MongoDB 인덱스 - null 필드 처리

MongoDB는 NoSQL이기 때문에 필드 구조가 일정하지 않을 수 있다.
그렇다면 인서트한 도큐먼트에 인덱스를 건 필드가 존재하지 않는다면 어떻게 처리될까?
아래 네 가지 경우 각각 어떻게 처리되는지 궁금했다.

// 1. 일반 인덱스
db.collection.createIndex({ "name": 1 })
// 2. 희소 인덱스
db.collection.createIndex({ "name": 1 }, { sparse: true })
// 3. 부분 인덱스
db.collection.createIndex({ "name": 1 }, 
{ 
    partialFilterExpression: {
        name: {$ne: null} 
    }
}) 
// 4. 유니크 인덱스
db.collection.createIndex({ "name": 1 }, {unique:true})

// 데이터 입력 예시
db.collection.insert({ 
    "name": "다영", 
    "age": 11
})
// 이 상황!!! -> 여기서 어떻게 처리되지?
db.collection.insert({ 
    "nickname": "dy", 
    "age": 13
})

1. 일반 인덱스

db.collection.createIndex({ "name": 1 });

특징

• 컬렉션의 모든 문서를 대상으로 인덱스를 생성
• name 필드가 없어도 해당 문서가 인덱스에 포함됨!! -> null로 간주되어 인덱스에 Null값으로 저장됨

빈 값 처리

• name 필드가 없는 문서가 있으면 null 값으로 인덱스에 저장되기 때문에, name이 존재하지 않는 문서까지도 인덱스 검색 결과에 포함된다
• db.collection.find({ "name": null }) -> name 필드 없는 문서 인덱스로 조회

2. 희소 인덱스(sparse index)

db.collection.createIndex({ "name": 1 }, { sparse: true });

특징

• 필드가 존재하는 문서에 대해서만 인덱스를 생성
• name 필드가 없는 문서는 인덱스에 포함되지 않음

빈 값 처리

• name 필드가 없는 문서는 아예 인덱스에 포함X
• {name:null} 로 지정하여 데이터를 저장하면 인덱스에 포함하여 저장함!!

특이사항

db.collection.createIndex({ "name": 1 }, { sparse: true });

db.collection.insert({ // name필드 저장 x -> sparse인덱스에 포함되지 않음
    "nickname": "dy", 
    "age": 13
})
db.collection.insert({ // name필드 null로 저장 -> sparse인덱스에 포함됨
    "name": null, 
    "age": 13
})

db.collection.find({ "name": null })

위 경우에는 어떻게 인덱스를 타지??

• 일단 조회는 의도한대로 되는 것 확인됨

• 혹시몰라 데이터를 500건씩 넣고 검색해봤지만 COLLSCAN(풀스캔)을 하고 있는것을 확인

• 인덱스 문제는 아님(string 검색할때는 인덱스 잘 탐)

그렇다면 아예 Null인 데이터만 넣은 경우에는 인덱스를 타나?(필드 없는 경우 없이 모두 인덱스를 인서트한 경우)

• 안탄다...

결론

• sparse 인덱스는 필드가 비어있으면 해당 필드를 제외하고 인덱스를 저장한다
• 인덱스 필드를 null로 지정하면 해당 인덱스를 포함하여 저장한다
• 다만 null로 검색해도 인덱스를 사용하지는 않는다

3. 부분 인덱스(partial index)

db.collection.createIndex({ "name": 1 }, 
{ 
    partialFilterExpression: {
        name: {$ne: null} 
    }
});

• 특정 조건을 만족하는 문서에 대해서만 인덱스를 생성
• 위의 설정은 name 필드가 null이 아닌 문서만 인덱스에 포함하도록 지정

빈 값 처리

• name 필드가 null이거나 필드 자체가 존재하지 않는 문서는 인덱스에 포함되지 않움
• db.collection.find({ "name": null }) -> 인덱스 사용 안됨
• 희소 인덱스(sparse index)와 차이점
  • name:null 값을 null로 지정해서 저장해도 부분인덱스에는 저장되지 않는다
  • 메모리 확보 면에서 부분 인덱스가 뛰어남

• 공식 문서에서도 sparse인덱스보다 부분인덱스를 활용하는것을 권장하고 있다

4. 유니크 인덱스(unique index)

db.collection.createIndex({ "name": 1 }, { unique: true });

• 인덱스 필드 값이 중복되지 않도록 강제함
• 기본적으로 MongoDB에서는 null 값도 유니크하게 취급합
• 따라서 name 필드가 없는 문서는 name이 null로 인식되며, 중복된 null 값이 허용되지 않음

빈 값 처리

• name 필드가 없는 문서를 삽입할 때 첫 번째 문서의 경우 문제없이 저장되지만, 두 번째부터는 E11000 duplicate key error 오류가 발생
  

• 빈 값을 검색할 때는 인덱스를 사용함
  

정리

인덱스 종류	name 필드가 없는 문서 인덱스 포함 여부	name:null 문서 인덱스 포함 여부	중복 null 허용 여부	빈 값 처리 결과
일반 인덱스	포함	포함	허용	null로 인덱싱됨
희소 인덱스	미포함	포함	허용	인덱스 미포함
부분 인덱스	미포함(조건에 따라 다름)	미포함(조건에 따라 다름)	허용	인덱스 미포함
유니크 인덱스	포함(null로 취급)	포함	미허용	null 검색 시 인덱스 활용