MongoDB性能优化实践指南

MongoDB性能优化详解

本文将深入介绍MongoDB的性能优化技巧和最佳实践，帮助你提升MongoDB数据库的性能。

索引优化

索引类型选择

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// 单字段索引
db.users.createIndex({ username: 1 });

// 复合索引
db.orders.createIndex({ userId: 1, orderDate: -1 });

// 多键索引
db.products.createIndex({ tags: 1 });

// 地理空间索引
db.locations.createIndex({ position: "2dsphere" });

索引策略

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// 覆盖查询
db.users.find(
    { age: { $gt: 21 } },
    { _id: 0, username: 1, email: 1 }
).hint({ age: 1, username: 1, email: 1 });

// 前缀索引
db.users.createIndex({ country: 1, city: 1, address: 1 });
// 可以使用 country 或 country + city

查询优化

查询分析

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// 使用explain()分析查询
db.users.find({ age: { $gt: 21 } }).explain("executionStats");

// 使用hint()强制使用索引
db.users.find({ 
    country: "China",
    age: { $gt: 21 }
}).hint({ country: 1 });

聚合优化

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// 使用$match早期过滤
db.orders.aggregate([
    { $match: { status: "completed" } },
    { $group: {
        _id: "$userId",
        totalAmount: { $sum: "$amount" }
    }}
]);

// 使用$limit和$skip优化分页
db.orders.aggregate([
    { $sort: { orderDate: -1 } },
    { $skip: 100 },
    { $limit: 20 }
]);

模式设计

嵌入式文档

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// 一对多关系（嵌入式）
{
    _id: ObjectId("..."),
    username: "john",
    addresses: [{
        type: "home",
        street: "123 Main St",
        city: "Beijing"
    }, {
        type: "work",
        street: "456 Work Ave",
        city: "Shanghai"
    }]
}

// 一对多关系（引用式）
{
    _id: ObjectId("..."),
    username: "john",
    addressIds: [ObjectId("..."), ObjectId("...")]
}

数据建模最佳实践

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// 避免过深嵌套
{
    _id: ObjectId("..."),
    title: "Blog Post",
    comments: [{
        user: "user1",
        content: "Great post!",
        // 避免在这里嵌套更多层级
    }]
}

// 使用反范式化提升读性能
{
    _id: ObjectId("..."),
    title: "Product",
    price: 99.99,
    categoryName: "Electronics", // 冗余存储分类名称
    categoryId: ObjectId("...")
}

分片优化

分片键选择

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// 基于范围的分片
sh.shardCollection("mydb.users", { age: 1 });

// 基于哈希的分片
sh.shardCollection("mydb.logs", { timestamp: "hashed" });

分片集群配置

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// 配置分片大小
use config
db.settings.updateOne(
    { _id: "chunksize" },
    { $set: { value: 64 } },  // 64MB
    { upsert: true }
);

内存优化

内存限制配置

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// 设置WiredTiger缓存大小
storage:
  wiredTiger:
    engineConfig:
      cacheSizeGB: 4

内存使用监控

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// 查看内存统计
db.serverStatus().wiredTiger.cache;

// 查看集合统计
db.users.stats();

批量操作优化

批量写入

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// 使用bulkWrite
db.products.bulkWrite([
    { insertOne: { document: { name: "Product 1", price: 10 } } },
    { updateOne: {
        filter: { name: "Product 2" },
        update: { $set: { price: 20 } }
    }},
    { deleteOne: { filter: { name: "Product 3" } }}
], { ordered: false });

批量读取

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// 使用批量查询替代单条查询
const userIds = ["id1", "id2", "id3"];
db.users.find({ _id: { $in: userIds } });

监控与诊断

性能监控

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// 查看当前操作
db.currentOp();

// 查看慢查询
db.getSiblingDB("admin").system.profile.find().pretty();

诊断工具

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// 查看数据库状态
db.serverStatus();

// 查看集合统计
db.collection.stats();

最佳实践

开发建议
- 使用适当的数据类型
- 避免大规模的单个文档
- 合理使用索引
运维建议
- 定期备份数据
- 监控系统性能
- 及时清理不需要的索引

掌握这些MongoDB优化技巧，将帮助你构建高性能、可扩展的MongoDB应用。