MongoDB在Debian上的索引优化方法

1. 分析查询模式，精准创建索引
优化索引的第一步是理解应用程序的查询模式。通过监控工具（如mongostat、mongotop）或db.currentOp()查看高频查询，识别需要索引的字段。例如，若经常根据username字段查询用户信息，可创建单字段索引：db.users.createIndex({ username: 1 })；若需联合查询name和age并按name排序，可创建复合索引：db.users.createIndex({ name: 1, age: -1 })（复合索引字段顺序需匹配查询条件，选择性高的字段优先）。

2. 选择合适的索引类型
根据数据特性和查询需求选择索引类型：

• 单字段索引：适用于简单查询（如find({ age: 25 })）；
• 复合索引：适用于多字段联合查询（如find({ name: "John", age: 25 })）；
• 多键索引：用于数组字段（如tags数组）；
• 地理空间索引：支持地理位置查询（如find({ location: { $near: [ -73.856077, 40.848447 ] } })）；
• 文本索引：用于全文搜索（如find({ description: "mongodb debian" })）；
• TTL索引：自动删除过期数据（如createIndex({ expireAt: 1 }, { expireAfterSeconds: 0 })）。

3. 利用覆盖索引减少IO
覆盖索引是指查询所需的所有字段都包含在索引中，MongoDB可直接从索引中获取数据，无需访问实际文档。例如，若查询只需name和age字段，可创建包含这两个字段的复合索引：db.users.createIndex({ name: 1, age: 1 })，然后通过explain("executionStats")确认isCovered为true。

4. 定期维护索引性能

• 重建索引：数据大量插入、删除或更新后，索引可能产生碎片，使用db.collection.reIndex()重建索引（大数据量集合建议后台创建，如db.users.reIndex({ background: true })）；
• 删除无用索引：通过db.collection.getIndexes()查看所有索引，删除不再使用的索引（如db.users.dropIndex("username_1")），减少写操作开销和存储占用。

5. 使用explain()分析查询计划
通过explain("executionStats")查看查询的执行细节，重点关注：

• 索引使用情况：winningPlan中的inputStage是否使用了索引（如IXSCAN表示使用了索引）；
• 扫描行数：executionStats.totalDocsExamined（扫描文档数）应远小于集合总文档数；
• 返回行数：executionStats.nReturned（返回文档数）是否符合预期；
• 执行时间：executionStats.executionTimeMillis（执行时间）是否过长。

6. 优化索引设计原则

• 避免过度索引：每增加一个索引都会增加写操作的开销（插入、更新、删除时需同步更新索引），需权衡查询性能与存储、写性能的平衡；
• 复合索引字段顺序：将选择性高的字段（唯一值多的字段）放在前面（如name的唯一值比age多，复合索引应为{ name: 1, age: 1 }）；
• 延迟索引创建：大量数据插入时，可先删除索引，插入完成后再重建，减少索引维护的开销。

7. 硬件与配置优化

• 使用SSD：SSD的随机读写速度远快于HDD，能显著提升索引访问性能；
• 增加内存：MongoDB使用内存映射文件，增加内存可使常用索引和数据驻留内存，减少磁盘IO；
• 调整WiredTiger缓存：修改/etc/mongod.conf中的storage.wiredTiger.engineConfig.cacheSizeGB参数（建议设置为物理内存的50%-70%），提高缓存命中率。