當(dāng)MongoDB于2009年出現(xiàn)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)正處于十字路口。20多年來(lái)，Oracle、SQL Server和MySQL等關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)一直主導(dǎo)著數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)。這些數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系數(shù)據(jù)模型、SQL語(yǔ)言和“ACID”事務(wù)，一起成為改變現(xiàn)代商業(yè)應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)革命。但到了2005年左右，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)顯然無(wú)法滿足Web應(yīng)用程序的永遠(yuǎn)在線、全球可擴(kuò)展的新型需求。這些“Web 2.0”應(yīng)用程序需要新的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。
到2010年，出現(xiàn)了大量非關(guān)系型“NoSQL”系統(tǒng)—Hadoop、HBase、Cassandra等。在這些非關(guān)系型“新貴”中，MongoDB幾乎是最成功的。在撰寫本文時(shí)，MongoDB是排名前五的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之一。在前五名中，只有MongoDB基于21世紀(jì)的技術(shù)，其他4個(gè)（Oracle、MySQL、SQL Server和Postgres）都起源于20世紀(jì)80年代和90年代。
MongoDB的成功可以歸因于許多因素，例如，遵循面向?qū)ο蟮木幊谭妒揭约芭c現(xiàn)代DevOps實(shí)踐的兼容性。總的來(lái)說(shuō)，MongoDB之所以蓬勃發(fā)展，是因?yàn)樗�讓開發(fā)人員更輕松。然而，在過(guò)去幾年中，我們已經(jīng)看到MongoDB從“由開發(fā)人員為開發(fā)人員服務(wù)”的數(shù)據(jù)庫(kù)升級(jí)為支持新一代關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)的平臺(tái)，適用于越來(lái)越廣泛的企業(yè)。
隨著MongoDB的成熟以及在企業(yè)應(yīng)用上的擴(kuò)展，性能管理變得越來(lái)越重要。眾所周知，性能不佳的客戶應(yīng)用程序?qū)τ诋?dāng)今的在線企業(yè)來(lái)說(shuō)可能是致命的。例如，當(dāng)網(wǎng)頁(yè)的加載時(shí)間從1s增加到5s時(shí)，用戶放棄瀏覽該頁(yè)面的概率會(huì)增加90%，這會(huì)直接影響在線收入。由于數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行大量的磁盤IO操作和數(shù)據(jù)處理，因此數(shù)據(jù)庫(kù)通常是導(dǎo)致性能不佳的根本原因。
此外，在云中，性能管理就是成本管理：性能不佳的數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)消耗不必要的CPU、內(nèi)存和IO資源，而這些資源需要支付費(fèi)用�；◣滋鞎r(shí)間調(diào)優(yōu)基于MongoDB的大型云應(yīng)用程序可能會(huì)節(jié)省數(shù)十萬(wàn)美元的托管費(fèi)用。
事實(shí)上，我們甚至可以說(shuō)性能管理是出于對(duì)環(huán)境的考慮。為繁忙的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器供電不僅耗費(fèi)金錢，還會(huì)產(chǎn)生溫室氣體。減少家庭能源消耗是一項(xiàng)社會(huì)責(zé)任，降低數(shù)據(jù)中心的能耗也同樣重要。調(diào)優(yōu)不當(dāng)?shù)腗ongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)就像調(diào)優(yōu)不當(dāng)?shù)钠�車，�?huì)適得其反：它可以讓你從A到B，但會(huì)花費(fèi)更多的汽油，并對(duì)環(huán)境造成更嚴(yán)重的損害。
我們?cè)噲D制作一本連貫而全面的MongoDB調(diào)優(yōu)手冊(cè)，本書就是一次嘗試。為此，我們制定了以下目標(biāo)：
為MongoDB性能調(diào)優(yōu)提供一種方法論，系統(tǒng)而有效地解決性能問(wèn)題。特別是，這種方法論試圖先于癥狀來(lái)定位原因。
解決MongoDB性能管理各方面的問(wèn)題，從數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)到應(yīng)用程序代碼的調(diào)整，再到服務(wù)器和集群優(yōu)化。
高度關(guān)注調(diào)優(yōu)相關(guān)的基本技能。基本技能是顯著提升性能不可或缺的能力，如果不能很好地掌握，則通常會(huì)限制由應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)而獲得的好處。
本書結(jié)構(gòu)
本書分為以下幾個(gè)主要部分：
第1～3章介紹方法和工具。在這幾章中，我們描述了一種性能調(diào)優(yōu)方法論，它為調(diào)優(yōu)MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)提供了最有效的手段。我們還提供了一些關(guān)于MongoDB架構(gòu)和工具的背景知識(shí)，這些工具是MongoDB提供的，用于調(diào)查、監(jiān)控和診斷MongoDB的性能。
第4章和第5章介紹應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。在這里，我們介紹了開發(fā)高效文檔模型和為MongoDB集合建立索引的基礎(chǔ)知識(shí)。
第6～10章介紹應(yīng)用程序代碼的優(yōu)化。調(diào)整應(yīng)用程序代碼通�？梢燥@著提升數(shù)據(jù)庫(kù)性能，并且這應(yīng)該在調(diào)整服務(wù)器或集群配置之前解決。我們將研究如何優(yōu)化MongoDB的f?ind()語(yǔ)句、聚合管道和數(shù)據(jù)操作語(yǔ)句。
第11～14章討論MongoDB服務(wù)器及其運(yùn)行硬件的優(yōu)化。我們將解釋如何優(yōu)化內(nèi)存以避免IO、如何優(yōu)化無(wú)法阻止的IO，以及如何配置高效的MongoDB集群。
讀者對(duì)象
本書適用于對(duì)提高M(jìn)ongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)性能或提高依賴該數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用程序的性能感興趣的人，包括應(yīng)用程序架構(gòu)師、開發(fā)人員和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員。
盡管本書提出了一種連貫且符合邏輯的數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)優(yōu)方法，但并非本書的所有部分都對(duì)所有讀者有同樣的吸引力。例如，開發(fā)人員可能會(huì)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用程序代碼部分比IO優(yōu)化部分對(duì)他更有幫助。同樣，無(wú)法訪問(wèn)應(yīng)用程序代碼的數(shù)據(jù)庫(kù)管理員可能會(huì)發(fā)現(xiàn)服務(wù)器優(yōu)化部分更有用。
每個(gè)讀者都可以選擇跳過(guò)自己不感興趣的內(nèi)容。然而，我們要強(qiáng)調(diào)的是，本書主張的是在緩解癥狀之前定位性能問(wèn)題的根本原因。在使用后面章節(jié)（例如第12章）中的方法時(shí)，我們假設(shè)你已經(jīng)執(zhí)行了前面章節(jié)（例如第5章）中概述的處理方法。
我們希望這本書適合那些對(duì)MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)比較陌生的人閱讀，所以也簡(jiǎn)要地解釋了關(guān)鍵概念和MongoDB架構(gòu)。但前提是你對(duì)MongoDB和JavaScript編程語(yǔ)言有一定的了解。
腳本和示例數(shù)據(jù)
本書使用各種腳本來(lái)報(bào)告MongoDB的性能。所有這些腳本都可以在GitHub上找到，網(wǎng)址為https://github.com/gharriso/MongoDBPerformanceTuningBook。
主腳本mongoTuning.js提供從MongoDB shell會(huì)話中訪問(wèn)所有這些腳本的權(quán)限。要在MongoDB shell中使用這些腳本，只需以腳本名稱為參數(shù)發(fā)出Mongo命令并添加--shell選項(xiàng)即可，例如：

這些示例也可以在GitHub存儲(chǔ)庫(kù)中的examples文件夾下找到。這些示例使用的數(shù)據(jù)以壓縮轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件的形式存儲(chǔ)在sampleData文件夾中。有關(guān)如何加載數(shù)據(jù)的說(shuō)明詳見同一文
件夾。