MongoDB索引和使用

17-08-10 来源：[db:作者]

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mongodb索引使用

作用

索引通常能够极大的提高查询。索引是一种数据结构，他搜集一个集合中文档特定字段的值。 B-Tree索引来实现。

创建索引

db.collection.createIndex(keys, options)

keys

keys由文档字段和索引类型组成。如{"name":1} 
key 表示字段 value 1,-1  1表示升序，-1降序

options

options 创建索引的选项。

参数	类型	描述
background	boolean	创建索引在后台运行，不会阻止其他对数据库操作
unique	boolean	创建唯一索引，文档的值不会重复
name	string	索引名称，默认是：字段名_排序类型开始排序
sparse	boolean	过滤掉null，不存在的字段

查看索引

    db.collection.getIndexes()

    {
        "v" : 1,
        "key" : {
            "_id" : 1
        },
        "name" : "_id_",
        "ns" : "leyue.userdatas"
    },
    {
        "v" : 1,
        "key" : {
            "name" : 1 //索引字段
        },
        "name" : "name_1", //索引名称
        "ns" : "leyue.userdatas"
    }

删除索引

    db.collection.dropIndex(index) 删除指定的索引。

    db.collection.dropIndexes() 删除除了_id 以外的所有索引。

index 是字符串表示按照索引名称 name 删除字段。

index 是{字段名称:1} 表示按照key 删除索引。

创建/查看/删除示例

查看数据

     db.userdatas.find()
{ "_id" : ObjectId("597f357a09c84cf58880e412"), "name" : "u3", "age" : 32 }
{ "_id" : ObjectId("597f357a09c84cf58880e411"), "name" : "u4", "age" : 30, "score" : [ 7, 4, 2, 0 ] }
{ "_id" : ObjectId("597fcc0f411f2b2fd30d0b3f"), "age" : 20, "score" : [ 7, 4, 2, 0, 10, 9, 8, 7 ], "name" : "lihao" }
{ "_id" : ObjectId("597f357a09c84cf58880e413"), "name" : "u2", "age" : 33, "wendang" : { "yw" : 80, "xw" : 90 } }
{ "_id" : ObjectId("5983f5c88eec53fbcd56a7ca"), "date" : ISODate("2017-08-04T04:19:20.693Z") }
{ "_id" : ObjectId("597f357a09c84cf58880e40e"), "name" : "u1", "age" : 26, "address" : "中国砀山" }
{ "_id" : ObjectId("597f357a09c84cf58880e40f"), "name" : "u1", "age" : 37, "score" : [ 10, 203, 12, 43, 56, 22 ] }
{ "_id" : ObjectId("597f357a09c84cf58880e410"), "name" : "u5", "age" : 78, "address" : "china beijing chaoyang" }

给字段name 创建索引

    // 创建索引
    db.userdatas.createIndex({"name":1})

    {
        "createdCollectionAutomatically" : false,
        "numIndexesBefore" : 1,
        "numIndexesAfter" : 2,
        "ok" : 1
    }


    // 查看索引
    db.userdatas.getIndexes()

    [
        {
            "v" : 1,
            "key" : {
                "_id" : 1
            },
            "name" : "_id_",
            "ns" : "leyue.userdatas"
        },
        {
            "v" : 1,
            "key" : {
                "name" : 1
            },
            "name" : "name_1",
            "ns" : "leyue.userdatas"
        }
    ]

给字段name 创建索引并命名为myindex

    db.userdatas.createIndex({"name":1})

    db.userdatas.createIndex({"name":1},{"name":"myindex"})

    db.userdatas.getIndexes()
    [
        {
            "v" : 1,
            "key" : {
                "_id" : 1
            },
            "name" : "_id_",
            "ns" : "leyue.userdatas"
        },
        {
            "v" : 1,
            "key" : {
                "name" : 1
            },
            "name" : "myindex",
            "ns" : "leyue.userdatas"
        }
    ]

给字段name 创建索引创建的过程在后台执行

当mongodb 集合里面的数据过大时 创建索引很耗时，可以在放在后台运行。

    db.userdatas.dropIndex("myindex")

    db.userdatas.createIndex({"name":1},{"name":"myindex","background":true})

给age 字段创建唯一索引

    db.userdatas.createIndex({"age":-1},{"name":"ageIndex","unique":true,"sparse":true})

    db.userdatas.getIndexes()

[
    {
        "v" : 1,
        "key" : {
            "_id" : 1
        },
        "name" : "_id_",
        "ns" : "leyue.userdatas"
    },
    {
        "v" : 1,
        "key" : {
            "name" : 1
        },
        "name" : "myindex",
        "ns" : "leyue.userdatas",
        "background" : true
    },
    {
        "v" : 1,
        "unique" : true,
        "key" : {
            "age" : -1
        },
        "name" : "ageIndex",
        "ns" : "leyue.userdatas",
        "sparse" : true
    }
]

// 插入一个已存在的age
    db.userdatas.insert({ "name" : "u8", "age" : 32})


WriteResult({
    "nInserted" : 0,
    "writeError" : {
        "code" : 11000,
        "errmsg" : "E11000 duplicate key error index: leyue.userdatas.$ageIndex dup key: { : 32.0 }"
    }
})

创建复合索引

    db.userdatas.createIndex({"name":1,"age":-1})

    db.userdatas.getIndexes()
[
    {
        "v" : 1,
        "key" : {
            "_id" : 1
        },
        "name" : "_id_",
        "ns" : "leyue.userdatas"
    },
    {
        "v" : 1,
        "key" : {
            "name" : 1,
            "age" : -1
        },
        "name" : "name_1_age_-1",
        "ns" : "leyue.userdatas"
    }
]

所有的字段都存在集合 system.indexes 中

db.system.indexes.find()
{ "v" : 1, "key" : { "_id" : 1 }, "name" : "_id_", "ns" : "leyue.userdatas" }
{ "v" : 1, "key" : { "_id" : 1 }, "name" : "_id_", "ns" : "leyue.scores" }
{ "v" : 1, "key" : { "_id" : 1 }, "name" : "_id_", "ns" : "leyue.test" }
{ "v" : 1, "key" : { "user" : 1, "name" : 1 }, "name" : "myindex", "ns" : "leyue.test" }
{ "v" : 1, "key" : { "_id" : 1 }, "name" : "_id_", "ns" : "leyue.mycapped" }
{ "v" : 1, "key" : { "user" : 1 }, "name" : "user_1", "ns" : "leyue.test" }
{ "v" : 1, "key" : { "name" : 1 }, "name" : "myindex", "ns" : "leyue.userdatas" }

索引总结

1:创建索引时,1表示按升序存储,-1表示按降序存储。

2:可以创建复合索引,如果想用到复合索引,必须在查询条件中包含复合索引中的前N个索引列

3: 如果查询条件中的键值顺序和复合索引中的创建顺序不一致的话,
MongoDB可以智能的帮助我们调整该顺序,以便使复合索引可以为查询所用。

4: 可以为内嵌文档创建索引,其规则和普通文档创建索引是一样的。

5: 一次查询中只能使用一个索引,$or特殊,可以在每个分支条件上使用一个索引。

6: where,exists不能使用索引,还有一些低效率的操作符,比如:ne,not,$nin等。

7: 设计多个字段的索引时,应该尽量将用于精确匹配的字段放在索引的前面。

explain 使用

语法

    db.collection.explain().

explain() 可以设置参数：
* queryPlanner。

executionStats。

allPlansExecution。

示例

for(var i=0;i<100000;i++) {
  db.test.insert({"user":"user"+i});
}

没有使用索引

    db.test.explain("executionStats").find({"user":"user200000"})
{
    "queryPlanner" : {
        "plannerVersion" : 1,
        "namespace" : "leyue.test",
        "indexFilterSet" : false,
        "parsedQuery" : {
            "user" : {
                "$eq" : "user200000"
            }
        },
        "winningPlan" : {
            "stage" : "COLLSCAN",
            "filter" : {
                "user" : {
                    "$eq" : "user200000"
                }
            },
            "direction" : "forward"
        },
        "rejectedPlans" : [ ]
    },
    "executionStats" : {
        "executionSuccess" : true,
        "nReturned" : 2,
        "executionTimeMillis" : 326,
        "totalKeysExamined" : 0,
        "totalDocsExamined" : 1006497,
        "executionStages" : {
            "stage" : "COLLSCAN",
            "filter" : {
                "user" : {
                    "$eq" : "user200000"
                }
            },
            "nReturned" : 2,
            "executionTimeMillisEstimate" : 270,
            "works" : 1006499,
            "advanced" : 2,
            "needTime" : 1006496,
            "needYield" : 0,
            "saveState" : 7863,
            "restoreState" : 7863,
            "isEOF" : 1,
            "invalidates" : 0,
            "direction" : "forward",
            "docsExamined" : 1006497
        }
    },
    "serverInfo" : {
        "host" : "lihaodeMacBook-Pro.local",
        "port" : 27017,
        "version" : "3.2.1",
        "gitVersion" : "a14d55980c2cdc565d4704a7e3ad37e4e535c1b2"
    },
    "ok" : 1
}

executionStats.executionTimeMillis: query的整体查询时间。

executionStats.nReturned: 查询返回的条目。

executionStats.totalKeysExamined：索引扫描条目。

executionStats.totalDocsExamined：文档扫描条目。

executionTimeMillis = 326 query 执行时间
nReturned=2 返回两条数据
totalKeysExamined=0 没有用到索引
totalDocsExamined 全文档扫描

理想状态：
nReturned=totalKeysExamined & totalDocsExamined=0

Stage状态分析

stage	描述
COLLSCAN	全表扫描
IXSCAN	扫描索引
FETCH	根据索引去检索指定document
SHARD_MERGE	将各个分片返回数据进行merge
SORT	表明在内存中进行了排序
LIMIT	使用limit限制返回数
SKIP	使用skip进行跳过
IDHACK	针对_id进行查询
SHARDING_FILTER	通过mongos对分片数据进行查询
COUNT	利用db.coll.explain().count()之类进行count运算
COUNTSCAN	count不使用Index进行count时的stage返回
COUNT_SCAN	count使用了Index进行count时的stage返回
SUBPLA	未使用到索引的$or查询的stage返回
TEXT	使用全文索引进行查询时候的stage返回
PROJECTION	限定返回字段时候stage的返回

* 对于普通查询，我希望看到stage的组合(查询的时候尽可能用上索引)：

Fetch+IDHACK

Fetch+ixscan

Limit+（Fetch+ixscan）

PROJECTION+ixscan

SHARDING_FITER+ixscan

COUNT_SCAN

不希望看到包含如下的stage：

COLLSCAN(全表扫描),SORT(使用sort但是无index),不合理的SKIP,SUBPLA(未用到index的$or),COUNTSCAN(不使用index进行count)

使用索引

    db.test.createIndex({"user":1},{"name":"myindex","background":true})

    db.test.explain("executionStats").find({"user":"user200000"})
{
    "queryPlanner" : {
        "plannerVersion" : 1,
        "namespace" : "leyue.test",
        "indexFilterSet" : false,
        "parsedQuery" : {
            "user" : {
                "$eq" : "user200000"
            }
        },
        "winningPlan" : {
            "stage" : "FETCH",
            "inputStage" : {
                "stage" : "IXSCAN",
                "keyPattern" : {
                    "user" : 1
                },
                "indexName" : "myindex",
                "isMultiKey" : false,
                "isUnique" : false,
                "isSparse" : false,
                "isPartial" : false,
                "indexVersion" : 1,
                "direction" : "forward",
                "indexBounds" : {
                    "user" : [
                        "[\"user200000\", \"user200000\"]"
                    ]
                }
            }
        },
        "rejectedPlans" : [ ]
    },
    "executionStats" : {
        "executionSuccess" : true,
        "nReturned" : 2,
        "executionTimeMillis" : 0,
        "totalKeysExamined" : 2,
        "totalDocsExamined" : 2,
        "executionStages" : {
            "stage" : "FETCH",
            "nReturned" : 2,
            "executionTimeMillisEstimate" : 0,
            "works" : 3,
            "advanced" : 2,
            "needTime" : 0,
            "needYield" : 0,
            "saveState" : 0,
            "restoreState" : 0,
            "isEOF" : 1,
            "invalidates" : 0,
            "docsExamined" : 2,
            "alreadyHasObj" : 0,
            "inputStage" : {
                "stage" : "IXSCAN",
                "nReturned" : 2,
                "executionTimeMillisEstimate" : 0,
                "works" : 3,
                "advanced" : 2,
                "needTime" : 0,
                "needYield" : 0,
                "saveState" : 0,
                "restoreState" : 0,
                "isEOF" : 1,
                "invalidates" : 0,
                "keyPattern" : {
                    "user" : 1
                },
                "indexName" : "myindex",
                "isMultiKey" : false,
                "isUnique" : false,
                "isSparse" : false,
                "isPartial" : false,
                "indexVersion" : 1,
                "direction" : "forward",
                "indexBounds" : {
                    "user" : [
                        "[\"user200000\", \"user200000\"]"
                    ]
                },
                "keysExamined" : 2,
                "dupsTested" : 0,
                "dupsDropped" : 0,
                "seenInvalidated" : 0
            }
        }
    },
    "serverInfo" : {
        "host" : "lihaodeMacBook-Pro.local",
        "port" : 27017,
        "version" : "3.2.1",
        "gitVersion" : "a14d55980c2cdc565d4704a7e3ad37e4e535c1b2"
    },
    "ok" : 1
}

executionTimeMillis: 0 totalKeysExamined: 2 totalDocsExamined:2 nReturned:2 stage:IXSCAN 使用索引和不使用差距很大，合理使用索引，一个集合适合做 4-5 个索引。

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