排查DDS实例CPU使用率高的问题

使用文档数据库服务时，如果您的CPU使用率很高或接近100%，会导致数据读写处理缓慢，从而影响业务正常运行。

本章节帮助您分析数据库正在执行的请求和数据库慢请求，经过分析优化后，使得数据库的查询相对合理，所有的请求都高效使用了索引，从而排查文档数据库服务CPU使用率高的问题。

分析DDS数据库正在执行的请求

通过Mongo Shell连接DDS实例。
开通公网访问的实例
具体请参见：
未开通公网访问的实例
具体请参见：

执行以下命令，查看数据库当前正在执行的操作。

db.currentOp()

回显如下：

{
        "raw" : {
                "shard0001" : {
                        "inprog" : [
                                {
                                        "desc" : "StatisticsCollector",
                                        "threadId" : "140323686905600",
                                        "active" : true,
                                        "opid" : 9037713,
                                        "op" : "none",
                                        "ns" : "",
                                        "query" : {
 
                                        },
                                        "numYields" : 0,
                                        "locks" : {
 
                                        },
                                        "waitingForLock" : false,
                                        "lockStats" : {
 
                                        }
                                },
                                {
                                        "desc" : "conn2607",
                                        "threadId" : "140323415066368",
                                        "connectionId" : 2607,
                                        "client" : "172.16.36.87:37804",
                                        "appName" : "MongoDB Shell",
                                        "active" : true,
                                        "opid" : 9039588,
                                        "secs_running" : 0,
                                        "microsecs_running" : NumberLong(63),
                                        "op" : "command",
                                        "ns" : "admin.",
                                        "query" : {
                                                "currentOp" : 1
                                   },
                                        "numYields" : 0,
                                        "locks" : {
 
                                        },
                                        "waitingForLock" : false,
                                        "lockStats" : {
 
                                        }
                                }
                        ],
                        "ok" : 1
                },
    ...
}

client：发起请求的客户端。
opid：操作的唯一标识符。
secs_running：该操作已经执行的时间，单位：秒。如果该字段返回的值特别大，需要查看请求是否合理。
microsecs_running：该操作已经执行的时间，单位：微秒。如果该字段返回的值特别大，需要查看请求是否合理。
op：操作类型。通常是query、insert、update、delete、command中的一种。
ns：操作目标集合。
其他参数详见db.currentOp()命令官方文档。

根据命令执行结果，分析是否有异常耗时的请求正在执行。
如果业务日常运行的CPU使用率不高，由于执行某一操作使得CPU使用率过高，导致业务运行缓慢，该场景下，您需要关注执行耗时久的请求。

如果发现异常请求，您可以找到该请求对应的opid，执行db.killOp(opid)命令终止该请求。

分析DDS数据库的慢请求

文档数据库服务默认开启了慢请求Profiling ，系统自动将请求时间超过100ms的执行情况记录到对应数据库下的“system.profile”集合中。

通过Mongo Shell连接DDS实例。
开通公网访问的实例
具体请参见：
未开通公网访问的实例
具体请参见：
执行以下命令，进入指定数据库，以“test”为例。
use test
查看是否生成慢sql集合“system.profile”。
show collections;
- 回显中有“system.profile”，说明产生了慢SQL，继续执行下一步。
```
mongos> show collections
system.profile
test
```
- 回显中没有“system.profile”，说明未产生慢SQL，该数据库不涉及慢请求分析。
```
mongos> show collections
test
```
查看数据下的慢请求日志。
db.system.profile.find().pretty()

分析慢请求日志，查找CPU使用率升高的原因。

下面是某个慢请求日志示例，可查看到该请求进行了全表扫描，扫描了1561632个文档，没有通过索引进行查询。

{
        "op" : "query",
        "ns" : "taiyiDatabase.taiyiTables$10002e",
        "query" : {
                "find" : "taiyiTables",
                "filter" : {
                        "filed19" : NumberLong("852605039766")
                },
                "shardVersion" : [
                        Timestamp(1, 1048673),
                        ObjectId("5da43185267ad9c374a72fd5")
                ],
                "chunkId" : "10002e"
        },
        "keysExamined" : 0,
        "docsExamined" : 1561632,
        "cursorExhausted" : true,
        "numYield" : 12335,
        "locks" : {
                "Global" : {
                        "acquireCount" : {
                                "r" : NumberLong(24672)
                        }
                },
                "Database" : {
                        "acquireCount" : {
                                "r" : NumberLong(12336)
                        }
                },
                "Collection" : {
                        "acquireCount" : {
                                "r" : NumberLong(12336)
                        }
                }
        },
        "nreturned" : 0,
        "responseLength" : 157,
        "protocol" : "op_command",
        "millis" : 44480,
        "planSummary" : "COLLSCAN",
        "execStats" : {
              "stage" : "SHARDING_FILTER",                                                                                                                                       [3/1955]
                "nReturned" : 0,
                "executionTimeMillisEstimate" : 43701,
                "works" : 1561634,
                "advanced" : 0,
                "needTime" : 1561633,
                "needYield" : 0,
                "saveState" : 12335,
                "restoreState" : 12335,
                "isEOF" : 1,
                "invalidates" : 0,
                "chunkSkips" : 0,
                "inputStage" : {
                        "stage" : "COLLSCAN",
                        "filter" : {
                                "filed19" : {
                                        "$eq" : NumberLong("852605039766")
                                }
                        },
                        "nReturned" : 0,
                        "executionTimeMillisEstimate" : 43590,
                        "works" : 1561634,
                        "advanced" : 0,
                        "needTime" : 1561633,
                        "needYield" : 0,
                        "saveState" : 12335,
                        "restoreState" : 12335,
                        "isEOF" : 1,
                        "invalidates" : 0,
                        "direction" : "forward",
                        "docsExamined" : 1561632
                }
        },
        "ts" : ISODate("2019-10-14T10:49:52.780Z"),
        "client" : "172.16.36.87",
        "appName" : "MongoDB Shell",
        "allUsers" : [
                {
                        "user" : "__system",
                        "db" : "local"
                }
        ],
       "user" : "__system@local"
}

在慢请求日志中，您需要重点关注以下关键字。

全集合（全表）扫描：COLLSCAN
当一个操作请求（如query、update、delete）需要全表扫描时，将大量占用CPU资源。在查看慢请求日志时，发现COLLSCAN关键字，很可能是这些查询占用了CPU资源。

如果该类操作请求较为频繁，建议您对查询的字段建立索引进行优化。
全集合（全表）扫描：docsExamined
通过查看参数“docsExamined”的值，可以查看一个查询扫描了多少文档。该值越大，请求的CPU使用率越高。
不合理的索引：IXSCAN、keysExamined

索引不是越多越好，过多索引会影响写入和更新的性能。

如果您的应用偏向于写操作，建立索引可能会降低写操作的性能。

通过查看参数“keysExamined”的值，可以查看一个使用了索引的查询，扫描了多少条索引。该值越大，请求的CPU使用率越高。

如果索引建立不太合理，或者匹配的结果很多。该场景下，即便使用了索引，请求的CPU使用率也不会降低很多，执行的速度也会很慢。

示例：对于某个集合的数据，a字段的取值很少（只有1和2），而b字段的取值很多。
```
{ a: 1, b: 1 }
{ a: 1, b: 2 }
{ a: 1, b: 3 }
......
{ a: 1, b: 100000} 
{ a: 2, b: 1 }
{ a: 2, b: 2 }
{ a: 2, b: 3 }
......
{ a: 1, y: 100000}
```
如下所示，要实现 {a: 1, b: 2} 这样的查询。
```
db.createIndex( {a: 1} )         效果不好，因为a相同取值太多
```
```
db.createIndex( {a: 1, b: 1} )   效果不好，因为a相同取值太多
```
```
db.createIndex( {b: 1 } )        效果好，因为b相同取值很少
```
```
db.createIndex( {b: 1, a: 1 } )  效果好，因为b相同取值少
```
关于{a: 1}与{b: 1, a: 1}的区别，可参考官方文档。
大量数据排序：SORT、hasSortStage
当查询请求中包含排序时， “system.profile”集合中的参数“hasSortStage”的值为“true”。如果排序无法通过索引实现，将在查询结果中进行排序。由于排序将占用大量CPU资源，该场景下，需要通过对经常排序的字段建立索引进行优化。

当您在“system.profile”集合中发现SORT关键字时，可以考虑通过索引来优化排序。

其他操作如建立索引、Aggregation（遍历、查询、更新、排序等动作的组合）也可能占用大量CPU资源，但本质上也适用以上几种场景。更多Profiling的设置，请参见官方文档。

分析服务能力

经过前面数据库正在执行的请求和慢请求的分析和优化，所有的请求都使用了合理的索引，CPU的使用率相对趋于稳定。如果经过前面的分析排查，CPU使用率任然居高不下，则可能是因为当前实例已达到性能瓶颈，不能满足业务需要，此时您可以通过如下方法解决。

通过查看监控信息分析实例资源的使用情况，详情请参见查看监控指标。
对DDS进行规格变更或者添加分片数量。

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