mongodb 对内存的占用监控 ——mongostat,linux系统可用的内存是free + buffers + cached

刚开始使用mongodb的时候，不太注意mongodb的内存使用，但通过查资料发现mongodb对内存的占用是巨大的，在本地测试服务器中，8G的内存居然被占用了45%。汗呀。 
本文就来剖析一下mongodb对内存的具体使用方法，以及生产环境针对mongodb占大量内存的问题的解决。 
先看一个MongoDB服务器的top命令结果 
shell> top -p $(pidof mongod) 
Mem:  32872124k total, 30065320k used,  2806804k free,   245020k buffers 
Swap:  2097144k total,      100k used,  2097044k free, 26482048k cached 
VIRT  RES  SHR %MEM 
1892g  21g  21g 69.6

或者 先top后，然后 shift+m 把当前进场按占用内存的多少排序。看看你的mongodb能占用多少内存。

先了解一下linux对内存的管理方式： 
在Linux里（别的系统也差不多），内存有物理内存和虚拟内存之说，物理内存是什么自然无需解释，虚拟内存实际是物理内存的抽象，多数情况下，出于方便性的考虑，程序访问的都是虚拟内存地址，然后操作系统会把它翻译成物理内存地址。 
很
多人会把虚拟内存和Swap混为一谈，实际上Swap只是虚拟内存引申出的一种技术而已：操作系统一旦物理内存不足，为了腾出内存空间存放新内容，就会把
当前物理内存中的内容放到交换分区里，稍后用到的时候再取回来，需要注意的是，Swap的使用可能会带来性能问题，偶尔为之无需紧张，糟糕的是物理内存和
交换分区频繁的发生数据交换，这被称之为Swap颠簸，一旦发生这种情况，先要明确是什么原因造成的，如果是内存不足就好办了，加内存就可以解决，不过有
的时候即使内存充足也可能会出现这种问题，比如MySQL就有可能出现这样的情况，解决方法是限制使用Swap： 
shell> sysctl -w vm.swappiness=0 
查看内存情况最常用的是free命令： 
shell> free -m 
             total       used       free     shared    buffers     cached 
Mem:         32101      29377       2723          0        239      25880 
-/+ buffers/cache:       3258      28842 
Swap:         2047          0       2047 
新
手看到used一栏数值偏大，free一栏数值偏小，往往会认为内存要用光了。其实并非如此，之所以这样是因为每当我们操作文件的时候，Linux都会尽
可能的把文件缓存到内存里，这样下次访问的时候，就可以直接从内存中取结果，所以cached一栏的数值非常的大，不过不用担心，这部分内存是可回收的，
操作系统会按照LRU算法淘汰冷数据。除了cached，还有一个buffers，它和cached类似，也是可回收的，不过它的侧重点在于缓解不同设备
的操作速度不一致造成的阻塞，这里就不多做解释了。 
知道了原理，我们就可以推算出系统可用的内存是free + buffers + cached： 
shell> echo "2723 + 239 + 25880" | bc -l 
28842 
至于系统实际使用的内存是used – buffers – cached： 
shell> echo "29377 - 239 - 25880" | bc -l 
3258 
除了free命令，还可以使用sar命令： 
shell> sar -r 
kbmemfree kbmemused  %memused kbbuffers  kbcached 
  3224392  29647732     90.19    246116  26070160 
  3116324  29755800     90.52    245992  26157372 
  2959520  29912604     91.00    245556  26316396 
  2792248  30079876     91.51    245680  26485672 
  2718260  30153864     91.73    245684  26563540

shell> sar -W 
pswpin/s pswpout/s 
    0.00      0.00 
    0.00      0.00 
    0.00      0.00 
    0.00      0.00 
    0.00      0.00 
希望你没有被%memused吓到，如果不幸言中，请参考free命令的解释。

接着咱们分析一下mongodb是怎么使用内存的：

目
前，MongoDB使用的是内存映射存储引擎，它会把磁盘IO操作转换成内存操作，如果是读操作，内存中的数据起到缓存的作用，如果是写操作，内存还可以
把随机的写操作转换成顺序的写操作，总之可以大幅度提升性能。MongoDB并不干涉内存管理工作，而是把这些工作留给操作系统的虚拟缓存管理器去处理，
这样的好处是简化了MongoDB的工作，但坏处是你没有方法很方便的控制MongoDB占多大内存，事实上MongoDB会占用所有能用的内存，所以最
好不要把别的服务和MongoDB放一起。

有时候，即便MongoDB使用的是64位操作系统，也可能会遭遇臭名昭著的OOM问题，出现这种情况，多半是因为限制了虚拟内存的大小所致，可以这样查看当前值：

shell> ulimit -a | grep 'virtual' 
多数操作系统缺省都是把它设置成unlimited的，如果你的操作系统不是，可以这样修改：

shell> ulimit -v unlimited 
不过要注意的是，ulimit的使用是有上下文的，最好放在MongoDB的启动脚本里。

有
时候，出于某些原因，你可能想释放掉MongoDB占用的内存，不过前面说了，内存管理工作是由虚拟内存管理器控制的，所以通常你只能通过重启服务来释放
内存，你一定不齿于这样的方法，幸好可以使用MongoDB内置的closeAllDatabases命令达到目的：

mongo> use admin 
mongo> db.runCommand({closeAllDatabases:1}) 
另外，通过调整内核参数drop_caches也可以释放缓存：

shell> sysctl -w vm.drop_caches=1 
平时可以通过mongo命令行来监控MongoDB的内存使用情况，如下所示：

mongo> db.serverStatus().mem: 
{ 
    "resident" : 22346, 
    "virtual" : 1938524, 
    "mapped" : 962283 
} 
还可以通过mongostat命令来监控MongoDB的内存使用情况，如下所示： 
shell> mongostat 
mapped  vsize    res faults 
  940g  1893g  21.9g      0 
  940g  1893g  21.9g      0 
  940g  1893g  21.9g      0 
  940g  1893g  21.9g      0 
  940g  1893g  21.9g      0

其中内存相关字段的含义是： 
mapped：映射到内存的数据大小 
visze：占用的虚拟内存大小 
res：实际使用的内存大小 
注：如果操作不能再内存中完成，结果faults列的数值不会是0，视大小可能有性能问题。