mongodb是如何加载索引数据的？

Question

建立了一个测试集合one，这个集合有1亿条文档，文档数据有6.3G左右，一共建立了三个索引，如上图，三个索引分别都在1G的大小，三个索引一共有3.2G大小。

第一次对这个集合执行查询时，查询条件没有使用索引字段，进行1亿条的全表扫描，可以从内存占用量中看到，内存的占用量在不断的飙升，上升了6G左右的占用量。

结束掉这个Mongo进程后重启，以索引字段进行查询，瞬间把目标文档找出来了，但是并没有看到内存的占用量有什么变化（有点变化也就在启动mongodb进程时候内存上升了100M左右的占用量），但是三个索引中任何一个索引都是1G的大小，mongodb到底把索引数据加载到了内存中没有？

mongodb到底是怎么使用索引数据的？它如果把它加载到内存中，为什么内存占用量基本没变化？对于上图中三个索引，如果这唯一一次查询仅仅只用到了c字段的索引查询，mongodb是只加载c字段这一个索引的数据1.1G，还是把三个索引的数据3.2G都直接全部加载进来？

Answer 1

其实这大部分是一个操作系统原理的问题。操作系统在读取文件时会把文件内容放到空闲内存中，这样下次再有程序尝试读取同样的文件内容的时候，就可以直接从内存中给而不用读磁盘，从而大幅度提高读取速度。这个缓存就是文件系统缓存。
其实很容易理解：这些内存如果没有人用，空着也是浪费，为什么不缓存一点东西在里面呢？不管缓存什么，只要命中一次就赚到一次。至于怎么怎么赚更多，那就要看你怎么选择在有限的内存空间中缓存的什么内容，怎么能让缓存的内容被更多地命中。这部分内容跟问题无关，不细说了，有兴趣可以看看操作系统原理。
回到你的问题，当你重启了MongoDB实例时，MongoDB占用的内存当然已经都释放掉了。但是无论是数据还是索引，其实都还缓存在文件系统缓存中，因为它们都来自于数据文件和索引文件（前提是没有别人要使用这些内存）。索引的使用是按需加载，这点基本上从逻辑推理就可以猜出来：假设你的10GB的索引，难道第一次读取的时候就要等10GB索引加载到内存中？假如索引容量比内存要大呢？所以一次性加载全部索引显然是不合理的。即使是一个索引，也是按需部分加载而不是全部。所以你需要用到的只是这1GB中的很小一部分。记住索引的时间复杂度是log2(n)，要从1亿数据中找出需要的一条，最坏的情况下只需要查询27次比较，当然是瞬间就出来了。