mongodb千万级数据分页优化与分析器explain

千万级数据分页优化

mongo采用的是单机部署，数据量1千万，需求是实现分页面，按照capTime倒叙排列，每页数据20条

前端在查询下一页数据的时候讲，当前页数据的最后一条，capTime这个字段传过来，值是：1548482420，并且把该条数据对应的objectid也传过来，对应值：ObjectId("5bc5ce033b071d2fa84e60f4")，如果是相同的时间，对应的多条数据，要都传递过来，mongo查询的时候，添加条件capTime大于等于1548482420，并且不包含这几条数据，以下是对应的代码

//  数据查询下一页时：
db.getCollection('CapMotor').find({
    "$and":[
              {'capTime' :{ "$gte" :1548482420}},
              {'_id':{"$ne":ObjectId("5bc5ce033b071d2fa84e60f4")}}
          ]
    })
.sort({'capTime':1}).limit(20)

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注:以上是我考虑的按照某个字段排序，并且该字段的值有可能会有多个的情况，实际在开发中，该字段的值有可能是唯一的，对应的代码如下

//  数据查询下一页时：
db.getCollection('CapMotor').find({'capTime' :{ "$gt" :1539582402} }).sort({'capTime':1}).limit(20)
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第一种方法，前端可以指定调到首页，尾页，上下一页，中间指定页，但是前提是数据量不过百万的情况下； 第二种方法执行比较快，但是前端不能跳到指定的页数，首页，尾页，上下一页这种是可以的；

mongodb 分析器explain

本次是以3.4.15-49-g4ef027f为例，各个版本的执行计划差异较大

/* 1 */
{
    "queryPlanner" : {
        "plannerVersion" : 1,
        "namespace" : "bigdata.faceCapture",
        "indexFilterSet" : false,
        "parsedQuery" : {
            "fcap_id" : {
                "$lt" : "fd129550-ced3-11e8-8ea8-1866daf63d9f"
            }
        },
        "winningPlan" : {
            "stage" : "FETCH",
            "inputStage" : {
                "stage" : "IXSCAN",
                "keyPattern" : {
                    "fcap_id" : 1
                },
                "indexName" : "fcap_id_1",
                "isMultiKey" : false,
                "multiKeyPaths" : {
                    "fcap_id" : []
                },
                "isUnique" : false,
                "isSparse" : false,
                "isPartial" : false,
                "indexVersion" : 2,
                "direction" : "forward",
                "indexBounds" : {
                    "fcap_id" : [ 
                        "[\"\", \"fd129550-ced3-11e8-8ea8-1866daf63d9f\")"
                    ]
                }
            }
        },
        "rejectedPlans" : []
    },
    "serverInfo" : {
        "host" : "master",
        "port" : 27017,
        "version" : "3.4.15-49-g4ef027f",
        "gitVersion" : "4ef027f98d5c00a0f4e507cbe39a22cab4c7a44c"
    },
    "ok" : 1.0
}
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重点关注queryPlanner里的winningPlan即可， explain.queryPlanner.winningPlan.stage:最优执行计划的stage，这里返回是FETCH，可以理解为通过返回的index位置去检索具体的文档（stage有数个模式，将在后文中进行详解）。

Explain.queryPlanner.winningPlan.inputStage:用来描述子stage，并且为其父stage提供文档和索引关键字。

explain.queryPlanner.winningPlan.stage的child stage，此处是IXSCAN，表示进行的是index scanning。

state各个值的解释如下： COLLSCAN ：全表扫描

IXSCAN：索引扫描

FETCH:：根据索引去检索指定document

SHARD_MERGE：各个分片返回数据进行merge

SORT：表明在内存中进行了排序（与前期版本的scanAndOrder:true一致）

SORT_MERGE：表明在内存中进行了排序后再合并

LIMIT：使用limit限制返回数

SKIP：使用skip进行跳过

IDHACK：针对_id进行查询

SHARDING_FILTER：通过mongos对分片数据进行查询

COUNT：利用db.coll.count()之类进行count运算

COUNTSCAN：count不使用用Index进行count时的stage返回

COUNT_SCAN：count使用了Index进行count时的stage返回

SUBPLA：未使用到索引的$or查询的stage返回

TEXT：使用全文索引进行查询时候的stage返回

集合faceCapture中有数据1千万条以上的数据，有复合索引fcap_time、fcap_dcid、person_id

{
    "fcap_time" : -1,
    "fcap_dcid" : 1,
    "person_id" : 1
}
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单行索引fcap_time、fcap_id

{
    "fcap_time" : 1
}
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{
    "fcap_id" : 1
}
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用关键字explain进行sql分析，发现如下问题：

// 走的是复合索引 注意索引的顺序，fcap_time" : -1,  "fcap_dcid" : 1,  "person_id" : 1
db.getCollection('faceCapture').find({'fcap_time' :{ "$gt" :1539745381}}).explain()
// 以下两个字段都是复合索引中，未走索引，
db.getCollection('faceCapture').find({'fcap_dcid' :{ "$lt" :"fd129550-ced3-11e8-8ea8-1866daf63d9f"}}).explain()
db.getCollection('faceCapture').find({'person_id' :{ "$lt" :"fd129550-ced3-11e8-8ea8-1866daf63d9f"}}).explain()
// 走的是索引 fcap_id" : -1, 
db.getCollection('faceCapture').find({'fcap_id' :{ "$lt" :"fd129550-ced3-11e8-8ea8-1866daf63d9f"}}).explain()
db.getCollection('faceCapture').find({'fcap_id' :{ "$lt" :"fd129550-ced3-11e8-8ea8-1866daf63d9f"}}).count()

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以下有如下结论

mongodb的索引也有最前缀原则，类似于mysql中的like关键字； 复合索引和单列索引中都有同一列，并且该列是位于复合索引的第一个位置时，默认走的是复合索引； 复合索引的非首位查询时，默认不走索引；