默认索引

每个文档默认都有一个字段_id，这个字段会自动生成唯一索引，这个索引无法删除。这个字段的值可以是用户指定，如果不指定mongodb会自动生成。

生成的规则：

|<-- 4 -->|<- 3 ->|<-2->|<-- 3 -->|
+---------+-------+-----+---------+
|unix time| mid   | pid | counter |
+---------+-------+-----+---------+

包含四个字段：

1. unix时间戳，4个字节
2. 机器id，3个字节
3. 进程id，2个字节
4. 计数器，3个字节，自增，从一个随机数开始

索引类型

单字段索引

文档中的任何字段或者子文档的字段都可以当作索引，字段的值也可以是一个文档。

复合索引（compound index）

一个文档中的多个字段组成一个索引。最多支持31个字段。

Prefixes

当查询的条件是索引的前面几个字段时会使用复合索引。

比如：有索引{a:1,b:1,c:1}，查询条件{a:"a",b:"b"}就会使用这个索引，但是{b:"b"}这样的查询条件就无法使用。

排序

索引的顺序先按第一个字段排序，如果第一个字段相等，按照第二个字段排序，依次类推后面的字段顺序。因此，

1. 如果有以下索引{a:1,b:1}，支持排序{a:-1,b:-1}/{a:1:b:1}，不支持排序{a:-1:b:1}/{a:1:b:-1}。
2. 只支持Prefixes的排序。

多值索引（multikey index）

字段的值是一个数组，就会自动把这个索引变成多值索引，支持范围查询。

地理空间索引（geospatial index）

包含两种索引：2d/2dsphere index

文本索引（text indexes）

作用于值是字符串或者是字符串数组的字段，查询字段中是否包含查询字符串。

哈希索引（hashed indexes）

用于基于hash的sharding。

交集索引（index intersection）

如果查询条件中出现使用了多个索引，包括Prefixes索引。mongodb可能会使用多个索引进行查询，然后取交集。是否使用了这个索引，可以通过explain来确定。

当查询需要排序，同时排序的字段需要的索引和查询条件无法组成一个或者部分query predicate，那就无法使用这个索引了。

比如：有索引{a:1}/{b:1,c:1}，查询db.col.find({a:'a'}).sort({b:1})无法使用，虽然排序中包含字段b，但是查询条件中无法使用这个索引；而查询db.col.find({a:'a',b:'b'}).sort({c:1})却可以使用两个索引，这是因为查询条件中有{b:'b'}和排序字段{c:1}，索引{b:1,c:1}组成部分查询条件。

索引的属性

唯一性

可以指定一个索引唯一。

部分索引（partial indexes）

只索引满足条件的文档，它是稀疏索引的超集，相比稀疏索引采用部分索引。

稀疏索引（sparse indexes）

只索引存在该字段值的文档。

TTL（time to live）索引

过期索引，针对值为日期或者日期数组的字段。如果字段值超过了过期日期，就会自动删除。过期时间可以动态修改的，有两种方式指定过期行为：

1. 指定字段日期和过期时长。
2. 指定过期日期，同时过期时长为0。

优化

1. 如果查询的内容和条件都只引用索引时，那么只需要扫描索引数据，不需要查询文档内容。
2. background构建，增量式构建索引。构建时，可以处理其他请求，但是构建索引的请求会被阻塞。

限制

1. 每个index entry的大小不能超过1024字节，超过这个大小的文档会无法插入。
2. 每个collection最多拥有64个索引。
3. 索引名字长度 最多128字符，名字规范：..$ ，其中index name，默认是字段名字+类型，这个名字可以在创建索引的时候指定。
4. 复合索引最多允许使用31个字段。
5. 查询条件不能同时使用文本索引和地理空间索引。
6. 2dsphere index的值只能是几何数据。
7. 多值索引无法做cover query优化，比如：字段{a:[{b:1},{b:2}]}。
8. 地理空间索引无法做cover query优化。
9. 构建索引的请求执行时构建会有一个内存限制，超过这个限制会使用临时文件。可以阀值可以修改。
10. text/2d/geoHaystack索引无法使用collation。