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向时间序列集合添加从节点索引

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  • 使用二级索引提高排序性能
  • 时间序列集合的最后一点查询
  • 为时间序列集合指定索引提示
  • MongoDB 6.0 及更早版本中的时间序列二级索引

要提高时间序列集合的查询性能，请添加一个或多个二级索引以支持常见的时间序列查询模式。从 MongoDB 6.3 开始，MongoDB 自动在 metaField 和 timeField 字段上为新集合创建复合索引。

注意

并非所有索引类型都受支持。有关不支持的索引类型的列表，请参阅时间序列集合二级索引的限制。

您可能希望创建额外的二级索引。考虑使用具有以下配置的天气数据集合：

db.createCollection(
"weather",
{
   timeseries: {
      timeField: "timestamp",
      metaField: "metadata"
}})

在每个天气数据文档中，metadata 字段值是一个子文档，其中包含天气传感器 ID 和类型的字段：

{
   "timestamp": ISODate("2021-05-18T00:00:00.000Z"),
   "metadata": {
     "sensorId": 5578,
     "type": "temperature"
   },
   "temp": 12
}

集合的默认复合索引会对整个 metadata 子文档进行索引，因此该索引仅用于 $eq 查询。通过对特定的 metadata 字段建立索引，您可以提高其他查询类型的查询性能。

例如，此 $in 查询受益于 metadata.type 的二级索引：

{ metadata.type:{ $in: ["temperature", "pressure"] }}

提示

请参阅：

db.collection.createIndex()

使用二级索引提高排序性能

对时间序列集合的排序操作可以在 timeField 字段上使用二级索引。在某些条件下，排序操作还可以在 metaField 和 timeField 字段上使用复合二级索引。

聚合管道阶段 $match 和 $sort 确定时间序列集合可以使用哪些索引。索引可用于以下场景：

  • { <timeField>: ±1 } 上的排序使用 <timeField> 上的二级索引

  • 对 { <metaField>: ±1, timeField: ±1 } 的排序会在 { <metaField>: ±1, timeField: ±1 } 上使用默认复合索引

  • 在 <metaField> 上具有点谓词时，{ <timeField>: ±1 } 上的排序使用 { metaField: ±1, timeField: ±1 } 上的二级索引

例如，以下 sensorData 集合包含来自天气传感器的测量值：

db.sensorData.insertMany( [ {
     "metadata": {
         "sensorId": 5578,
         "type": "omni",
         "location": {
             type: "Point",
             coordinates: [-77.40711, 39.03335]
         }
     },
     "timestamp": ISODate("2022-01-15T00:00:00.000Z"),
     "currentConditions": {
         "windDirection": 127.0,
         "tempF": 71.0,
         "windSpeed": 2.0,
         "cloudCover": null,
         "precip": 0.1,
         "humidity": 94.0,
     }
   },
   {
     "metadata": {
         "sensorId": 5578,
         "type": "omni",
         "location": {
             type: "Point",
             coordinates: [-77.40711, 39.03335]
         }
     },
     "timestamp": ISODate("2022-01-15T00:01:00.000Z"),
     "currentConditions": {
         "windDirection": 128.0,
         "tempF": 69.8,
         "windSpeed": 2.2,
         "cloudCover": null,
         "precip": 0.1,
         "humidity": 94.3,
     }
   },
   {
     "metadata": {
         "sensorId": 5579,
         "type": "omni",
         "location": {
             type: "Point",
             coordinates: [-80.19773, 25.77481]
         }
     },
     "timestamp": ISODate("2022-01-15T00:01:00.000Z"),
     "currentConditions": {
         "windDirection": 115.0,
         "tempF": 88.0,
         "windSpeed": 1.0,
         "cloudCover": null,
         "precip": 0.0,
         "humidity": 99.0,
     }
    }
  ]
)

在 timestamp 字段上创建二级单字段索引：

db.sensorData.createIndex( { "timestamp": 1 } )

以下对 timestamp 字段的排序操作使用二级索引来提高性能：

db.sensorData.aggregate( [
  { $match: { "timestamp" : { $gte: ISODate("2022-01-15T00:00:00.000Z") } } },
  { $sort: { "timestamp": 1 } }
] )

要确认排序操作使用了二级索引，请使用 .explain( "executionStats" ) 选项再次运行该操作：

db.sensorData.explain( "executionStats" ).aggregate( [
  { $match: { "timestamp": { $gte: ISODate("2022-01-15T00:00:00.000Z") } } },
  { $sort: { "timestamp": 1 } }
] )

时间序列集合的最后一点查询

在时间序列数据中，最新数据点查询会返回给定字段具有最新时间戳的数据点。对于时间序列集合，最新数据点查询会获取每个唯一元数据值的最新测量值。例如，您可能想要获取所有传感器的最新温度读数。可以通过创建以下任一索引来提升最新数据点查询的性能：

{ "metadata.sensorId": 1,  "timestamp": 1 }
{ "metadata.sensorId": 1,  "timestamp": -1 }
{ "metadata.sensorId": -1, "timestamp": 1 }
{ "metadata.sensorId": -1, "timestamp": -1 }

注意

最新数据点查询在使用 DISTINCT_SCAN 优化 时可实现最高性能。仅当 timeField 上的索引为降序时，才可以使用此优化。

以下命令创建一个复合二级索引，metaField 上的索引为升序，timeField 上的索引为降序：

db.sensorData.createIndex( { "metadata.sensorId": 1,  "timestamp": -1 } )

以下最新数据点查询示例使用了上文中创建的降序 timeField 复合二级索引：

db.sensorData.aggregate( [
   {
      $sort: { "metadata.sensorId": 1, "timestamp": -1 }
   },
   {
      $group: {
         _id: "$metadata.sensorId",
         ts: { $first: "$timestamp" },
         temperatureF: { $first: "$currentConditions.tempF" }
      }
   }
] )

要确认最新数据点查询是否使用了二级索引，请使用 .explain( "executionStats" ) 再次运行该操作：

db.getCollection( 'sensorData' ).explain( "executionStats" ).aggregate( [
   {
      $sort: { "metadata.sensorId": 1, "timestamp": -1 }
   },
   {
      $group: {
         _id: "$metadata.sensorId",
         ts: { $first: "$timestamp" },
         temperatureF: { $first: "$currentConditions.tempF" }
      }
   }
] )

winningPlan.queryPlan.inputStage.stage 为 DISTINCT_SCAN，表示使用了该索引。有关 Explain Plan 输出的更多信息，请参阅 Explain 结果。

为时间序列集合指定索引提示

索引提示导致 MongoDB 使用特定的索引进行查询。如果在提示中指定了一个索引，对时间序列集合的某些操作只能利用该索引。

例如，以下查询会促使 MongoDB 使用 timestamp_1_metadata.sensorId_1 索引：

db.sensorData.find( { "metadata.sensorId": 5578 } ).hint( "timestamp_1_metadata.sensorId_1" )

在时间序列集合上，您可以使用索引名称或索引键模式指定提示。要获取集合上的索引名称，请使用 db.collection.getIndexes() 方法。

MongoDB 6.0 及更早版本中的时间序列二级索引

6.3 版本中的新功能。

从 MongoDB 6.3 开始，您可以为时间序列集合创建部分TTL 索引。您只能对 metaField 进行筛选。

如果集合不使用 expireAfterSeconds 选项使文档过期，则创建部分 TTL 索引只会为匹配文档设置过期时间。如果集合对所有文档使用 expireAfterSeconds，则部分 TTL 索引可以让匹配文档更快过期。

6.0 版本中的新功能。

从 MongoDB 6.0 开始，您可以

注意

如果 时间序列集合 上有 二级索引 ，并且需要降级特征兼容性版本 (fCV)，则必须先删除与降级 fCV 不兼容的所有二级索引。请参阅setFeatureCompatibilityVersion 。

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