1. 简介
MongoDB是一个开源、面向文档的NoSQL数据库，它以高效的方式存储和处理大量数据，并且可以扩展到多台服务器上。MongoDB在数据的读写速度、支持的数据类型等方面具有非常优异的表现，这也是为什么越来越多的公司和开发者采用MongoDB作为其首选数据库的原因之一。然而，随着数据量的增多和业务的扩展，对MongoDB内存使用的优化也越来越重要，因为MongoDB非常依赖于内存的使用，如何正确地配置和优化内存使用非常重要。
2. MongoDB内存使用介绍
2.1 面向文档的存储方式
MongoDB是面向文档的数据库，它将数据存储为文档，而不是表或者行。每个文档都是一个键值对（类似于JSON），文档可以包含子文档、数组等复杂的数据结构。每个文档都有一个唯一的ObjectId作为主键，这个ObjectId通常由MongoDB自动生成。
由于MongoDB是面向文档的数据库，因此它在内存使用方面与其他传统的关系型数据库有所不同。在MongoDB中，文档的字段取决于文档的内容，因此大小和结构都可能会不同。此时使用适当的索引可以优化查询性能。
2.2 内存使用适当扩展
MongoDB依赖于内存的使用，因为MongoDB缓存数据并在查询时使用缓存。当MongoDB发现内存中没有缓存的数据时，它会调用硬盘上的数据，这将导致性能下降。因此，如果MongoDB中的数据可以被完全放在内存中，那么性能将得到最大的提升。
在MongoDB中，可以通过增加服务器的内存来优化性能。在MongoDB的架构中，每个数据库可以由多个分片组成。可以在每个分片上增加更多的内存，以便在当数据越来越多时能够保持良好的性能。
3. 优化MongoDB内存使用
3.1 确定适当的内存使用限制
在MongoDB中，可以通过“cacheSizeMB”选项来定义MongoDB实例使用的缓存大小。这个选项定义了MongoDB实例可以使用的RAM的最大值。
为了获得尽可能高的性能，建议设置该选项的值为实际可用RAM的70-80％。例如，如果您在服务器上安装了32GB RAM，则建议将“cacheSizeMB”设置为23-25GB，以便MongoDB实例可以使用28-30GB的RAM来缓存数据。
mongod --config /etc/mongod.conf --setParameter "wiredTigerCacheSizeGB=8"
3.2 启用“transparentHugePage”
在Linux上，Transparent HugePage是一个Linux内核针对包含大量内存的系统提供的内存管理机制，可以提高程序的性能。在MongoDB 3.0之前的版本中，这个选项默认是打开的。
但是，从MongoDB 3.0版本开始，默认情况下，“transparentHugePage”选项已被禁用。启用它可以提高MongoDB的性能。因此，如果您正在使用MongoDB 3.0或更高版本，则应该手动启用它。
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
3.3 最小化索引
虽然MongoDB支持各种类型的索引，但是过多的索引会影响性能。每次写入都需要更新所有相关的索引，从而导致性能下降。因此，应该基于应用程序的查询需求最小化索引。
在MongoDB 3.2及更高版本中，可以通过使用分段存储引擎来优化内存使用。在此存储引擎中，每个数据库可以拆分为多个数据段。每个段可以单独管理，因此可以优化内存使用。
3.4 防止频繁的删除和更新
MongoDB支持动态模式，允许每个文档具有不同的结构。在这种情况下，如果文档中有大量数据的更新和删除，则会对性能产生负面影响。
因此，建议尽可能地保持文档的稳定性。如果需要对文档进行大量的更新和删除，请考虑使用分段存储引擎。在这种情况下，每个文档可以拆分为多个部分，并且可以单独管理，因此可以确保每个文档的稳定性。
3.5 启用WiredTiger存储引擎
在MongoDB 3.0版本中，WiredTiger存储引擎被引入到MongoDB中。作为MongoDB的默认存储引擎，WiredTiger存储引擎被称为“高性能、高吞吐量、可扩展性强”的存储引擎。
在使用WiredTiger存储引擎的情况下，可以通过以下两种方式来优化内存使用：
使用网格文件管理器即GridFS：GridFS是MongoDB用于存储大文件（如图像或视频）的机制。在WiredTiger存储引擎中，GridFS可以直接作为文件系统使用，并且可以管理文件的大小、权限等配置。
启用压缩：WiredTiger存储引擎支持对文档进行压缩。通过压缩文档，可以减少内存的使用和硬盘I/O。
4. 总结
在MongoDB中，对内存的使用优化非常重要。正确的配置和优化可以极大地提高MongoDB的性能和吞吐量。通过适当地扩展内存、启用“transparentHugePage”、最小化索引、防止频繁的删除和更新以及启用WiredTiger存储引擎等方法，可以最大限度地优化MongoDB的内存使用，并在大量数据情况下提供出色的性能。