智能工作负载管理

Overview

即使在流量激增和昂贵的查询消耗的资源超出预期时，现代应用程序也必须保持可用。智能工作负载管理 (IWM) 是 MongoDB Atlas 托管的可用性功能，即使在过载情况下，也能让您的集群保持响应和可预测。

当集群接收的操作超过其资源所能处理的范围时，就会发生过载。过载的发展速度可能快于基础设施的扩展速度。即使启用了 自动伸缩，Atlas 也需要时间来预配额外的容量。如果集群以相同的方式处理所有操作，这会打开一个窗口，在此期间集群可能会变得不稳定。IWM 通过实时监控和响应工作负载峰值和资源压力来关闭该窗口。

IWM 是 Atlas 应用于所有运行 MongoDB 9.0 或更高版本的专用集群的过载保护系统。IWM 包括以下保护措施：

• 始终开启的保护会对操作进行排队、减速和优先级排序，以防止它们使集群过载。这些保护构成了抵御过载的基本防线。要了解更多信息，请参阅始终开启的保护。

• 负载削减是一种可选保护，它会拒绝传入的数据库操作以响应持续的过载。要了解更多信息，请参阅负载削减。

Atlas 会根据集群的层级、拓扑结构、MongoDB 版本和负载削减配置，将这些保护措施的子集应用于每个集群。要了解更多信息，请参阅集群和版本要求。

始终开启的保护

“始终开启”保护是 Atlas 应用的一组基本 IWM 保护，旨在吸收过载并保持可用性。这些保护措施始终运行，即使在禁用 负载削减 时也是如此，并且您无法将其关闭。要了解哪些保护措施适用于您的集群，请参阅 集群和版本要求。

• 入口排队：Atlas 在集群中的每个 mongod 进程上运行入口请求速率限制器，该限制器决定了每个进程准许操作执行的速度。当流量激增超过集群的预留容量时，速率限制器会将多余的传入操作添加到入口队列中，而不是让它们与正在运行的操作争夺资源。如果资源使用率持续居高不下，速率限制器会以较慢的速度准许操作，因此会有更多的操作在队列中等待。只有在集群上启用 负载削减 时，速率限制器才会拒绝操作。

  如果您的集群上启用了响应式自动伸缩，Atlas 会使用排队操作的速率来确定何时扩展您的集群。Atlas 在 Atlas 指标中将此速率报告为操作速率限制：排队操作。要了解更多信息，请参阅Atlas 如何扩展集群层。

• 执行控制优先级：在过载期间，Atlas 可以通过降低背景任务和长时间运行操作的优先级，帮助短时间读取和写入继续进行。长时间运行的查询可能会耗时更长，无论其业务重要性如何。在负载较高时，Atlas 会首先减慢耗费、长时间运行或低优先级的操作。

• 缓存驱逐和内存调优：Atlas 会调整集群使用内存和驱逐缓存数据的方式。当内存不足时，集群会以受控方式减慢速度，而不是耗尽内存或反复清除其最需要的数据。

• 连接速率限制：在连接风暴期间，Atlas 以安全速率接纳新的客户端连接，并拒绝多余的连接请求，同时保留现有连接。要了解更多，请参阅 连接速率限制。

• 写入阻塞：在 Atlas Core 集群上，如果主节点 (primary node in the replica set) 的可用磁盘空间严重不足，Atlas 将阻塞副本集上的写入操作。在阻塞写入期间，Atlas 继续提供读取服务。被阻塞的写入操作包括删除操作，因为删除文档可能会暂时增加已使用的磁盘空间。在 分片集群 上，Atlas 仅阻塞路由到受影响分片的写入。

  节点的总磁盘大小决定了 Atlas 应用的阈值。下表列出了每个磁盘大小范围的阈值：

  磁盘总大小	阈值
  8 GiB 到 20 GiB	Atlas 将阻止写入，当可用硬盘空间低于 600 MiB 时。Atlas 在可用硬盘空间超过 900 MiB 时解除写入阻塞。
  20 GiB 到 1.25 TiB	当可用磁盘空间降至总磁盘大小的 4% 以下时，Atlas 会阻塞写入。当可用磁盘空间超过总磁盘大小的 6% 时，Atlas 会解除对写入的阻塞。
  1.257600 TiB 或更大	当可用磁盘空间删除 50 GiB 时，Atlas 会阻止写入。当可用磁盘空间超过 75 GiB 时，Atlas 会解除写入限制。

  要回收磁盘空间，请增加集群存储或启用存储自动伸缩。

  当 Atlas 阻止写入时，Atlas 日志会返回一个 MongoServerError，指示写入被阻止。错误代码和原因取决于集群的特征兼容性版本 (特征兼容性版本)：

  • 对于 特征兼容性版本 为 9.0 或更高版本的集群，日志会返回类似于以下内容的 MongoServerError：Replica set writes blocked, reason: InsufficientDiskSpace。

  • 对于特征兼容性版本早于 9.0 的集群，日志会返回类似于以下内容的 MongoServerError：User writes blocked, reason: DiskUseThresholdExceeded。

  在 Atlas Infinite 集群上，当副本集上的逻辑数据大小接近集群的最大存储限制时，Atlas 会阻止写入。要了解有关 Atlas Infinite 集群存储限制的更多信息，请参阅管理 Atlas Infinite 集群上的存储。

负载分载

负载削减 (Load Shedding) 是一种 IWM 保护机制，它会尽早拒绝传入的数据库操作，以限制其对集群的影响。与 IWM 的 常驻保护 不同，负载削减是可选的，因此您可以控制 Atlas 是否将其应用于您的集群。启用后，负载削减仅在持续过载时才会介入，且是在其他保护措施无法缓解足够压力的情况下。

作为 IWM 常驻保护的一部分，Atlas 会在您集群中的每个 mongod 进程上运行入口请求速率限制器。此速率限制器以受控速率将操作准入到进程中，并将任何到达速度快于此速率的操作请求添加到该进程的入口队列中。

当启用负载削减（Load Shedding）时，Atlas mongod会限制集群中每个 进程的入口队列大小。如果某个进程的队列已满时有操作到达，Atlas 会拒绝该操作并返回过载错误。这可以防止队列在持续过载期间变得过大。

当禁用负载削减时，Atlas 不会限制集群中任何 mongod 进程上的入口队列大小，也不会拒绝任何到达速度快于速率限制器准入速率的操作。在持续过载期间，每个 mongod 进程会继续向其队列添加无限数量的操作，因此操作完成所需的时间会更长。

如果您的集群上启用了响应式自动伸缩，Atlas 会使用负载削减拒绝的操作速率来确定何时扩展您的集群。Atlas 在 Atlas 指标的操作速率限制下将此速率报告为 Rejected Operations。要了解更多信息，请参阅Atlas 如何扩展集群层。

集群和版本要求

智能工作负载管理 (IWM) 在所有运行 MongoDB 9.0 或更高版本的专用集群上处于活动状态。IWM 不适用于免费集群或 Flex 集群。

当集群上启用 IWM 时，Atlas 会根据集群的层级、拓扑结构、MongoDB 版本和负载削减配置应用部分 IWM 保护。下表列出了 Atlas 对 MongoDB 9.0 及更高版本中每个集群层和拓扑结构组合所应用的保护措施：

监控 IWM

Atlas 提供了多个可观测性界面，用于显示 IWM 何时保护您的集群以及 Atlas 延迟或拒绝了哪些操作：

• 要查看 IWM 相关的队列和查询批准指标，请参阅以下 Atlas 指标：

  • 操作速率限制

  • 连接速率限制

• 要配置和查看与 IWM 相关的警报，请参阅“警报条件”文档中的智能工作负载管理。

• 要查看与 IWM 相关的事件（例如负载削减的更改），请参阅查看操作日志。