寫給MongoDB開發者的50條建議Tip22

本系列文章翻譯自《50 Tips and Tricks for MongoDB Developers》，暫時沒有找到中文版，反正自己最近也在深入學習mongodb，所以正好拿來翻譯一下。一方面加強自己學習的效果，另一方面讓大 家也一起來體驗一下需要我們這些mongodb使用者需要注意的地方。

首先聲明自己的英文水平不是太高，加之有些英文翻譯成中文也找不到合適的詞來表達，所以在文章中可能會出現英文原詞，或者說有些地方的翻譯會有些生 硬，也就是說會出現直譯的地方。翻譯該書的主要目的是為大家學習探討用的，如果有翻譯不精準的地方，或者說有更加精準的翻譯，還請大家指出，我會及時的更 正的，在此先謝過各位了。

Tip#22.Use indexes to do more with less memory

通過索引實現用較少的內存做更多的事情

圖22.1是一張查詢請求的示意圖。

圖22.1 查詢流程圖

假設你有一臺機器，有256G的數據，16G的內存。大部分數據在一個集合中，并且你正在查詢這個集合。mongodb會怎么做呢？

假設每頁包含4K的數據。

mongodb將第一頁從磁盤加載到內存中，然后和你的查詢比較。然后再加載一頁，和你的查詢比較，再加載一頁。這樣會加載整個256G的數據。沒有什么捷徑，不查看文檔，它不知道那個文檔是匹配查詢請求的，因此它必須要查看所有的文檔才會知道那些文檔是符合查詢條件的。因此，需要加載所有256G的數據到內存中（操作系統需要把舊的數據交換出內存，需要加載新的數據）。這樣會花費很長的時間。

如何才能避免在一次查詢中不加載所有256G數據到內存呢？我們可以告訴mongodb在字段x上建立索引，mongodb會建立一棵樹，保存字段的值。mongodb會預處理這些數據，將集合中x字段的值都加到一個有序數中（如圖22.2）。樹的每個節點包含一個x的值，和指向包含x值的文檔的指針。

圖22.2 有序B樹

樹只包含一個執行文檔的指針，而不是文檔本身，意味著索引要比整個集合小很多。

當你的查詢中包含x字段的時候，mongodb會注意到查詢條件中包含一個索引字段x，會通過有序樹來查詢x。現在，不是查找每一個文檔了。mongodb就回問，x是大于當前節點的值？還是小于當前節點的值？如果大于，就去右節點中繼續找；如果小于，就去左節點中繼續找。將會以這種方式繼續查找，直到找到節點值是x的節點。如果找到了，就會根據節點指針找到對應的文檔，返回文檔（如圖22.3）。

圖22.3 一個包含值的索引指向一個文檔

如果不使用索引，我們需要加載6400萬頁的數據到內存中。

Pages of data: 256G/(4KB/page)=64 million pages 

假設我們的索引是80G。索引是2000萬頁。

Numbers of pages in our index: 80G/(4KB/page)=20 million pages 

因為索引是有序的，意味著我們不用查找每一個。我們只需要加載特定的節點。那么是多少呢？

Numbers of pages of the index that must be loaded into memory: len(20,000,000)=17 pages 

從6400萬頁下降到17頁！

當然了，不只是17頁。一旦我們在索引中找到結果，就需要將對應的文檔加載到內存中，因此還需要加載文檔大小的頁。和之前的整個集合相比，還是小了很多。

希望你現在可以想象出索引對于加快查詢的幫助有多么大了。