mongodb索引详解(Indexes)
索引介绍
索引在mongodb中被支持，如果没有索引，mongodb必须扫描每一个文档集合选择匹配的查询记录。这样扫描集合效率并不高，因为它需要mongod进程使用大量的数据作遍历操作。
索引是一种特殊的数据结构，它保存了小部分简单的集合数据。索引存储了一些特殊字段，并将其排序。
从根本上讲，索引在mongodb中和其他数据库系统是类似的。mongodb规定了索引的集合级别、支持索引任何字段或者子字段在mongodb文档集合中。
索引优化查询方案
要考虑数据之间的关系，做查询优化。
创建索引支持常见的面向用户的查询，确保扫描读取文件最小数量。
索引可以优化特定场景中的其它业务的性能。
排序返回数据
来看看一个索引的具体例子（其实就相当于我们查询字段一样的）
上图展示了有索引和无索引的查询方式，目测都可以看出效率。
大数据查询
当我们使用索引的时候，查询时候根据对应字段在索引中查询，无需将数据加载到内存中，直接扫描索引拿数据。这些大数据查询是非常有效率的。
索引类型
MongoDB提供了一些不同的索引类型支持的数据和查询的具体类型
- Default _id (默认_id索引)所有mongodb默认都有一个_id字段索引，如果我们不指定_id的值会自动生成一个ObjectId值。
该_id索引是唯一的，并且可以防止客户端对_id字段值相同插入两个。# 查询articles集合的索引 db.articles.getIndexes(); # 添加titlei字段索引，并且为升序 db.articles.ensureIndex({title:1}); #重构索引(慎用) db.articles.reIndex();注意：索引排序规则升序：1，降序-1 - Single Field (单字段索引)mongodb允许定义单个字段的索引，与default _id一样，只是字段不同。
- Compound Index (复合索引[多字段索引])mongodb中可以自定多个字段的索引。例如，如果一个复合指标包括
{userid：1，score：-1 }，索引排序第一的用户名后，在每一个用户标识符值，按得分++倒序++排序。{ "_id": ObjectId(...), "item": "Banana", "category": ["food", "produce", "grocery"], "location": "4th Street Store", "stock": 4, "type": "cases", "arrival": Date(...) }创建方法：
# 创建item、stock字段的复合索引，并且升序排序 db.products.ensureIndex( { "item": 1, "stock": 1 } )注意：Hashed 字段不能创建索引，如果创建将出现错误Application Sort Order 使用案例：降序用户名升序时间。
# 查询结果集中排序 db.events.find().sort( { username: -1, date: 1 } ) # 查询结果集中排序 db.user_scores.find().sort({score:-1,date:-1}).limit(1) # 执行相关查询可以看出查询效率大大提高 - MultiKey Index (多键索引)官方文档中给出这样一个案例：
{ userid:"marker", address:[ {zip:"618255"}, {zip:"618254"} ] } # 创建索引,并将zip升序排列 db.users.ensureIndex({"address.zip": 1}); # 假如我们做这样的查询 db.users.find({"addr":{"$in":[{zip:"618254"}]}})注意：你可以创建 多键复合索引(multikey compound indexes) - Geospatial Index (地理空间索引)
db.places.ensureIndex( { loc : "2dsphere" } ) - Text Indexes (文本索引)文本索引是在2.4版本更新的，提供了文本搜索文档中的集合功能，文本索引包含：字符串、字符数组。使用
$text做查询操作。2.6版本 默认情况下使文本搜索功能。在MongoDB 2.4，你需要使文本搜索功能手动创建全文索引和执行文本搜索# 创建文本索引 (2.6你就不用这么麻烦了哦) db.articles.ensureIndex({content:"text"});复合索引可以包含文本索引 称为：复合文本索引(compound text indexes)，但有限制
1. 复合文本索引不能包含任何其他特殊索引类型，比如：多键索引(multi-key Indexes) 2. 如果复合文本索引包含文本索引的键，执行$text查询必须相同查询条件。可能翻译不对原文： （If the compound text index includes keys preceding the text index key, to perform a $text search, the query predicate must include equality match conditions on the preceding keys1） - Hashed Indexes (哈希码索引)哈希索引在2.4版本更新的，将实体的的哈希值作为索引字段，
# 给user_scores的score字段创建一个哈希索引 db.user_scores.ensureIndex( { score: "hashed" } )
索引的属性
除了众多索引类型的支持以外，还可以使用各种属性来调整性能。
- TTL Indexes
它是一个特殊的索引，可以在某个时间自动的删除文档集合的索引。对于一些信息数据比如说日志、事件对象、会话信息，只需要存放在数据库一个特定期限。使用限制：1. 不支持复合索引 2. 必须是date时间类型字段 3. 如果是date数组，按照最早时间过期。
TTL index不保证过期时间立即删除,
后台任务没60秒运行删除,
依赖于mongod进程 - Unique Indexes
# 创建唯一索引 db.members.ensureIndex( { "user_id": 1 }, { unique: true } )注意：如果字段为null，那么就以null值，但不能重复插入空值。如果collection中有两个实体唯一索引字段为空，则不能创建唯一索引也就是说，我们还可以利用它作为类似于关系型数据库的唯一约束。
# 强制插入空值对象后报错 > db.users.insert({content:"unique testing"}) WriteResult({ "nInserted" : 0, "writeError" : { "code" : 11000, "errmsg" : "insertDocument :: caused by :: 11000 E11000 duplicat e key error index: test.users.$dsadsadsa dup key: { : null }" } }) - Sparse Indexes
db.addresses.ensureIndex( { "xmpp_id": 1 }, { sparse: true } ) - background属性 高效修改/创建索引在项目运行中，如果我们直接采用前面的方法创建索引或者修改索引，那么数据库会阻塞建立索引期间的所有请求。mongodb提供了background属性做后台处理。
db.addresses.ensureIndex( { "xmpp_id": 1 }, {background: true } )我们知道如果哦阻塞所有请求，建立索引就会很快，但是使用系统的用户就需要等待，影响了数据库的操作，因此可以更具具体情况来选择使用background属性
索引名称
# 自动生成索引名称
db.products.ensureIndex( { item: 1, quantity: -1 } )
# 被命名为: item_1_quantity_-1
# 自定义索引名称
db.products.ensureIndex( { item: 1, quantity: -1 } , { name: "inventory" } )
索引交叉
在2.6版本中更新的，这块没有深入了解。
管理索引
# 添加/修改索引
db.users.ensureIndex({name:"text"});
# 删除集合所有索引
db.users.dropIndexes();
# 删除特定索引 (删除id字段升序的索引)
db.users.dropIndex({"id":1})
# 获取集合索引
db.users.getIndexes();
# 重构索引
db.users.reIndex();
总结
索引分类：
- Default _id (默认_id索引)
- Single Field (单字段索引)
- Compound Index (复合索引[多字段索引])
- MultiKey Index (多键索引)
- Geospatial Index (地理空间索引)
- Text Indexes (文本索引)
- Hashed Indexes (哈希码索引)
为什么要使用索引？想想查字典原理就明白了。
来源：雨林博客（www.yl-blog.com）
MongoDB 查询优化分析
摘要：
在MySQL中，慢查询日志是经常作为我们优化查询的依据，那在MongoDB中是否有类似的功能呢？答案是肯定的，那就是开启Profiling功能。该工具在运行的实例上收集有关MongoDB的写操作，游标，数据库命令等，可以在数据库级别开启该工具，也可以在实例级别开启。该工具会把收集到的所有都写入到system.profile集合中，该集合是一个capped collection。更多的信息见：http://docs.mongodb.org/manual/tutorial/manage-the-database-profiler/
使用说明：
1：Profiling级别说明
0：关闭，不收集任何数据。 1：收集慢查询数据，默认是100毫秒。 2：收集所有数据
2：开启Profiling和设置
1：通过mongo shell:
#查看状态：级别和时间
drug:PRIMARY> db.getProfilingStatus()
{ "was" : 1, "slowms" : 100 }
#查看级别
drug:PRIMARY> db.getProfilingLevel()
1
#设置级别
drug:PRIMARY> db.setProfilingLevel(2)
{ "was" : 1, "slowms" : 100, "ok" : 1 }
#设置级别和时间
drug:PRIMARY> db.setProfilingLevel(1,200)
{ "was" : 2, "slowms" : 100, "ok" : 1 }
以上要操作要是在test集合下面的话，只对该集合里的操作有效，要是需要对整个实例有效，则需要在所有的集合下设置或则在开启的时候开启参数：
2：不通过mongo shell:
mongod --profile=1 --slowms=15 #或则在配置文件里添加2行： profile = 1 slowms = 300
3：关闭Profiling
# 关闭
drug:PRIMARY> db.setProfilingLevel(0)
{ "was" : 1, "slowms" : 200, "ok" : 1 }
4：修改“慢查询日志”的大小
#关闭Profiling
drug:PRIMARY> db.setProfilingLevel(0)
{ "was" : 0, "slowms" : 200, "ok" : 1 }
#删除system.profile集合
drug:PRIMARY> db.system.profile.drop()
true
#创建一个新的system.profile集合
drug:PRIMARY> db.createCollection( "system.profile", { capped: true, size:4000000 } )
{ "ok" : 1 }
#重新开启Profiling
drug:PRIMARY> db.setProfilingLevel(1)
{ "was" : 0, "slowms" : 200, "ok" : 1 }
注意：要改变Secondary的system.profile的大小，你必须停止Secondary，运行它作为一个独立的，然后再执行上述步骤。完成后，重新启动加入副本集。
慢查询(system.profile)说明：
通过下面的例子说明，更多信息见：http://docs.mongodb.org/manual/reference/database-profiler/
1：参数含义
drug:PRIMARY> db.system.profile.find().pretty()
{
"op" : "query", #操作类型，有insert、query、update、remove、getmore、command
"ns" : "mc.user", #操作的集合
"query" : { #查询语句
"mp_id" : 5,
"is_fans" : 1,
"latestTime" : {
"$ne" : 0
},
"latestMsgId" : {
"$gt" : 0
},
"$where" : "new Date(this.latestNormalTime)>new Date(this.replyTime)"
},
"cursorid" : NumberLong("1475423943124458998"),
"ntoreturn" : 0, #返回的记录数。例如，profile命令将返回一个文档（一个结果文件），因此ntoreturn值将为1。limit(5)命令将返回五个文件，因此ntoreturn值是5。如果ntoreturn值为0，则该命令没有指定一些文件返回，因为会是这样一个简单的find()命令没有指定的限制。
"ntoskip" : 0, #skip()方法指定的跳跃数
"nscanned" : 304, #扫描数量
"keyUpdates" : 0, #索引更新的数量，改变一个索引键带有一个小的性能开销，因为数据库必须删除旧的key，并插入一个新的key到B-树索引
"numYield" : 0, #该查询为其他查询让出锁的次数
"lockStats" : { #锁信息，R：全局读锁；W：全局写锁；r：特定数据库的读锁；w：特定数据库的写锁
"timeLockedMicros" : { #锁
"r" : NumberLong(19467),
"w" : NumberLong(0)
},
"timeAcquiringMicros" : { #锁等待
"r" : NumberLong(7),
"w" : NumberLong(9)
}
},
"nreturned" : 101, #返回的数量
"responseLength" : 74659, #响应字节长度
"millis" : 19, #消耗的时间（毫秒）
"ts" : ISODate("2014-02-25T02:13:54.899Z"), #语句执行的时间
"client" : "127.0.0.1", #链接ip或则主机
"allUsers" : [ ],
"user" : "" #用户
}
除上面外还有：
scanAndOrder： scanAndOrder是一个布尔值，是True当一个查询不能使用的文件的顺序在索引中的排序返回结果：MongoDB中必须将其接收到的文件从一个游标后的文件进行排序。 如果scanAndOrder是False，MongoDB的可使用这些文件的顺序索引返回排序的结果。即：True：文档进行排序，False：使用索引。 moved 更新操作在磁盘上移动一个或多个文件到新的位置。表明本次update是否移动了硬盘上的数据，如果新记录比原记录短，通常不会移动当前记录，如果新记录比原记录长，那么可能会移动记录到其它位置，这时候会导致相关索引的更新.磁盘操作更多，加上索引 更新，会使得这样的操作比较慢. nmoved： 文件在磁盘上操作。 nupdated： 更新文档的数目
getmore是一个getmore 操作，getmore通常发生在结果集比较大的查询时，第一个query返回了部分结果，后续的结果是通过getmore来获取的。
如果nscanned(扫描的记录数)远大于nreturned(返回结果的记录数)的话，要考虑通过加索引来优化记录定位了。responseLength 如果过大，说明返回的结果集太大了，这时要看是否只需要必要的字段。
2：日常使用的查询
#返回最近的10条记录
db.system.profile.find().limit(10).sort({ ts : -1 }).pretty()
#返回所有的操作，除command类型的
db.system.profile.find( { op: { $ne : 'command' } } ).pretty()
#返回特定集合
db.system.profile.find( { ns : 'mydb.test' } ).pretty()
#返回大于5毫秒慢的操作
db.system.profile.find( { millis : { $gt : 5 } } ).pretty()
#从一个特定的时间范围内返回信息
db.system.profile.find(
{
ts : {
$gt : new ISODate("2012-12-09T03:00:00Z") ,
$lt : new ISODate("2012-12-09T03:40:00Z")
}
}
).pretty()
#特定时间，限制用户，按照消耗时间排序
db.system.profile.find(
{
ts : {
$gt : new ISODate("2011-07-12T03:00:00Z") ,
$lt : new ISODate("2011-07-12T03:40:00Z")
}
},
{ user : 0 }
).sort( { millis : -1 } )
总结：
Profiling 功能肯定是会影响效率的，但是不太严重，原因是他使用的是system.profile 来记录，而system.profile 是一个capped collection 这种collection 在操作上有一些限制和特点，但是效率更高，所以在使用的时候可以打开该功能，不需要一直打开。
来源：http://www.cnblogs.com/zhoujinyi/p/3566773.html
ts：时间戳
op: 操作类型
ns：执行操作的对象集合
millis：操作所花时间，毫秒
client: 执行操作的客户端
user: 执行操作的mongodb连接用户
mongostat详解
mongostat是mongdb自带的状态检测工具，在命令行下使用。它会间隔固定时间获取mongodb的当前运行状态，并输出。如果你发现数据库突然变慢或者有其他问题的话，你第一手的操作就考虑采用mongostat来查看mongo的状态。
它的输出有以下几列：
- inserts/s 每秒插入次数
- query/s 每秒查询次数
- update/s 每秒更新次数
- delete/s 每秒删除次数
- getmore/s 每秒执行getmore次数
- command/s 每秒的命令数，比以上插入、查找、更新、删除的综合还多，还统计了别的命令
- flushs/s 每秒执行fsync将数据写入硬盘的次数。
- mapped/s 所有的被mmap的数据量，单位是MB，
- vsize 虚拟内存使用量，单位MB
- res 物理内存使用量，单位MB
- faults/s 每秒访问失败数（只有Linux有），数据被交换出物理内存，放到swap。不要超过100，否则就是机器内存太小，造成频繁swap写入。此时要升级内存或者扩展
- locked % 被锁的时间百分比，尽量控制在50%以下吧
- idx miss % 索引不命中所占百分比。如果太高的话就要考虑索引是不是少了
- q t|r|w 当Mongodb接收到太多的命令而数据库被锁住无法执行完成，它会将命令加入队列。这一栏显示了总共、读、写3个队列的长度，都为0的话表示mongo毫无压力。高并发时，一般队列值会升高。
- conn 当前连接数
- time 时间戳
mongodb監控工具mongosniff
介绍
mongosniff提供了对数据库实时活动的低级别操作跟踪和嗅探视图。可以将mongosniff认为是专为MongoDB定制的，类似于tcpdump用于TCP/IP网络流量分析。mongosniff常用于驱动开发。
注意：mongosniff需要libpcap，并且只对类Unix系统可用。
相对于mongosniff，Wireshark，一个流行的网络嗅探工具，可用于侦测和解析MongoDB线协议。
用法
下面的命令连接到运行在localhost的27017和27018上的mongod或mongos：
mongosniff --source NET lo 27017 27018
下面的命令只记录运行在localhost的27018上的mongod或mongos的无效的BSON对象，用于驱动开发和问题跟踪：
mongosniff --objcheck --source NET lo 27018
实践
[root@test ~]# mongosniff --help
mongosniff: error while loading shared libraries: libpcap.so.0.9: cannot open shared object file: No such file or directory
[root@test ~]# which mongosniff
/usr/bin/mongosniff
[root@test ~]# ldd /usr/bin/mongosniff
linux-vdso.so.1 => (0x00007fffe2d7a000)
libpthread.so.0 => /lib64/libpthread.so.0 (0x0000003558e00000)
librt.so.1 => /lib64/librt.so.1 (0x0000003559200000)
libpcap.so.0.9 => not found
libstdc++.so.6 => /usr/lib64/libstdc++.so.6 (0x0000003559e00000)
libm.so.6 => /lib64/libm.so.6 (0x0000003559600000)
libgcc_s.so.1 => /lib64/libgcc_s.so.1 (0x000000355a600000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x0000003558a00000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x0000003558200000)
可以看出libpcap.so.0.9 => not found并没有找到。
[root@test ~]# cd /usr/lib64
[root@test lib64]# ls -al | grep libpcap
lrwxrwxrwx. 1 root root 16 Feb 26 17:28 libpcap.so.1 -> libpcap.so.1.4.0
-rwxr-xr-x 1 root root 260880 Nov 22 2013 libpcap.so.1.4.0
添加软连接。
[root@test lib64]# ln -s /usr/lib64/libpcap.so.1.4.0 /usr/lib64/libpcap.so.0.9
再次查看帮助。
[root@test lib64]# mongosniff --help
Usage: mongosniff [--help] [--forward host:port] [--source (NET
--forward Forward all parsed request messages to mongod instance at
specified host:port
--source Source of traffic to sniff, either a network interface or a
file containing previously captured packets in pcap format,
or a file containing output from mongod's --diaglog option.
If no source is specified, mongosniff will attempt to sniff
from one of the machine's network interfaces.
--objcheck Log hex representation of invalid BSON objects and nothing
else. Spurious messages about invalid objects may result
when there are dropped tcp packets.
only port 27017 is sniffed.
--help Print this help message.
抓包：
[root@test lib64]# /usr/bin/mongosniff --source NET bond0 > /var/log/currentOp/sniff.log
下面是sniff.log中的部分内容：
10.10.0.1:55553 -->> 10.10.0.2:27017 MyTest.Pro 1042 bytes id:41d99 269721
query: { $query: { id: { $in: [ 380, 383 ] }, Availability.Status: { $lt: 5 }, $or: [ { id: { $lt: 331 } }, { id: { $gt: 200, $lt: 400 } }, { id: { $gt: 600, $lt: 800 } } ] }, $orderby: { Availability.Status: 1 } } ntoreturn: 0 ntoskip: 0 hasfields SlaveOk
原文/转自：MongoDB 教程五: MongoDB固定集合和性能优化 (索引Indexes, 优化器, 慢查询profile)