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在适用于 MongoDB 的 Azure Cosmos DB 中管理索引

2025-10-10
适用于: ✅ MongoDB

使用 Azure Cosmos DB for MongoDB，可以使用索引来加快查询性能。本文介绍如何管理和优化索引，以加快数据检索和提高效率。

适用于 MongoDB 服务器 3.6 及更高版本的索引编制功能

Azure Cosmos DB for MongoDB 服务器版本 3.6+ 会自动为 _id 字段和分片键（仅在分片集合中）编制索引。 API 强制实施每个分片键的 _id 字段的唯一性。

用于 MongoDB 的 API 的工作方式与默认情况下为所有字段编制索引的 Azure Cosmos DB for NoSQL 不同。

编辑索引策略

在 Azure 门户中的数据资源管理器中编辑索引策略。从数据资源管理器中的索引策略编辑器中添加单个字段和通配符索引：

Azure Cosmos DB for MongoDB 中的索引策略编辑器的屏幕截图。

注意

无法使用数据资源管理器中的索引策略编辑器来创建复合索引。

索引类型

单个字段

在任何单个字段上创建索引。单个字段索引的排序顺序无关紧要。使用以下命令在字段 name 上创建索引：

db.coll.createIndex({name:1})

在 Azure 门户中创建 name 上相同的单字段索引：

在索引策略编辑器中添加名称索引的屏幕截图。

查询在可用时使用多个单字段索引。每个集合最多创建 500 个单字段索引。

复合索引（MongoDB 服务器版本 3.6+）

在用于 MongoDB 的 API 中，将复合索引用于一次性对多个字段进行排序的查询。对于包含多个不需要排序的筛选器的查询，请创建多个单字段索引而不是一个复合索引，以便节省索引编制成本。

复合索引或复合索引中每个字段的单字段索引会在查询中提供相同的筛选性能。

由于数组的限制，默认情况下不支持嵌套字段上的复合索引。如果嵌套字段没有数组，则索引按预期工作。如果嵌套字段在路径的任何位置都有数组，则索引中将忽略该值。

例如，在这种情况下，包含 people.dylan.age 的复合索引可正常工作，因为路径上没有数组：

{
  "people": {
    "dylan": {
      "name": "Dylan",
      "age": "25"
    },
    "reed": {
      "name": "Reed",
      "age": "30"
    }
  }
}

在这种情况下，同一复合索引不起作用，因为路径中有一个数组：

{
  "people": [
    {
      "name": "Dylan",
      "age": "25"
    },
    {
      "name": "Reed",
      "age": "30"
    }
  ]
}

通过启用“EnableUniqueCompoundNestedDocs”功能，为数据库帐户启用此特性。

注意

不能基于数组创建复合索引。

以下命令对字段 name 和 age 创建复合索引：

db.coll.createIndex({name:1,age:1})

可以使用复合索引来同时对多个字段进行高效排序，如以下示例中所示：

db.coll.find().sort({name:1,age:1})

还可以使用前面的复合索引，在一个查询中对所有字段按相反顺序进行高效排序。下面是一个示例：

db.coll.find().sort({name:-1,age:-1})

但是，复合索引中的路径顺序必须与查询完全匹配。下面是需要额外复合索引的查询示例：

db.coll.find().sort({age:1,name:1})

多键索引

Azure Cosmos DB 创建多键索引，为数组中的内容编制索引。如果为具有数组值的字段编制索引，Azure Cosmos DB 会自动为数组中的每个元素编制索引。

空间索引

许多地理空间运算符受益于地理空间索引。 Azure Cosmos DB for MongoDB 支持 2dsphere 索引。 API 尚不支持 2d 索引。

下面是对 location 字段创建地理空间索引的示例：

db.coll.createIndex({ location : "2dsphere" })

文本索引

Azure Cosmos DB for MongoDB 不支持文本索引。要对字符串运行文本搜索查询，请使用 Azure AI 搜索与 Azure Cosmos DB 的集成。

通配符索引

使用通配符索引支持针对未知字段的查询。假设一个集合包含有关家庭的数据。

下面是该集合中示例文档的一部分：

"children": [
  {
    "firstName": "Henriette Thaulow",
    "grade": "5"
  }
]

下面是另一个示例，其中包含 children 中一组不同的属性：

"children": [
  {
    "familyName": "Merriam",
    "givenName": "Jesse",
    "pets": [
      { "givenName": "Goofy" },
      { "givenName": "Shadow" }
    ]
  },
  {
    "familyName": "Merriam",
    "givenName": "John",
  }
]

此集合中的文档可以具有许多不同的属性。若要为 children 数组中的所有数据编制索引，请为每个属性创建单独的索引，或为整个 children 数组创建一个通配符索引。

创建通配符索引

使用以下命令在 children 中任意属性上创建通配符索引：

db.coll.createIndex({"children.$**" : 1})

与在 MongoDB 中不同，通配符索引可以在查询谓词中支持多个字段。如果使用单个通配符索引而不是为每个属性创建单独的索引，则查询性能没有区别。

使用通配符语法创建以下索引类型：

单个字段
地理空间

为所有属性编制索引

使用以下命令在所有字段上创建通配符索引：

db.coll.createIndex( { "$**" : 1 } )

在 Azure 门户中使用数据资源管理器创建通配符索引：

在索引策略编辑器中添加通配符索引

注意

如果刚开始开发，请从所有字段的通配符索引开始。此方法简化了开发，并更易于优化查询。

具有许多字段的文档可能会产生写入和更新的大量请求单位 (RU) 费用。如果有写入密集型工作负载，请使用单独的索引路径，而不是通配符。

限制

通配符索引不支持以下任何索引类型或属性：

复合
TTL
唯一
与在 MongoDB 中不同，在 Azure Cosmos DB for MongoDB 中，不能使用通配符索引进行以下操作：

创建包含多个特定字段的通配符索引

db.coll.createIndex(
  { "$**" : 1 },
  { "wildcardProjection " :
    {
      "children.givenName" : 1,
      "children.grade" : 1
    }
  }
)

创建排除多个特定字段的通配符索引

db.coll.createIndex(
  { "$**" : 1 },
  { "wildcardProjection" :
    {
      "children.givenName" : 0,
      "children.grade" : 0
    }
  }
)

作为替代方法，请创建多个通配符索引。

索引属性

以下操作对于使用网络协议版本 4.0 和更早版本的帐户很常见。详细了解支持的索引和索引属性。

唯一索引

唯一索引有助于确保两个或多个文档的索引字段的值不相同。

运行以下命令，在 student_id 字段上创建唯一索引：

db.coll.createIndex( { "student_id" : 1 }, {unique:true} )

{
  "_t" : "CreateIndexesResponse",
  "ok" : 1,
  "createdCollectionAutomatically" : false,
  "numIndexesBefore" : 1,
  "numIndexesAfter" : 4
}

对于分片集合，请提供分片（分区）键以创建唯一索引。分片集合上的所有唯一索引都是复合索引，其中一个字段是分片键。分片键应该是索引定义中的第一个字段。

运行以下命令，创建一个名为 coll（university 作为分片键）的分片集合，并在 student_id 和 university 字段上创建唯一索引：

db.runCommand({shardCollection: db.coll._fullName, key: { university: "hashed"}});
{
  "_t" : "ShardCollectionResponse",
  "ok" : 1,
  "collectionsharded" : "test.coll"
}

db.coll.createIndex( { "university" : 1, "student_id" : 1 }, {unique:true});
{
  "_t" : "CreateIndexesResponse",
  "ok" : 1,
  "createdCollectionAutomatically" : false,
  "numIndexesBefore" : 3,
  "numIndexesAfter" : 4
}

如果省略上述示例中的 "university":1 子句，则会看到以下错误消息：

cannot create unique index over {student_id : 1.0} with shard key pattern { university : 1.0 }

限制

集合为空时创建唯一索引。

具有连续备份的 Azure Cosmos DB for MongoDB 帐户不支持为现有集合创建唯一索引。对于此类帐户，必须创建唯一索引及其集合创建，这必须且只能使用创建集合扩展命令来完成。

db.runCommand({customAction:"CreateCollection", collection:"coll", shardKey:"student_id", indexes:[
{key: { "student_id" : 1}, name:"student_id_1", unique: true}
]});

默认情况下，由于数组的限制，不支持嵌套字段上的唯一索引。如果嵌套字段没有数组，则索引按预期工作。如果嵌套字段在路径的任何位置都有一个数组，则唯一索引中将忽略该值，并且不会为该值保留唯一性。

例如，在这种情况下，people.tom.age 上的唯一索引有效，因为路径上没有数组：

{
  "people": {
    "tom": {
      "age": "25"
    },
    "mark": {
      "age": "30"
    }
  }
}

但在这种情况下不起作用，因为路径中有一个数组：

{
  "people": {
    "tom": [
      {
        "age": "25"
      }
    ],
    "mark": [
      {
        "age": "30"
      }
    ]
  }
}

可通过启用“EnableUniqueCompoundNestedDocs”功能为数据库帐户启用此功能。

TTL 索引

若要让文档在集合中过期，请创建生存时间 (TTL) 索引。 TTL 索引是具有 _ts 值的 expireAfterSeconds 字段上的索引。

示例：

db.coll.createIndex({"_ts":1}, {expireAfterSeconds: 10})

上述命令会删除 db.coll 集合中修改时间超过 10 秒的任何文档。

注意

_ts 字段特定于 Azure Cosmos DB，无法从 MongoDB 客户端访问。它是一个保留（系统）属性，其中包含文档上一次修改的时间戳。

跟踪索引进度

Azure Cosmos DB for MongoDB 版本 3.6+ 支持使用 currentOp() 命令来跟踪数据库实例上的索引进度。此命令返回一个文档，其中包含有关数据库实例上正在进行的操作的信息。使用 currentOp 命令跟踪本机 MongoDB 中的所有正在进行的操作。在 Azure Cosmos DB for MongoDB 中，此命令仅跟踪索引操作。

下面是有关如何使用 currentOp 命令跟踪索引进度的一些示例：

获取集合的索引进度：

db.currentOp({"command.createIndexes": <collectionName>, "command.$db": <databaseName>})

获取数据库中所有集合的索引进度：
```
db.currentOp({"command.$db": <databaseName>})
```
获取 Azure Cosmos DB 帐户中所有数据库和集合的索引进度：
```
db.currentOp({"command.createIndexes": { $exists : true } })
```

索引进度输出示例

索引进度详细信息显示当前索引操作的进度百分比。下面是不同索引进度阶段的输出文档格式示例：

如果针对“foo”集合与“bar”数据库执行了索引操作，且该操作已完成 60%，那么该操作有以下输出文档。 Inprog[0].progress.total 字段将 100 显示为目标完成百分比。

{
  "inprog": [
    {
      ...
      "command": {
        "createIndexes": foo
        "indexes": [],
        "$db": bar
      },
      "msg": "Index Build (background) Index Build (background): 60 %",
      "progress": {
        "done": 60,
        "total": 100
      },
      ...
    }
  ],
  "ok": 1
}

如果索引操作刚刚针对“foo”集合与“bar”数据库启动，那么在进度达到可度量的级别之前，输出文档可能会一直显示 0% 进度。

{
  "inprog": [
    {
      ...
      "command": {
        "createIndexes": foo
        "indexes": [],
        "$db": bar
      },
      "msg": "Index Build (background) Index Build (background): 0 %",
      "progress": {
        "done": 0,
        "total": 100
      },
      ...
    }
  ],
  "ok": 1
}

索引作完成后，输出文档会显示空的 inprog 操作。
```
{
  "inprog" : [],
  "ok" : 1
}
```

后台索引更新

无论为 Background 索引属性设置什么值，索引更新始终在后台运行。由于索引更新使用优先级低于其他数据库操作的请求单位 (RU)，因此索引更改不会导致写入、更新或删除的停机时间。

添加新索引不会影响读取可用性。查询仅在索引转换完成后才使用新索引。在转换过程中，查询引擎会一直使用现有索引，因此会看到与开始索引更改之前类似的读取性能。添加新索引不会带来查询结果不完整或不一致的风险。

如果删除索引并立即运行对删除的索引进行筛选的查询，则在索引转换完成之前，结果可能不一致且不完整。查询引擎不会为筛选新移除的索引的查询提供一致或完整的结果。大多数开发人员不会删除索引，然后立即对其进行查询，因此这种情况不太可能发生。

注意

可以跟踪索引进度。

`reIndex` 命令

reIndex 命令重新创建集合上的所有索引。在极少数情况下，运行命令 reIndex 可以修复集合中的查询性能或其他索引问题。如果遇到索引问题，请尝试使用 reIndex 命令重新创建索引。

使用以下语法运行 reIndex 命令：

db.runCommand({ reIndex: <collection> })

使用以下语法检查运行 reIndex 命令是否提高了集合中的查询性能：

db.runCommand({"customAction":"GetCollection",collection:<collection>, showIndexes:true})

示例输出：

{
  "database": "myDB",
  "collection": "myCollection",
  "provisionedThroughput": 400,
  "indexes": [
    {
      "v": 1,
      "key": {
        "_id": 1
      },
      "name": "_id_",
      "ns": "myDB.myCollection",
      "requiresReIndex": true
    },
    {
      "v": 1,
      "key": {
        "b.$**": 1
      },
      "name": "b.$**_1",
      "ns": "myDB.myCollection",
      "requiresReIndex": true
    }
  ],
  "ok": 1
}

如果 reIndex 提高了查询性能，则 requiresReIndex 为 true。如果 reIndex 无法提高查询性能，则省略此属性。

将带有索引的数据库集合进行迁移

仅当集合没有文档时，才能创建唯一索引。常用的 MongoDB 迁移工具会在导入数据后尝试创建唯一索引。若要解决此问题，请手动创建相应的集合和唯一索引，而不是让迁移工具尝试。通过在命令行中使用 --noIndexRestore 标志来实现 mongorestore 的此行为。

适用于 MongoDB 版本 3.2 的索引编制功能

使用 MongoDB 线路协议版本 3.2 的 Azure Cosmos DB 帐户的索引功能和默认值有所不同。在 feature-support-36.md#protocol-support 中检查帐户的版本，并在 upgrade-version.md 升级到版本 3.6。

如果使用的是版本 3.2，本部分将重点介绍与版本 3.6 及更高版本的主要区别。

删除默认索引（版本 3.2）

与版本 3.6 及更高版本不同，Azure Cosmos DB for MongoDB 版本 3.2 默认会为每个属性编制索引。使用以下命令删除集合的这些默认索引(coll)：

db.coll.dropIndexes()

{ "_t" : "DropIndexesResponse", "ok" : 1, "nIndexesWas" : 3 }

删除默认索引后，添加更多索引，就像在版本 3.6 及更高版本中一样。

复合索引（版本 3.2）

复合索引会引用文档中的多个字段。若要创建复合索引，请在 upgrade-version.md 升级到版本 3.6 或 4.0。

通配符索引（版本 3.2）

若要创建通配符索引，请在 upgrade-version.md 升级到版本 4.0 或 3.6。

后续步骤

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