寫給MongoDB開發(fā)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(xué)習(xí)mongodb，所以正好拿來翻譯一下。一方面加強自己學(xué)習(xí)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(xiàn)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(xiàn)直譯的地方。翻譯該書的主要目的是為大家學(xué)習(xí)探討用的，如果有翻譯不精準(zhǔn)的地方，或者說有更加精準(zhǔn)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(xiàn)用較少的內(nèi)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(shè)你有一臺機器，有256G的數(shù)據(jù)，16G的內(nèi)存。大部分?jǐn)?shù)據(jù)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(shè)每頁包含4K的數(shù)據(jù)。

mongodb將第一頁從磁盤加載到內(nèi)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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)到內(nèi)存中（操作系統(tǒng)需要把舊的數(shù)據(jù)交換出內(nèi)存，需要加載新的數(shù)據(jù)）。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(shù)據(jù)到內(nèi)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(yù)處理這些數(shù)據(jù)，將集合中x字段的值都加到一個有序數(shù)中（如圖22.2）。樹的每個節(jié)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(zhí)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(dāng)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(xiàn)在，不是查找每一個文檔了。mongodb就回問，x是大于當(dāng)前節(jié)點的值？還是小于當(dāng)前節(jié)點的值？如果大于，就去右節(jié)點中繼續(xù)找；如果小于，就去左節(jié)點中繼續(xù)找。將會以這種方式繼續(xù)查找，直到找到節(jié)點值是x的節(jié)點。如果找到了，就會根據(jù)節(jié)點指針找到對應(yīng)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(shù)據(jù)到內(nèi)存中。

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

假設(shè)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(jié)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(dāng)然了，不只是17頁。一旦我們在索引中找到結(jié)果，就需要將對應(yīng)的文檔加載到內(nèi)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(xiàn)在可以想象出索引對于加快查詢的幫助有多么大了。