Unikalne ograniczenia w MongoDB są zaimplementowane przez unikalne indeksy, które zapewniają, że żadne dwa dokumenty w kolekcji nie mają takiej samej wartości dla pola indeksowanego lub pola. Ma to kluczowe znaczenie dla utrzymania integralności danych, szczególnie gdy pola takie jak adresy e -mail, SKU produktu lub identyfikatory transakcji muszą być wyjątkowe. Unikalne ograniczenie działa jako strażnik, uniemożliwiając wprowadzenie duplikatów rekordów do bazy danych.
Z punktu widzenia wydajności unikalne ograniczenia mają kilka implikacji. Z drugiej strony mogą znacznie zwiększyć wydajność zapytania poprzez wykorzystanie indeksów szybkich wyszukiwania. Pola indeksowane, w tym te w unikalnych ograniczeniach, pozwalają MongoDB uniknąć pełnych skanów kolekcji, wydajnie wyszukując dokumenty za pomocą struktury danych B-Tree. To indeksowanie znacznie zwiększa wydajność odczytu, szczególnie w przypadku zapytań dotyczących unikalnego pola indeksowanego, takiego jak znalezienie użytkownika pocztą elektroniczną lub produkt przez SKU.
Jednak unikalne ograniczenia wprowadzają koszty ogólne dotyczące operacji zapisu. Podczas insercji, aktualizacji lub delecji MongoDB musi zweryfikować wyjątkowość indeksowanej wartości przed zakończeniem operacji. Dodaje to czas przetwarzania, ponieważ silnik bazy danych musi utrzymać struktury indeksu i upewnić się, że żadne duplikaty nie naruszają ograniczenia. W związku z tym wydajność zapisu, szczególnie prędkości wstawiania i aktualizacji, może zmniejszyć się w porównaniu z operacją na polach nieindexed lub na polach bez ograniczeń wyjątkowości. Koszty ogólne mogą być bardziej wyraźne w kolekcjach z wysoką przepustowością lub częstymi aktualizacjami pól unikalnych.
Oprócz bezpośredniego wpływu na wydajność występują szersze względy przechowywania i zarządzania. Indeksy zużywają dodatkową przestrzeń i pamięć dysku, więc unikalne indeksy zwiększają wymagania przechowywania bazy danych. Ponadto duże lub złożone unikalne indeksy, takie jak te obejmujące wiele pól (złożone unikalne indeksy), mogą wymagać większej pamięci i zasobów procesora do konserwacji i przetwarzania zapytań. Może to prowadzić do potencjalnych opóźnień w operacjach odczytu, jeśli indeksy są duże i nie można ich w pełni załadować do pamięci.
Podczas budowania lub dodawania unikalnych ograniczeń do istniejących kolekcji, zwłaszcza dużych, godne uwagi jest zachowanie MongoDB podczas tworzenia indeksu. Zapisy do kolekcji mogą zostać zablokowane lub trzeba poczekać, aż unikalna kompilacja indeksu zakończy się, aby uniknąć niespójności danych. Wszelkie dokumenty naruszające zasadę wyjątkowości muszą zostać rozwiązane, zanim kompilacja indeksu się udaje. Jeśli duplikaty istnieją w momencie tworzenia indeksu, operacja kompilacji indeksu nie powiedzie się. Ta charakterystyka blokowania oznacza, że tworzenie indeksu może mieć wpływ operacyjny na dostępność zapisu podczas okien konserwacji.
Jeśli chodzi o zapytanie, nie ma znaczącej różnicy w prędkości zapytań, które wykorzystują unikalne indeksy w porównaniu z indeksami nieuzasadnionymi, gdy rozkłady danych i struktury indeksu są podobne. Unikalne indeksy z natury nie przyspieszają zapytań odczytu poza przyspieszenie dostarczone przez dowolny indeks, ponieważ zarówno unikalne, jak i nie-Unique indeksy w MongoDB wykorzystują struktury B-drzewa. Kluczowym czynnikiem pozostaje obecność wskaźnika, który zmniejsza opóźnienie zapytania, unikając pełnych skanów zbierania.
Dodatkowe rozważania obejmują unikanie nadmiernego indeksowania i niepotrzebnych unikalnych ograniczeń. Stosowanie unikalnych ograniczeń na polach, które nie wymagają wyjątkowości, może zmniejszyć elastyczność i narzucić koszty ogólne bez znaczących korzyści. Właściwy projekt schematu powinien obejmować dodanie unikalnych ograniczeń tylko w przypadku, gdy wymagana jest wyjątkowość, takie jak klucze reprezentujące odrębne tożsamości lub identyfikatory transakcji. Nadużywanie może obniżyć ogólną wydajność systemu i komplikować zarządzanie danymi.
Na poziomie aplikacji unikalne ograniczenia egzekwowane przez MongoDB zapewniają niezawodność poprzez zmniejszenie potrzeby ręcznych kontroli duplikacji przed wstawkami lub aktualizacjami, które mogą uprościć logikę aplikacji i zmniejszyć warunki podatne na błędy. Jednak kompromis jest nieznacznie zwiększony opóźnienie operacji zapisu z powodu weryfikacji wyjątkowości.
Podsumowując, implikacje wydajności stosowania unikalnych ograniczeń w MongoDB można podsumować w następujący sposób:
- Unikalne ograniczenia poprawiają wydajność odczytu zapytania, wykorzystując indeksy w celu szybkiego zlokalizowania dokumentów, unikając skanowania kolekcji.
- Dodają obciążenie zapisu wkładek i aktualizacji, ponieważ baza danych musi zapewnić wyjątkowość przed zakończeniem operacji.
- Unikalne indeksy zwiększają przechowywanie i użycie pamięci, z złożonymi lub dużymi unikalnymi indeksami potencjalnie wpływającymi na zasoby systemowe.
- Tworzenie indeksu dla egzekwowania wyłączności może blokować zapisy do czasu ukończenia, wpływając na dostępność podczas konserwacji.
- Nie ma znaczącej różnicy w prędkości odczytu między unikalnymi i indeksami niewiarygodnymi, zarówno poprawia wydajność zapytań w porównaniu z brakiem wskaźnika.
- Właściwe wykorzystanie unikalnych ograniczeń przyczynia się do integralności danych i zmniejsza złożoność aplikacji poprzez obsługę kontroli duplikacji na poziomie bazy danych.
- Nadużywanie lub niewłaściwe użycie unikalnych ograniczeń może negatywnie wpłynąć na wydajność i elastyczność, więc należy je dokładnie zastosować.