关于MongoDB谨防索引seek的效率问题详析

背景

最近线上的一个工单分析服务一直不大稳定，监控平台时不时发出数据库操作超时的告警。

运维兄弟沟通后，发现在每天凌晨1点都会出现若干次的业务操作失败，而数据库监控上并没有发现明显的异常。

在该分析服务的日志中发现了某个数据库操作产生了 SocketTimeoutException。

开发同学一开始希望通过调整 MongoDB Java Driver 的超时参数来规避这个问题。
但经过详细分析之后，这样是无法根治问题的，而且超时配置应该如何调整也难以评估。

下面是关于对这个问题的分析、调优的过程。

初步分析

从出错的信息上看，是数据库的操作响应超时了，此时客户端配置的 SocketReadTimeout 为 60s。
那么，是什么操作会导致数据库 60s 还没能返回呢？

业务操作

左边的数据库是一个工单数据表(t_work_order)，其中记录了每张工单的信息，包括工单编号(oid)、最后修改时间(lastModifiedTime)

分析服务是Java实现的一个应用程序，在每天凌晨1:00 会拉取出前一天修改的工单信息(要求按工单号排序)进行处理。

由于工单表非常大(千万级)，所以在处理时会采用分页的做法(每次取1000条)，使用按工单号翻页的方式：

第一次拉取

db.t_work_order.find({  "lastModifiedTime":{   $gt: new Date("2019-04-09T09:44:57.106Z"),   $lt: new Date("2019-04-09T10:44:57.106Z")},   "oid": {$exists: true}})  .sort({"oid":1}).limit(1000)

第二次拉取，以第一次拉取的最后一条记录的工单号作为起点

db.t_work_order.find({  "lastModifiedTime":{   $gt: new Date("2019-04-09T09:44:57.106Z"),   $lt: new Date("2019-04-09T10:44:57.106Z")},   "oid": {$exists: true, $gt: "VXZ190"}})  .sort({"oid":1}).limit(1000)..

根据这样的查询，开发人员给数据表使用的索引如下：

db.t_work_order.ensureIndexes({  "oid" : 1,  "lastModifiedTime" : -1})

尽管该索引与查询字段基本是匹配的，但在实际执行时却表现出很低的效率：
第一次拉取时间非常的长，经常超过60s导致报错，而后面的拉取时间则会快一些

为了精确的模拟该场景，我们在测试环境中预置了小部分数据，对拉取记录的SQL执行Explain:

db.t_work_order.find({  "lastModifiedTime":{   $gt: new Date("2019-04-09T09:44:57.106Z"),   $lt: new Date("2019-04-09T10:44:57.106Z")}  "oid": {$exists: true}})  .sort({"oid":1}).limit(1000)  .explain("executionStats")

输出结果如下

"nReturned" : 1000,
"executionTimeMillis" : 589,
"totalKeysExamined" : 136661,
"totalDocsExamined" : 1000,

...

"indexBounds" : {
    "oid" : [
        "[MinKey, MaxKey]"
    ],
    "lastModifiedTime" : [
        "(new Date(1554806697106), new Date(1554803097106))"
    ]
},
"keysExamined" : 136661,
"seeks" : 135662,

在执行过程中发现，检索1000条记录，居然需要扫描 13.6 W条索引项！