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MongoDB Index

MongoDB中有許多不同種類、不同特性的Index。

以下會介紹部分官方文件上的種類，某些較難理解的會開新的分頁說明。

What is index?​

Index為一種資料結構，儲存了Collection中某個或某些field的value，並依照順序排序。

  • 假設在Person Collection上幫name field加上Index，Index資料結構看起來會像是
Name_id
Amy3
Bob25
Carol1

... 因此，當我們要查詢db.Person.find({name: "Bob"})，透過Index有排序的特性，我們可以快速的找到Bob的資料(利用類似Binary search的方法)

建立Index可以幫助某些Read Query更有效的被執行。 一般的Query是使用Collection Scan，也就是要在某個Collection找到某個特定條件的資料時，需要掃過整個Collection才能找到(因為不知道在哪，以及符合條件的有多少)。

Index type​

Single Field Index​

為某個field加上Index，就如同上述例子。

語法:

db.Person.createIndex({ name: 1})

為Embedded document field加index也可以 db.Person.createIndex({ "Embedded.name": 1})。這樣QueryEmbedded.name時就可以利用Index了。

Compound index​

MultiKey Index​

Hashed Index​

把Index field value做Hash後存起來。

背後使用Hash data structure當作index，而不是B-tree。

優點是提供O(1)快速查詢，而不用像B-tree要遍歷樹。

可以用在Hashed base sharding上，可以利用Hash的特性讓資料能夠更平均的分佈在不同Shard之中。

Index Properties​

TTL Index​

可以設定Document的expiration time，當過期時間到了，MongoDB會自動把資料刪掉。

語法:

db.Person.createIndex( { "createdAt": 1 }, { expireAfterSeconds: 3600 } )

Note: Index的欄位型態必須是Date，因此上述語法的過期時間為createdAt欄位的時間加上expireAfterSeconds。如果型態不是Date則不會過期。

  • 刪除方法
    • MongoDB會跑background job，每60秒檢查Document是否過期。

Unique index​

確保Index的value為unique E.g. 像是_id欄位就是一個預設建立的unique index。

Sparse index​

Sparse index只會對有該field的document建立Index。藉此，可能可以減少Index資料結構的大小。

Partial index​

Partial index只會對符合某指定條件的document建立Index。

語法:

db.Person.createIndex( { name: 1 }, { partialFilterExpression: { age: { $gt: 5 } } } )

以上語法只有age大於5的document才會被存在Index裡面。條件指定的field可以跟index field不一樣。

TradeOff​

雖然Partial Index可以減少index size，但是該index只能被用在query 包含設定的條件範圍內的Document。

  • E.g. db.Person.find( { age: { $gt: 8}})
    • 這筆query可以使用上述設定的partial index，因為query的範圍在條件內($gt: 5)
  • db.Person.find( { age: { $lt: 8}})
    • 這筆Query則無法利用上述的Partial index，因為可能會有資料不在index內
  • db.Person.find( { name: "Bob", age: { $gt: 8}})
    • 同樣地這筆也不行，因為不確定name: Bob的是否都在index內

Note: Sparse index為partial index的子集合。

Common question​

  • 如果某個field有不同type時，index如何建立

Reference​