MongoDB shardingC10Kとの戦い

－2 －

Shardingおさらい

－3 －

Simple case

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

－4 －

Simple case

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Give me DATA_A !

－5 －

Simple case

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Where is the DATA_A ?

Give me DATA_A !

－6 －

Simple case

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Give me DATA_A !

Shard1 is saving it !

－7 －

Simple case

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Give me DATA_A !

Give me DATA_A !

－8 －

Simple case

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Give me DATA_A !

This is DATA_A.

－9 －

Simple case

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

clientThis is DATA_A.

－10 －

Connection pool

－11 －

Connection pool

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Used connection is pooled !

－12 －

Connection pool

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Give me DATA_A !

Used connection is pooled !

－13 －

Connection pool

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Give me DATA_A !

shard1のコネクションが再利用できそう

－14 －

Connection pool

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Give me DATA_A !

Give me DATA_A !

－15 －

Connection pool

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Give me DATA_A !

This is DATA_A.

－16 －

Connection pool

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

This is DATA_A.

－17 －

New connection

－18 －

Busy case

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Give me DATA_A !

Give me DATA_A !

－19 －

Busy case

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

Give me DATA_A !

shard1 へのコネクションは既にあるが 今は利用中で使えない！

なので新たに１本コネクションを張る

－20 －

Busy case

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

－21 －

recapitulation

■ mongosの役割● mongsはクエリーをプロキシし問題を解決してくれる。● スター型接続になるのでC10K対策にもなる。● mongos - mongod(shard)間のコネクションをプールし性能向上● プールするコネクション数は最大同時クエリー数（＋α）

α ＝ mongodの生死チェックの為のコネクションも別途張る

　　

－22 －

recapitulation

■ mongosの役割● mongsはクエリーをプロキシし問題を解決してくれる。● スター型接続になるのでC10K対策にもなる。● mongos - mongod(shard)間のコネクションをプールし性能向上● プールするコネクション数は最大同時クエリー数（＋α）

α ＝ mongodの生死チェックの為のコネクションも別途張る

いい感じジャン！　　

－23 －

戦いが始まる...

－24 －

お客が増えたら？

－25 －

There are alot of clients

shard1

mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

－26 －

レプリカ無いと怖いよね...

－27 －

Keep availability !

shard1

mongod mongod mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

－28 －

やっぱshard足んね...

－29 －

shard3 shard4 shard5

Enough ?

shard1

mongod mongod mongod

shard2

client host

httpd httpd httpd httpd

mongosmongos

httpd httpd httpd

server

client

－30 －

How to operate shardingそもそもshardingを組むという事はそれなりの規模のデータやトラフィックを扱っている

のでC10K対策は避けては通れない。

■Shardingシステムは

接続数の爆発との戦い！！！■mongod最大コネクション数 = 20000

● 制限値を超える接続は拒否されるので一発レッド（サービス停止）● 一見充分な値だが現在のWEBでは簡単に超え得る– PHP on apache(MAX_CLIENT=500) × 4台 がフル稼働で超える計算– 実際は5000クライアント程度でも簡単に超える。※後述

● 最近のLinuxのTCPバッファデフォルトサイズから考える read (rmem) = 16k , write (wmem) = 85k

101k × 20000 = 2G強妥当な設計ではあるが安心はできない

－31 －

コネクション数爆発

－32 －

Connection inflation

shard1

mongod

shard2

client host

httpd

mongosmongos

server

client

Give me DATA_A !

－33 －

shard1

mongod

shard2

client host

httpd

mongosmongos

server

client

Give me DATA_A !

Connection inflation

Give me DATA_A !

－34 －

shard1

mongod

shard2

client host

httpd

mongosmongos

server

client

Time out (TT;

Give me DATA_A !

Connection inflation

－35 －

shard1

mongod

shard2

client host

httpd

mongosmongos

server

client

Give me DATA_A !!!

Give me DATA_A !

前回使ったshard1へのコネクションはまだ使えない なので新たに１本コネクションを張る必要がある

Connection inflation

－36 －

shard1

mongod

shard2

client host

httpd

mongosmongos

server

client

Give me DATA_A !Give me DATA_A !

Connection inflation

Give me DATA_A !!!

－37 －

shard1

mongod

shard2

client host

httpd

mongosmongos

server

client

Give me DATA_A !

Connection inflation

Time out (TT;

Give me DATA_A !

－38 －

Connection inflation

shard1

mongod

shard2

client host

httpd

mongosmongos

server

client

Please give me DATA_A !!!!!!!

Give me DATA_A !Give me DATA_A !Give me DATA_A !

リトライ３回なら

　３コネクション消費する

　勿論mongodに掛ける負荷も３倍

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

－39 －

Connection数が爆発１クライアントでもmongos-mongod間のコネクション数を大量に消費するケースがある。

どの分散システムにも言えるし接続数に限った話でもないが、

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

－40 －

Connection数が爆発１クライアントでもmongos-mongod間のコネクション数を大量に消費するケースがある。

どの分散システムにも言えるし接続数に限った話でもないが、

エラー時のリトライ禁止！　　ちょっぴり負荷が掛かり始めたシステムを

みんなで袋叩きして殺してしまう・・・

リトライして解決なら最初からクライアントが対応してるって。。。

－41 －

How to operate sharding■ 危険なケース

● ピーク時間帯に断続的にslow queryが起きている● クライアントが多く通常時のコネクション数がギリギリだ● リトライしている

　　これらのケースでは障害に至る可能性が特に高い

また明示的なリトライをせずとも、client - mongos間でTIMEOUTしたクエリーで利用したmongos - mongod間コネクションは即座に再利用できない。

　　　　　接続数を完全に見積もり切る事は困難

－42 －

How to operate sharding■ mongs - mongod コネクションプールの問題

● mongos - mongod間の接続数を制御する手段が無い--maxConnsオプションはclient - mongos間のコネクションを扱っている

● mongosは定期的に不必要なコネクションプールを回収するが　　３０分以上使われなかったコネクション限定（hardcode）

　　瞬間負荷で張ったコネクションを長時間保持し続けてしまう

結局、本来必要ない接続を張ってしまう。

最大接続数20000という厳しい制限の元この手の無駄はシステムのスケーラビリティを大きく下げる！！

－43 －

How to operate sharding

■ 接続数不足の対策● 不必要なクライアントを排除

安易にapache MAX_CLIENT=1000とかやらない！（結局普通のアプリはそんなに食えない）

　　通常時mongodの接続数が7000位が安全ギリギリ

● リトライ処理をやめる　システム保全の方が大事！そもそもリトライが成功する確率も低い。

● slow query抑止のチューニング– table scan禁止 (--notablescan)

– M/R 禁止– ピーク時の書き込みを抑止（各種ファイルpreallocateが一番怖い）– shard増やす– etc...

－44 －

　　　　　　　　それでもダメなら、、、

奥の手だ！

－45 －

hack

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－47 －

－48 －

パッチ解説■ 不要コネクションを回収するタイミングを修正

● 1800秒固定→オプションで指定可能● コネクションプール数の最大値を指定可能　必要なコネクションは張るが、指定値以上はプールしなくなる

最小値も指定出来た方が良いんだろうか？　とりあえず今のところ必要なさそう

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補足

■パッチ

https://github.com/crumbjp/mongo/commit/b4a424fe02d7b5410db364b2d71f11ce09fd3fc3

■C10K と スター型接続

http://www.slideshare.net/crumbjp/cockatoo(39p~)