lbdbzj110 发表于 2015-7-5 13:39:39

MongoDB索引

  数据库中的索引就是用来提高查询操作的性能,但是会影响插入、更新和删除的效率,因为数据库不仅要执行这些操作,还要负责索引的更新。
  通过建立索引,影响一部分插入、更新和删除的效率,但是能大大挺高查询的效率,这个还是很值得的。
  为了开始后面的操作,首先通过MongoDB shell插入一些测试数据。



1 for(var i=0;i db.school.students.ensureIndex({"name": 1}, {"unique": true})
2 >
  查看索引:



1 > db.school.students.getIndexes()
2 [
3         {
4               "v" : 1,
5               "key" : {
6                         "_id" : 1
7               },
8               "ns" : "test.school.students",
9               "name" : "_id_"
10         },
11         {
12               "v" : 1,
13               "key" : {
14                         "name" : 1
15               },
16               "unique" : true,
17               "ns" : "test.school.students",
18               "name" : "name_1"
19         }
20 ]
21 >
  
  删除索引:



1 > db.school.students.dropIndex("name_1")
2 { "nIndexesWas" : 2, "ok" : 1 }
3 >
  
  索引名称:默认情况下,索引的名称是"键_值_键_值…"的形式,当键的数量很多的时候,索引的名字就会很长。
  所以,在创建索引的时候,可以通过"name"参数自定义索引的名字。



1 > db.school.students.ensureIndex({"name": 1}, {"name": "myIndex"})
2 >
  
  

explain()和hint()
  通过explain()可以得到很多跟find相关的信息,对索引的分析很有帮助。
  当有多个可以使用的索引时,MongoDB会自动选择最优索引,但是我们可以通过hint()操作选择我们想要使用的索引。
  下面来看看没有索引时explain()的输出:



1 > db.school.students.find({"name": "Will5"}).explain()
2 {
3         "cursor" : "BasicCursor",
4         "isMultiKey" : false,
5         "n" : 1,
6         "nscannedObjects" : 6,
7         "nscanned" : 6,
8         "nscannedObjectsAllPlans" : 6,
9         "nscannedAllPlans" : 6,
10         "scanAndOrder" : false,
11         "indexOnly" : false,
12         "nYields" : 0,
13         "nChunkSkips" : 0,
14         "millis" : 0,
15         "indexBounds" : {
16
17         },
18         "server" : "××××:27017"
19 }
20 >
  
  分析:下面选择了几个我们比较关心的字段


[*]cursor:BasicCursor表示是full Collection scan,即没有索引的全表扫描
[*]n:满足查询条件的文档数量
[*]nscannedObjects:总共扫描的文档的数量
[*]nscanned:总共扫描的索引节点的数量
[*]scanAndOrder:false表示,MongoDB现有索引下文档的顺序来返回排序结果;true表示,MongoDB需要在得到查询结果后重新排序
[*]millis:完成查询需要的毫秒数
  添加索引,再次检查explain()的输出:



1 > db.school.students.ensureIndex({"name": 1}, {"unique": true})
2 > db.school.students.find({"name": "Will5"}).explain()
3 {
4         "cursor" : "BtreeCursor name_1",
5         "isMultiKey" : false,
6         "n" : 1,
7         "nscannedObjects" : 1,
8         "nscanned" : 1,
9         "nscannedObjectsAllPlans" : 1,
10         "nscannedAllPlans" : 1,
11         "scanAndOrder" : false,
12         "indexOnly" : false,
13         "nYields" : 0,
14         "nChunkSkips" : 0,
15         "millis" : 0,
16         "indexBounds" : {
17               "name" : [
18                         [
19                                 "Will5",
20                                 "Will5"
21                         ]
22               ]
23         },
24         "server" : "××××:27017"
25 }
26 >
  
  

组合索引
  单键索引还是比较简单的,当使用组合索引的时候,就要多考虑一些了。自己也不确定能否总结的很好,如果错误,希望大家指出、讨论。
  索引建立可能有多种方式,我们的目标就是减少"nscanned"(当然也有特例,请参照"索引和排序")。
  下面分析基于前面生成的数据来分析一下组合索引,假设我们要查询年龄大于等于23的女学生。


[*]

使用"age_1"索引的输出如下


1 > db.school.students.find({"age":{"$gte":23}, "gender":"Female"}).hint("age_1").explain()
2 {
3         "cursor" : "BtreeCursor age_1",
4         "isMultiKey" : false,
5         "n" : 2,
6         "nscannedObjects" : 4,
7         "nscanned" : 4,
8         "nscannedObjectsAllPlans" : 4,
9         "nscannedAllPlans" : 4,
10         "scanAndOrder" : false,
11         "indexOnly" : false,
12         "nYields" : 0,
13         "nChunkSkips" : 0,
14         "millis" : 0,
15         "indexBounds" : {
16               "age" : [
17                         [
18                                 23,
19                                 1.7976931348623157e+308
20                         ]
21               ]
22         },
23         "server" : "××××:27017"
24 }
25 >
  
  索引的分析:







  Index


  Documents


  Result




  age:20


  { "name" : "Will1", "gender" : "Female", "age" : 20 }


  "n" : 2




  age:20


  { "name" : "Will5", "gender" : "Male", "age" : 20 }


  "nscannedObjects" : 4




  age:20


  { "name" : "Will6", "gender" : "Female", "age" : 20 }


  "nscanned" : 4




  age:21


  { "name" : "Will4", "gender" : "Male", "age" : 21 }





  age:21


  { "name" : "Will8", "gender" : "Male", "age" : 21 }





  age:22


  { "name" : "Will0", "gender" : "Female", "age" : 22 }





  age:23


  { "name" : "Will3", "gender" : "Male", "age" : 23 }





  age:24


  { "name" : "Will2", "gender" : "Male", "age" : 24 }





  age:24


  { "name" : "Will7", "gender" : "Female", "age" : 24 }





  age:24


  { "name" : "Will9", "gender" : "Female", "age" : 24 }





  
  


[*]

使用"age_1_gender_1"索引的输出如下


1 > db.school.students.find({"age":{"$gte":23}, "gender":"Female"}).hint("age_1_gender_1").explain()
2 {
3         "cursor" : "BtreeCursor age_1_gender_1",
4         "isMultiKey" : false,
5         "n" : 2,
6         "nscannedObjects" : 2,
7         "nscanned" : 4,
8         "nscannedObjectsAllPlans" : 2,
9         "nscannedAllPlans" : 4,
10         "scanAndOrder" : false,
11         "indexOnly" : false,
12         "nYields" : 0,
13         "nChunkSkips" : 0,
14         "millis" : 0,
15         "indexBounds" : {
16               "age" : [
17                         [
18                                 23,
19                                 1.7976931348623157e+308
20                         ]
21               ],
22               "gender" : [
23                         [
24                                 "Female",
25                                 "Female"
26                         ]
27               ]
28         },
29         "server" : "××××:27017"
30 }
31 >
  
  索引的分析:







  Index


  Documents


  Result




  age:20, gender:Female


  { "name" : "Will1", "gender" : "Female", "age" : 20 }


  "n" : 2




  age:20, gender:Female


  { "name" : "Will6", "gender" : "Female", "age" : 20 }


  "nscannedObjects" : 2




  age:20, gender:Male


  { "name" : "Will5", "gender" : "Male", "age" : 20 }


  "nscanned" : 4




  age:21, gender:Male


  { "name" : "Will4", "gender" : "Male", "age" : 21 }





  age:21, gender:Male


  { "name" : "Will8", "gender" : "Male", "age" : 21 }





  age:22, gender:Female


  { "name" : "Will0", "gender" : "Female", "age" : 22}





  age:23, gender:Male


  { "name" : "Will3", "gender" : "Male", "age" : 23 }





  age:24, gender:Female


  { "name" : "Will7", "gender" : "Female", "age" : 24 }





  age:24, gender:Female


  { "name" : "Will9", "gender" : "Female", "age" : 24 }





  age:24, gender:Male


  { "name" : "Will2", "gender" : "Male", "age" : 24 }





  


[*]

使用"gender_1_age_1"索引的输出如下


1 > db.school.students.find({"age":{"$gte":23}, "gender":"Female"}).hint("gender_1_age_1").explain()
2 {
3         "cursor" : "BtreeCursor gender_1_age_1",
4         "isMultiKey" : false,
5         "n" : 2,
6         "nscannedObjects" : 2,
7         "nscanned" : 2,
8         "nscannedObjectsAllPlans" : 2,
9         "nscannedAllPlans" : 2,
10         "scanAndOrder" : false,
11         "indexOnly" : false,
12         "nYields" : 0,
13         "nChunkSkips" : 0,
14         "millis" : 0,
15         "indexBounds" : {
16               "gender" : [
17                         [
18                                 "Female",
19                                 "Female"
20                         ]
21               ],
22               "age" : [
23                         [
24                                 23,
25                                 1.7976931348623157e+308
26                         ]
27               ]
28         },
29         "server" : "××××:27017"
30 }
31 >
  
  索引的分析:







  Index


  Documents


  Result




  gender:Female, age:20


  { "name" : "Will1", "gender" : "Female", "age" : 20 }


  "n" : 2




  gender:Female, age:20


  { "name" : "Will6", "gender" : "Female", "age" : 20 }


  "nscannedObjects" : 2




  gender:Female, age:22


  { "name" : "Will0", "gender" : "Female", "age" : 22 }


  "nscanned" : 2




  gender:Female, age:24


  { "name" : "Will7", "gender" : "Female", "age" : 24 }





  gender:Female, age:24


  { "name" : "Will9", "gender" : "Female", "age" : 24 }





  gender:Male, age:20


  { "name" : "Will5", "gender" : "Male", "age" : 20 }





  gender:Male, age:21


  { "name" : "Will4", "gender" : "Male", "age" : 21 }





  gender:Male, age:21


  { "name" : "Will8", "gender" : "Male", "age" : 21 }





  gender:Male, age:23


  { "name" : "Will3", "gender" : "Male", "age" : 23 }





  gender:Male, age:24


  { "name" : "Will2", "gender" : "Male", "age" : 24 }





  
  通过上面的例子可以看出,在使用组合索引的时候还是要考虑很多东西的,所以可以结合explain()来进行分析。
  

索引选择机制
  由于我们前面创建了三个索引,下面我们直接使用默认查询。



1 > db.school.students.find({"age":{"$gte":23}, "gender":"Female"}).explain()
2 {
3         "cursor" : "BtreeCursor gender_1_age_1",
4         "isMultiKey" : false,
5         "n" : 2,
6         "nscannedObjects" : 2,
7         "nscanned" : 2,
8         "nscannedObjectsAllPlans" : 2,
9         "nscannedAllPlans" : 2,
10         "scanAndOrder" : false,
11         "indexOnly" : false,
12         "nYields" : 0,
13         "nChunkSkips" : 0,
14         "millis" : 0,
15         "indexBounds" : {
16               "gender" : [
17                         [
18                                 "Female",
19                                 "Female"
20                         ]
21               ],
22               "age" : [
23                         [
24                                 23,
25                                 1.7976931348623157e+308
26                         ]
27               ]
28         },
29         "server" : "××××:27017"
30 }
31 >
  
  存在多条索引的情况下,MongoDB首选nscanned值最低的索引。
  

索引和排序
  基于上面的例子,我们加上对"name"的排序操作。这时,我们可以看到"scanAndOrder"变成了"true"。



1 > db.school.students.find({"age":{"$gte":23}, "gender":"Female"}).sort({"name":1}).explain()
2 {
3         "cursor" : "BtreeCursor gender_1_age_1",
4         "isMultiKey" : false,
5         "n" : 2,
6         "nscannedObjects" : 2,
7         "nscanned" : 2,
8         "nscannedObjectsAllPlans" : 7,
9         "nscannedAllPlans" : 9,
10         "scanAndOrder" : true,
11         "indexOnly" : false,
12         "nYields" : 0,
13         "nChunkSkips" : 0,
14         "millis" : 0,
15         "indexBounds" : {
16               "gender" : [
17                         [
18                                 "Female",
19                                 "Female"
20                         ]
21               ],
22               "age" : [
23                         [
24                                 23,
25                                 1.7976931348623157e+308
26                         ]
27               ]
28         },
29         "server" : "××××:27017"
30 }
  
  在这个例子中,"nscanned"是最小的,所以这个方案是查询效率最高的。但是,我们要注意一下"scanAndOrder",根据MongoDB文档的解释,查询结果的排序不能利用现有的索引,MongoDB会把find找到的结果放入内存重新排序。这样的话,如果数据量很大,会对性能产生很大的影响。
  最好的办法是利用索引来进行排序。
  在这种情况下,就要加入一个"name"的索引,同时在find操作时使用hint来指定索引方式,因为默认情况MongoDB会选择"nscanned"最小的方式。



1 > db.school.students.ensureIndex({"gender":1,"name":1})
2 > db.school.students.find({"age":{"$gte":23}, "gender":"Female"}).sort({"name":1}).hint("gender_1_name_1").explain()
3 {
4         "cursor" : "BtreeCursor gender_1_name_1",
5         "isMultiKey" : false,
6         "n" : 2,
7         "nscannedObjects" : 5,
8         "nscanned" : 5,
9         "nscannedObjectsAllPlans" : 5,
10         "nscannedAllPlans" : 5,
11         "scanAndOrder" : false,
12         "indexOnly" : false,
13         "nYields" : 0,
14         "nChunkSkips" : 0,
15         "millis" : 0,
16         "indexBounds" : {
17               "gender" : [
18                         [
19                                 "Female",
20                                 "Female"
21                         ]
22               ],
23               "name" : [
24                         [
25                                 {
26                                       "$minElement" : 1
27                                 },
28                                 {
29                                       "$maxElement" : 1
30                                 }
31                         ]
32               ]
33         },
34         "server" : "xxxx:27017"
35 }
36 >
  
  通过这种方式,就可以利用索引的排序来避免"scanAndOrder"为true的情况。但是再看看上面的方式,似乎可以进一步优化,虽然不能减少"nscanned",但是可以减少"nscannedObjects"。



1 > db.school.students.ensureIndex({"gender":1,"name":1,"age":1})
2 > db.school.students.find({"age":{"$gte":23}, "gender":"Female"}).sort({"name":1}).hint("gender_1_name_1_age_1").explain()
3 {
4         "cursor" : "BtreeCursor gender_1_name_1_age_1",
5         "isMultiKey" : false,
6         "n" : 2,
7         "nscannedObjects" : 2,
8         "nscanned" : 5,
9         "nscannedObjectsAllPlans" : 2,
10         "nscannedAllPlans" : 5,
11         "scanAndOrder" : false,
12         "indexOnly" : false,
13         "nYields" : 0,
14         "nChunkSkips" : 0,
15         "millis" : 0,
16         "indexBounds" : {
17               "gender" : [
18                         [
19                                 "Female",
20                                 "Female"
21                         ]
22               ],
23               "name" : [
24                         [
25                                 {
26                                       "$minElement" : 1
27                                 },
28                                 {
29                                       "$maxElement" : 1
30                                 }
31                         ]
32               ],
33               "age" : [
34                         [
35                                 23,
36                                 1.7976931348623157e+308
37                         ]
38               ]
39         },
40         "server" : "xxxx:27017"
41 }
42 >
  
  

总结
  MongoDB中,索引还有很多东西,本文只是通过一些例子来介绍了索引的使用,以及组合索引的简单分析
  Ps: 本文中所有例子中的命令都可以参考以下链接
  http://files.iyunv.com/wilber2013/index.js
  
页: [1]
查看完整版本: MongoDB索引