM包。
rpm -ivh mongo-4.0.12-1.el7.aarch64.rpm
rpm -ivh mongodb-tools-4.0.6-1.aarch64.rpm
查看安装后的MongoDB和MongoDB Tools的RPM包和路径。
rpm -qa | grep mongo-4.0.12
rpm -qa | grep mongodb-tools-4.0.6-1
ll /usr/local/mongo/bin/
ll /usr/local/mongodb-tools/bin/
查看MongoDB版本。
cd ~
find / -name mongod
/usr/local/mongo/bin/mongod –version
修改MongoDB的配置文件，删除并新建“/etc/mongodb.cnf”文件。
rm -f /etc/mongodb.cnf
vim /etc/mongodb.cnf
按“i“进入编辑模式，添加如下内容，添加完成后按“Esc”键，输入“:wq”，按“Enter”保存并退出编辑。
dbpath=/data/mongo
logpath=/data/mongo/mongo.log
logappend=true
port=27017
fork=true
auth=false
bind_ip=0.0.0.0
配置文件参数说明：
- dbpath代表数据文件存放目录。
- logpath代表日志文件存放目录。
- logappend=true代表日志以追加的形式添加。
- port代表端口号。
- fork=true代表以守护程序的方式启用，即在后台运行。
- auth=false代表连接数据库不需要验证用户名和密码。
- bind_ip代表可以访问的地址。127.0.0.1表示自己访问，0.0.0.0 表示所有人都能访问。
启动MongoDB数据库，使用配置文件启动MongoDB数据库。
nohup /usr/local/mongo/bin/mongod -f /etc/mongodb.cnf &
确认MongoDB数据库进程是否正常启动，可以看到数据库进程ID为2995且已正常启动。
ps -ef | grep mongod
查看MongoDB数据库的监测端口，在本例中MongoDB数据库的监测端口为27017。
netstat -anpt
登录MongoDB数据库并验证数据库是否可以正常运行。
cd /usr/local/mongo/bin
./mongo
查看当前存在的数据库，并输入“exit“退出。
show dbs
验证MongoDB Tools中的命令是否正常，进入MongoDB Tools的bin目录。
cd /usr/local/mongodb-tools/bin/
验证MongoDB Tools命令是否正常。本文以mongorestore和mongoreplay为例进行说明。
./mongorestore –version
./mongorestore –help
./mongoreplay –version
./mongoreplay –help
2.4 调优指南
2.4.1 缓存参数调优
编辑文件，按“i“进入编辑模式，将“vm.swappiness = 0“ 修改为“vm.swappiness = 1“，修改完成后按“Esc”键，输入“:wq”，按“Enter”保存并退出编辑。
vim /etc/sysctl.conf
原理：vm.swappiness值越大，越积极使用交换分区；值越小，越积极使用内存，将值设置为“1”，以减少交换分区的使用。 
执行如下命令使修改生效。
sysctl -p
将dirty_ratio参数设置为“5“，表示内存里的脏数据百分比不能超过这个值。
echo 5 > /proc/sys/vm/dirty_ratio
2.4.2 数据库参数调优
通过调整数据库的配置参数，可以有效提升数据库的性能和可靠性（根据实际需求设计即可）。 请参见下表修改数据库的配置文件。配置文件默认为“/etc/mongodb.cnf”，修改配置文件后需重启数据库生效。
| acheSizeGB | cacheSizeGB参数控制WiredTiger引擎使用内存上限。 | 如果一台机器只部署一个MongoDB，建议设置成内存的60%。 |
| Oplog | Oplog用于MongoDB的复制。 | 建议大小设置为可用disk空间的5%。 |
| commitIntevalMs | 控制MongoDB的journal日志刷新。 | 建议使用默认值，值越大，性能越好，但数据丢失可能性更大。 |
| syncPeriodSecs | 控制flush到磁盘的时间间隔。 | 建议使用默认值，值越大，性能越好，但影响数据库可靠性。 |
| noprealloc | 是否启用数据文件预分配。 | 建议设置为true。 |
| noscripting | 是否启用脚本引擎。 | 建议设置为true。 |
| notablescan | 是否允许表扫描。 | 建议设置为true。 |
2.4.3 客户端优化
编辑文件。
vim /etc/sysctl.conf
按“i”进入编辑模式，在末尾追加以下内容。
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.core.somaxconn = 65535
net.core.netdev_max_backlog = 8096
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 3000
参数说明：
| net.ipv4.tcp_tw_reuse | 允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接 0：关闭（default）1：开启 |
| net.ipv4.ip_local_port_range | 用于向外连接的端口范围 |
| net.core.somaxconn | 定义了系统中每一个端口最大的监测队列的长度，这是个全局的参数，默认值为128 |
| net.core.netdev_max_backlog | 每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许送到队列的数据包的最大数目 |
| net.ipv4.tcp_max_syn_backlog | 表示那些尚未收到客户端确认信息的连接（SYN消息）队列的长度，默认为1024，加大队列长度为262144，可以容纳更多等待连接的网络连接数 |
| net.ipv4.tcp_keepalive_time | 表示如果套接字由本端要求关闭，这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2状态的时间，默认为2小时 |
| net.ipv4.tcp_fin_timeout | 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭 |
| net.ipv4.tcp_max_tw_buckets | 表示系统同时保持TIME_WAIT sockets的最大数量，默认为180000 |
追加完成后按“Esc”键，输入“:wq”，按“Enter”保存并退出编辑。执行以下使修改结果立即生效。
sysctl -p
至此，鲲鹏BoostKit之MongoDB安装与调优全部完成。
