MongoDB 基礎

• 以 BSON (Binary JSON) 儲存資料
  • BSON 是 JSON 的二進位版本，支援更多資料型別，如日期和二進位資料
• _id 欄位作為預設的主鍵
  • 若未指定，MongoDB 會自動生成一個 12 字節的 ObjectId
  • 用於確保文件中唯一性，特別在分散式系統中

索引機制

Composite Index

• 由多個欄位組成，例如 (a, b)
• Prefix 特性
  • 如果索引為 (a, b)，則 (a) 也可被單獨使用
  • 但 (b) 或 (a, b, c) 無法直接利用此索引
• Hint
  • 可強制 MongoDB 使用特定索引
  • 用於測試或避免 optimizer 選錯索引

Explain 分析查詢

• 用來檢視查詢的執行計畫
• 重要欄位
  • cursor
    • BasicCursor 表示全表掃描，應避免
    • BtreeCursor 表示使用索引
  • nscanned
    • 掃描的索引數量
  • nscannedObjects
    • 掃描的文件數量
  • n
    • 最終返回的文件數量
  • 關係：nscanned >= nscannedObjects >= n
• scanAndOrder
  • 表示需要將文件載入記憶體並排序
  • 通常一次性返回所有結果，效率較低

Optimizer 索引選擇

• 第一階段：尋找最佳索引
  • 最佳索引條件
    • 包含所有 filter 和 sort 的欄位
    • equality filter 必須在 range filter 之前
    • sort 欄位必須在 range filter 之後
  • 若有多個最佳索引條件符合條件，隨便選擇一個
• 第二階段：實驗性選擇
  • 若無最佳索引，會測試多個索引
  • optimizer 選擇 nscanned 最小的索引作為最終方案

儲存引擎

MMAPv1

• MongoDB 早期的儲存引擎
• 特性
  • _id 直接對應 disk 偏移量 (diskloc)
    • 查詢速度快，但更新需維護偏移量，效能低
  • 鎖定機制
    • 初始為 database-level lock
    • 後期升級至 collection-level lock
• 已於 MongoDB 4.0 後棄用

WiredTiger

• MongoDB 收購並採用的新儲存引擎
• 特性
  • Document-level locking，提升並發效能
  • 支援資料壓縮，減少儲存空間
• 版本演進
  • 5.2 之前
    • _id 用於查找 recordid
    • recordid 作為 clustered index，指向實際文件
  • 5.3 之後
    • _id 直接成為 clustered index
    • _id 為 12 字節 (ObjectId)，比原 64 位 recordid 更大
    • 影響
      • 對 secondary index 增加儲存負擔
      • 提升跨機器和 shard 環境中的唯一性