MongoDB - index (1)

 Index는 왜 필요할까? Index는 mongoDB에서 효율적인 쿼리 실행을 도와준다. 만약 index가 없다면 쿼리에 맞는 data를 찾기 위해서 collection의 모든 document를 scan해야 한다. MongoDB에서는 기본적으로 _id field에 대해 index가 존재한다.

 Index는 collection의 data set의 작은 부분을 특정 형태의 data structure로 저장한다. 특정한 field나 field의 집합의 값을 값에 따라 순서대로 저장한다.

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Single Index

Score 기준으로 indexing

 위의 예시를 보면 score 기준으로 indexing을 하고 score: { "$lt": 30 } 이라는 query를 실행했다. 만약 index가 없었다면 collection의 모든 data의 score 값을 확인 해야만 했는데 index가 있기 때문에 score가 30인 지점까지만 확인하면 된다.

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Compound Index

 MongoDB는 Compound Index,즉 multiple fields index를 지원한다. 여기서 field list의 순서는 매우 중요하다. 만약 index를 생성할 때 {userid:1, score: -1} 으로 생성했다면 우선 userid를 기준으로 오름차순 정렬을 한 뒤에 score를 기준으로 내림차순 정렬을 한 것이기 때문이다.

여기서 생길 수 있는 문제에 대해 알아보자

• {score:-1, userid:1}과 {userid:1, score:-1}은 완전 다른 index 라고 볼 수 있다. 만약 {userid:1, score: -1}으로 index를 생성했다면 query({score: {"$lt":30}})은 score 자체가 userid를 먼저 indexing 한 뒤 indexing 하기 때문에 score라는 단일 field query로는 성능 향상 효과를 볼 수 없다. 
• {userid:1, score: -1}로 index를 create 했을 때, {userid:-1, score:1}은 완전 reverse이기 때문에 동일하게 적용된다. 하지만 {userid:-1, score: -1}, {userid:1, score:1}은 index의 성능 향상을 받을 수 없다.

Compound indexing

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Multikey Index

 MongoDB는 multikey index를 제공한다. Multikey index란 array에 저장된 content에 대해 index를 걸 수 있는 기능이다. 

하나의 create index에서 Multikey index는 하나만 사용되어야 한다.

Multikey index

위의 그림에서 find({"addr.zip":{$elemMatch: {$gt: 10000, $lt: 100000}}}) 와 같이 날리면 collection에서 addr.zip의 값이  하나라도 10000보다 크고 100000보다 작다면 그 document를 찾는다.

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추가 사항

Unique index 설정하기

 Index 생성 시 createIndex(...,{unique: true}) 옵션을 주면 index에 맞는 값을 unique하게 설정할 수 있다.

예를 들어서 게임에서 계정의 name이 중복이 가능하고 하나의 계정에서 동일한 name을 2개 이상 생성할 수 없다고 가정한다면 createIndex({name:1, account:1},{unique: true}) 과 같이 index를 생성하면 name, account field값이 같은 document를 unique하게 설정할 수 있다.

Index 확인하기

 Index가 잘 적용됐는지 확인하기 위해서는 query에 explain을 붙여서 확인해보면 된다. 간단히 확인하는 방법의 예를 들면

db.collectionName.find({"addr.zip":{$elemMatch: {$gt: 10000, $lt: 100000}}}).explain() 과 같이 뒤에 .explain()을 붙여서 mongosh에서 확인하면 되는데 이 때, queryPlanner.winningPlan의 indexName을 통해서 내가 설정한 index가 제대로 의도대로 동작했는지 확인할 수 있고, multikey의 경우에는 indexBounds를 통해서 내가 elemMatch를 통해 날린 명령어가 제대로 동작했는지 확인할 수 있다. 만약, rejectedPlans에 있거나 index가 먹지 않고 "stage":"COLLSCAN"으로 나온다면 무엇인가 잘못 된 것을 확인할 수 있다. Explain에서는 추후 자세히 다루도록 하겠다.