面试题：MongoDB部分索引：复杂场景优化

1. 查询特定日期内完成订单且包含特定产品的订单

索引策略：创建复合部分索引，索引字段为 order_date、order_status 和 products.product_id。假设完成订单状态为 completed，仅对 order_status 为 completed 的文档创建索引，示例代码如下（假设使用Node.js的MongoDB驱动）：

const { MongoClient } = require('mongodb');

async function createIndex() {
  const uri = "mongodb://localhost:27017";
  const client = new MongoClient(uri);

  try {
    await client.connect();
    const database = client.db('ecommerce');
    const orders = database.collection('orders');

    const indexKeys = {
      order_date: 1,
      order_status: 1,
      'products.product_id': 1
    };
    const indexOptions = {
      partialFilterExpression: {
        order_status: 'completed'
      }
    };

    await orders.createIndex(indexKeys, indexOptions);
  } finally {
    await client.close();
  }
}

createIndex().catch(console.error);

设计原因：
- order_date 作为范围查询字段，放在索引开头可以快速定位到特定日期范围内的文档。
- order_status 过滤条件固定为 completed，通过部分索引仅对符合该条件的文档创建索引，减少索引体积。
- products.product_id 用于匹配特定产品，放在最后可以进一步缩小查询范围。

2. 查询某个客户的最近10个订单

索引策略：创建复合部分索引，索引字段为 customer_id 和 order_date，按 order_date 降序排列，仅对 customer_id 不为空的文档创建索引，示例代码如下：

async function createIndex2() {
  const uri = "mongodb://localhost:27017";
  const client = new MongoClient(uri);

  try {
    await client.connect();
    const database = client.db('ecommerce');
    const orders = database.collection('orders');

    const indexKeys = {
      customer_id: 1,
      order_date: -1
    };
    const indexOptions = {
      partialFilterExpression: {
        customer_id: { $ne: null }
      }
    };

    await orders.createIndex(indexKeys, indexOptions);
  } finally {
    await client.close();
  }
}

createIndex2().catch(console.error);

设计原因：
- customer_id 用于定位特定客户的文档，放在索引开头。
- order_date 按降序排列，便于快速获取最近的订单，通过部分索引减少索引体积。

高并发读写场景下可能面临的问题及解决思路

问题：
- 索引维护开销：高并发写操作时，索引需要频繁更新，导致性能下降。
- 锁争用：读写操作可能会因为索引的更新而产生锁争用，影响系统并发性能。
解决思路：
- 批量操作：将多个写操作合并为批量操作，减少索引更新次数。
- 读写分离：采用读写分离架构，读操作从副本集读取数据，减少主节点的压力。
- 优化索引结构：定期评估索引的使用情况，删除不必要的索引，减少索引维护开销。
- 调整锁粒度：使用细粒度锁，减少锁争用范围，例如在MongoDB中使用文档级锁而非集合级锁。

星途面试题库

面试题：MongoDB部分索引：复杂场景优化

知识考点

面试题答案

1. 查询特定日期内完成订单且包含特定产品的订单

2. 查询某个客户的最近10个订单

高并发读写场景下可能面临的问题及解决思路