MongoDB 5.0 报错Illegal instruction解决

七月的一声炮响，MongoDB Inc给我们送来了MongoDB 5.0，该版不仅带来了核心特性—时序集合，但若使用不慎还会给我们埋些小小的“坑”；如果您的环境正准备安装、试用或升级到MongoDB 5.0，那不妨留步讨论下。

现象

先注明下，我的Linux版本为CentOS Linux release 7.2.1511。
安装完最新的mongodb-5.0.x后，执行 mongo 或 mongod 直接报错 Illegal instruction.

[root@10-186-61-38 mongodb]# cd mongodb-linux-x86_64-rhel70-5.0.5/bin/
[root@10-186-61-38 bin]# ./mongo --help
Illegal instruction
[root@10-186-61-38 bin]# ./mongod --help
Illegal instruction

满脸疑惑，使用低版本MongoDB 4.4.9 是没有任何问题的。

[root@10-186-61-38 mongodb]# cd mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.4.9/bin/
[root@10-186-61-38 bin]# ./mongo --help
MongoDB shell version v4.4.9
usage: ./mongo [options] [db address] [file names (ending in .js)]

排查

执行 mongo 或 mongod 命令获取到2行 demsg 日志报错：

[root@10-186-61-38 bin]# dmesg -T
······
[Thu Dec 23 18:05:13 2021] traps: mongo[16596] trap invalid opcode ip:7f0ad9fa90da sp:7ffe9deaa050 error:0 in mongo[7f0ad7f86000+2c8c000]
[Thu Dec 23 18:05:17 2021] traps: mongod[16597] trap invalid opcode ip:7f3b1e329a6a sp:7ffc8fb540e0 error:0 in mongod[7f3b1a355000+5110000]

可以看到，命令执行失败是因为invalid opcode 导致，貌似是跟操作系统的某种指令集有关。
带着疑惑和关键字在MongoDB社区进行查找，发现存在类似报错：

image.png

该案例虽然操作系统为Ubuntu，但是系统错误信息类似，报错原因是因为：MongoDB 5.0版本基本的要求是所在服务器的 CPU 需要支持 AVX指令集。
仔细查找官方文档，可以看到安装MongoDB 5.0 版本确实需要依赖支持 AVX 指令集的 CPU：

image.png

目前支持AVX指令集的CPU型号可以参考链接：https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Vector_Extensions#CPUs_with_AVX
检查下我自己服务器的 CPU , 确实不支持 AVX （注意：若支持AVX指令集，flags字段会有打印 'avx' 字符串）：

[root@10-186-61-38 ~]# cat /proc/cpuinfo
processor   : 0
vendor_id   : GenuineIntel
cpu family  : 6
model       : 13
model name  : QEMU Virtual CPU version 2.5+
······
flags       : fpu de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 syscall nx lm rep_good nopl xtopology eagerfpu pni cx16 x2apic hypervisor lahf_lm
······

支持AVX的CPU测试

找台CPU 支持 AVX 指令集的服务器进行测试。

image.png

MongoDB 5.0 新版本命令正常执行。

image.png

AVX指令集

AVX（Advanced Vector Extensions，高级向量扩展指令集）是x86架构微处理器中的指令集

• 由英特尔在2008年3月提出，并在2011年第一季度发布的Sandy Bridge系列处理器中首次支持。AMD在随后的2011年第三季度发布的Bulldozer系列处理器中开始支持AVX.所以较老的CPU架构中可能并不支持AVX指令集。AVX是X86指令集的SSE延伸架构，如IA16至IA32般的把寄存器XMM 128bit提升至YMM 256bit，所以从理论上看CPU的运算性能将提升2倍。

目前MongoDB官方文档中仅说明安装MongoDB 5.0 需要依赖服务器CPU支持AVX指令集，但并未说明具体需要支持的原因； 网上仅检索到一篇关于MongoDB with AVX的文章《Getting storage engines ready for fast storage devices》提到：可以使用经过高度优化基于AVX的memcpy方式，实现数据从内存映射区域拷贝到另一块应用的缓冲区； 猜测目前5.0版本的发布包含了文章提到的WiredTiger存储引擎层面的更新（文章提到更新引擎后的读吞吐量提升了63%），而底层存储引擎的优化更新依赖于avx的支持。

https://engineering.mongodb.com/post/getting-storage-engines-ready-for-fast-storage-devices

结论

若需要安装或升级到MongoDB 5.0 新版本，一定要提前确保自己的服务器 CPU 能否支持 AVX指令集 架构，检查命令如下：

grep avx /proc/cpuinfo  

参考文档：

https://www.mongodb.com/community/forums/t/mongodb-5-0-cpu-intel-g4650-compatibility/116610
https://docs.mongodb.com/manual/administration/production-notes/