一、为什么你的MongoDB查询突然变慢了？
最近有个做电商的朋友跑来诉苦，说他们的商品搜索功能突然变得特别卡。我一看监控，好家伙，一个简单的分类查询竟然要3秒多！这要放在双十一，服务器还不得直接罢工啊？
经过排查，发现问题出在索引失效上。这就好比你去图书馆找书，明明有目录索引，管理员却非要一本一本翻给你看，能不慢吗？MongoDB的索引失效问题，往往就是这种"有索引不用"的尴尬情况。
二、常见的索引失效场景
1. 查询条件不匹配索引顺序
// MongoDB示例：商品集合索引
db.products.createIndex({ category: 1, price: 1 })
// 失效查询1：只使用price条件
db.products.find({ price: { $gt: 100 } }) // 无法使用复合索引
// 失效查询2：条件顺序不对
db.products.find({ price: { $lt: 1000 }, category: "电子产品" }) // 不符合最左前缀原则
这种情况就像是你知道书的ISBN号，但图书馆目录是按作者名字排序的，自然找不到。
2. 使用了索引不支持的运算符
// 有效查询：使用等值查询
db.products.find({ category: "电子产品" }) // 可以使用索引
// 失效查询：使用正则表达式
db.products.find({ category: /电子/ }) // 无法使用索引
正则查询就像是要找所有书名包含"编程"的书，但目录只记录了完整书名，自然没法快速查找。
3. 索引选择性太低
// 不好的索引：status字段只有几个可能值
db.orders.createIndex({ status: 1 })
// 好的索引：组合高选择性字段
db.orders.createIndex({ userId: 1, createTime: -1 })
这就像是在图书馆里给"中文书"这个分类建索引，结果还是得翻遍半个图书馆。
三、如何诊断索引问题
1. 使用explain()分析查询
// 分析查询执行计划
db.products.find({ category: "电子产品", price: { $gt: 500 } })
.explain("executionStats")
// 重点关注：
// - stage: "IXSCAN"表示使用了索引
// - executionTimeMillis: 执行时间
// - totalKeysExamined: 检查的索引键数量
2. 监控慢查询
// 启用慢查询日志
db.setProfilingLevel(1, { slowms: 100 })
// 查看慢查询记录
db.system.profile.find().sort({ ts: -1 }).limit(10)
四、优化索引的实用技巧
1. 创建合适的复合索引
// 好的复合索引示例
db.products.createIndex({
category: 1, // 高频查询字段
price: 1, // 范围查询字段
stock: -1 // 排序字段
}, { background: true }) // 后台创建不影响业务
2. 使用覆盖索引
// 创建包含所有查询字段的索引
db.products.createIndex({
category: 1,
price: 1,
name: 1
})
// 查询只需返回索引字段
db.products.find(
{ category: "电子产品", price: { $gt: 500 } },
{ _id: 0, category: 1, price: 1, name: 1 }
)
3. 定期维护索引
// 查看索引使用情况
db.products.aggregate([ { $indexStats: { } } ])
// 删除无用索引
db.products.dropIndex("category_1_price_1")
五、特殊场景的索引优化
1. 全文搜索场景
// 创建文本索引
db.products.createIndex({
name: "text",
description: "text"
})
// 文本搜索查询
db.products.find({
$text: { $search: "智能手机 大屏" }
})
2. 地理空间查询
// 创建2dsphere索引
db.stores.createIndex({ location: "2dsphere" })
// 附近查询
db.stores.find({
location: {
$near: {
$geometry: {
type: "Point",
coordinates: [116.404, 39.915]
},
$maxDistance: 1000
}
}
})
六、索引优化的注意事项
- 索引不是越多越好：每个索引都会占用内存和磁盘空间，写入时还需要维护索引
- 注意内存使用：确保索引能放入内存，否则性能会急剧下降
- 测试是关键：任何索引变更都要在测试环境验证
- 监控是必须的：建立索引性能基线，持续监控变化
七、实战案例分享
最近帮一个社交应用优化了他们的消息系统。原来的查询是这样的：
// 原始低效查询
db.messages.find({
receiverId: "user123",
status: "unread",
createTime: { $gt: ISODate("2023-01-01") }
}).sort({ createTime: -1 }).limit(50)
优化步骤：
- 分析发现没有合适的复合索引
- 创建了{ receiverId: 1, status: 1, createTime: -1 }索引
- 确保查询使用覆盖索引
- 查询时间从1200ms降到25ms
八、总结
索引优化是个细致活，需要结合业务场景和数据特点。记住几个原则：
- 理解你的查询模式
- 遵循最左前缀原则
- 优先考虑高选择性字段
- 定期审查和清理无用索引
- 测试、测试、再测试
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