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ESR（Equality, Sort, Range）ガイドライン

複合インデックスは複数のフィールドを参照するため、クエリの応答時間を大幅に改善できます。

ほとんどの場合、ESR（Equality（等価）、Sort（並べ替え）、Range（範囲））のガイドラインを適用してインデックスキーを配置すると、より効率的な複合インデックスが作成されます。

等価フィールドが常に最初に配置されるようにします。最初に等価フィールドを配置すると、残りのインデックスフィールドがソート順で保持されます。インデックスの特定のニーズに基づいて、次にソートするフィールドと範囲フィールドのどちらを使用するかを選択します。

メモリ内ソートを避けることが重要な場合は、範囲フィールドの前にソートフィールドを配置します（ESR）
クエリの範囲述語が非常に選択的である場合は、ソートフィールドの前に配置してください（ERS）

クエリの最適化の詳細については、explain とクエリプランを参照してください。

Tip

インデックスをテストするときに、 MongoDBに特定のインデックスを使用させるには、 cursor.hint() （mongoshメソッド）を使用します。

Equality（等価）

このページの例では、 sample_mflixサンプルデータセットのデータを使用します。このデータセットを自己管理型MongoDBデプロイにロードする方法の詳細については、「サンプルデータセットをロードする」を参照してください。サンプルデータベースに変更を加えた場合、このページの例を実行するには、データベースを削除して再作成する必要がある場合があります。

Equality（等価）は、1つの値で完全に一致することを指します。次の完全一致クエリは、movies コレクションをスキャンして title フィールドが Equilibrium と完全に一致するドキュメントを探します。

db.movies.find( 
   { title: "Equilibrium" },
   { title: 1, year: 1, cast: 1 }
)

[
  {
    _id: ObjectId('573a13a3f29313caabd0c8d2'),
    year: 2002,
    title: 'Equilibrium',
    cast: [
      'Christian Bale',
      'Dominic Purcell',
      'Sean Bean',
      'Christian Kahrmann'
    ]
  }
]

db.movies.find( 
   { title: { $eq: "Equilibrium" } }, 
   { title: 1, year: 1, cast: 1 }
)

[
  {
    _id: ObjectId('573a13a3f29313caabd0c8d2'),
    year: 2002,
    title: 'Equilibrium',
    cast: [
      'Christian Bale',
      'Dominic Purcell',
      'Sean Bean',
      'Christian Kahrmann'
    ]
  }
]

インデックス検索では、検査されたインデックスキーの数を減らすために完全一致が効率的に使用されます。等価フィールドは最初に指定する必要があります。

インデックスには複数の等価キーを含めることができます。これらは相互に対して任意の順序で表示できますが、すべての等価キーはいずれのソートフィールドまたは範囲フィールドに先行する必要があります。

等価一致の選択性が高いほど、インデックスクエリの効率が高くなります。

Sort

Sort（並べ替え）は、結果の順序を決定します。メモリ内でのソートを回避するには、インデックスの範囲の前にソートフィールドを配置します。

インデックスは、ソートキーに先行するすべてのプレフィックスキーに対して等価条件がクエリに含まれている場合にのみ、キーのサブセットに対するソート操作をサポートします。詳細については、ソートとインデックスのプレフィックス以外のサブセットを参照してください。

次の例では、directorsフィールドに "David Lynch" が含まれる映画を moviesコレクションでクエリします。出力は year でソートされます。

db.movies.find( 
   { directors: "David Lynch" }, 
   { title: 1, year: 1 } 
).sort( { year: 1 } )

[
  {
    _id: ObjectId('573a1397f29313caabce77d4'),
    title: 'The Elephant Man',
    year: 1980
  },
  {
    _id: ObjectId('573a1398f29313caabce9091'),
    title: 'Dune',
    year: 1984
  },
  {
    _id: ObjectId('573a1398f29313caabce9e12'),
    title: 'Blue Velvet',
    year: 1986
  },
  {
    _id: ObjectId('573a1399f29313caabced630'),
    year: 1992,
    title: 'Twin Peaks: Fire Walk with Me'
  },
  {
    _id: ObjectId('573a139af29313caabcf00f0'),
    year: 1997,
    title: 'Lost Highway'
  },
  {
    _id: ObjectId('573a139ef29313caabcfbc0e'),
    year: 1999,
    title: 'The Straight Story'
  },
  {
    _id: ObjectId('573a139ef29313caabcfbc36'),
    title: 'Mulholland Drive',
    year: 2001
  },
  {
    _id: ObjectId('573a13b4f29313caabd40a54'),
    title: 'Inland Empire',
    year: 2006
  }
]

クエリのパフォーマンスを向上させるには、directors フィールドと year フィールドにインデックスを作成します。

db.movies.createIndex( { directors: 1, year: 1 } )

directors は等価一致であるため、最初のキーです。
year はクエリと同じ順序（1）でインデックス付けされます。

Range（範囲）

「範囲」フィルターは、フィールドをスキャンします。スキャンでは完全一致は必要ないため、範囲フィルターはインデックスキーに緩やかに結合されます。クエリの効率を向上させるには、範囲の境界を制限し、等価一致を使用してスキャンするドキュメント数を減らします。

範囲フィルターは次のようになります。

db.movies.find( 
   { runtime: { $gte: 1000 } }, 
   { title: 1, runtime: 1, year: 1, plot: 1 } 
)

[
  {
    _id: ObjectId('573a1397f29313caabce69db'),
    plot: 'The economic and cultural growth of Colorado spanning two centuries from the mid-1700s to the late-1970s.',
    runtime: 1256,
    title: 'Centennial',
    year: 1978
  },
  {
    _id: ObjectId('573a1399f29313caabcee1aa'),
    plot: 'A documentary on the history of the sport with major topics including Afro-American players, player/team owner relations and the resilience of the game.',
    runtime: 1140,
    title: 'Baseball',
    year: 1994
  }
]

db.movies.find( 
   { year: { $lt: 1900 } }, 
   { title: 1, year: 1, plot: 1 }
)

[
  {
    _id: ObjectId('573a139cf29313caabcf560f'),
    plot: 'Two people kiss.',
    title: 'The Kiss',
    year: 1896
  },
  {
    _id: ObjectId('573a13a0f29313caabd041db'),
    plot: 'Two people kiss.',
    title: 'The Kiss',
    year: 1896
  }
]

db.movies.find( 
   { type: { $ne: "movie" } }, 
   { title: 1, year: 1, type: 1 } 
)

[
  {
    _id: ObjectId('573a1395f29313caabce2f03'),
    title: 'The Forsyte Saga',
    year: 1967,
    type: 'series'
  },
  {
    _id: ObjectId('573a1396f29313caabce520d'),
    title: 'Scenes from a Marriage',
    year: 1973,
    type: 'series'
  },
  {
    _id: ObjectId('573a1396f29313caabce5b86'),
    title: 'Ironiya sudby, ili S legkim parom!',
    year: 1975,
    type: 'series'
  },
  {
    _id: ObjectId('573a1397f29313caabce6378'),
    title: 'Sybil',
    year: 1976,
    type: 'series'
  },
  {
    _id: ObjectId('573a1397f29313caabce6443'),
    title: 'Jesus of Nazareth',
    year: 1977,
    type: 'series'
  }
]

クエリ内の範囲述語が非常に選択的である場合は、ソートされたドキュメントの数を減らし、メモリ内でソートできるようにするために、ソートフィールドの前にそれを配置してください。

メモリ内ソートを回避するには、ソート述語の後に範囲フィルターを配置します。メモリ内ソートの詳細については、cursor.allowDiskUse() を参照してください。

その他の考慮事項

$ne や $nin などの不等価演算子は、等価演算子ではなく範囲演算子です。
$regex は範囲演算子です。
$in:
- $in を単独で使用した場合、それは一連の等価一致を実行する等価演算子になります。
- $inを.sort()と併用する場合
  - $in の配列要素が 201 より少ない場合、要素は展開され、SORT_MERGE ステージを使用してインデックスに指定されたソート順でマージされます。これにより、小規模な配列のパフォーマンスが向上します。この場合、$in は ESR を持つ等価述語に似ています。
  - $in に 201 以上の要素がある場合、要素は範囲演算子のように順序付けられます。この場合、小さな配列のパフォーマンス向上は実現されません。インデックス内の後続のフィールドはソートに使用することはできず、$in は ESR を持つ範囲述語に似ています。
  - 通常、小さな配列で $in 演算子を使用する場合は、早めにインデックス指定に含めます。通常、大きな配列を使用する場合は、範囲述語を含めるには $in 演算子を含めます。

注意

201 配列要素での $in の動作の変更は、すべてのMongoDBバージョンで同じであることを保証するものではありません。

例

次のクエリは、moviesコレクションで、directorsフィールドが "David Lynch" で、かつ runtimeフィールドが 130 分未満の映画を検索します。結果は year でソートされます。

db.movies.find(
   { 
      directors: "David Lynch", 
      runtime: { $lt: 130 } 
   },
   { title: 1, year: 1, runtime: 1 }
).sort( { year: 1 } )

[
  {
    _id: ObjectId('573a1397f29313caabce77d4'),
    runtime: 124,
    title: 'The Elephant Man',
    year: 1980
  },
  {
    _id: ObjectId('573a1398f29313caabce9e12'),
    runtime: 120,
    title: 'Blue Velvet',
    year: 1986
  },
  {
    _id: ObjectId('573a139ef29313caabcfbc0e'),
    year: 1999,
    title: 'The Straight Story',
    runtime: 112
  }
]

クエリには、ESR ガイドラインのすべての要素が含まれています。

directors: "David Lynch" は等価ベースの一致です
runtime: { $lt: 130 } は、範囲ベースの一致です
year はソートに使用されます

ESR ガイドラインに従うと、例クエリに最適なインデックスは次のようになります。

{ directors: 1, year: 1, runtime: 1 }

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