使用Cosmos API for MongoDB能否不建索引完成文档排序？

使用Cosmos DB for MongoDB服务时，MongoDB 3.2兼容版本环境下排序查询可正常运行，迁移至3.6兼容版本后排序操作抛出异常，对应报错信息如下：

The order by query does not have a corresponding composite index that it can be served from
The index path corresponding to the specified order-by item is excluded.

核心待确认问题包括：MongoDB执行排序是否必须为排序字段创建对应索引、多字段排序是否必须按排序字段顺序创建复合索引；是否存在其他可选实现方案。

首先要明确区分原生MongoDB和Cosmos DB for MongoDB的实现差异，二者的排序约束并不完全一致：

• 原生MongoDB不强制要求排序必须命中索引：只要查询阶段扫描的文档总大小不超过32MB的内存排序阈值，即使没有对应索引，也可以在内存中完成排序，仅当数据量超过阈值时才会抛出排序失败的错误，无索引排序的性能通常较差。
• Cosmos DB for MongoDB 3.6及以上兼容版本强制要求排序必须命中对应索引：这是3.2版本升级后排序报错的核心原因——3.2兼容层未做该强制校验，3.6版本对齐了Cosmos DB本身的索引路由规则，取消了内存排序兜底逻辑。
  你查到的索引规则是准确的：单字段排序需要为对应字段创建单键索引；多条件排序场景下，必须严格按照排序字段的先后顺序、排序方向创建匹配的复合索引，同时不能在索引策略中将排序字段对应的路径设为排除状态，否则就会触发你看到的报错。

• 按查询需求创建匹配索引：这是最稳定、性能最好的方案。单字段排序直接创建对应字段的单键索引；多字段排序严格对齐排序的字段顺序、升降序规则创建复合索引，同时检查索引策略，确保排序字段的路径没有被排除。
• 应用层内存排序：如果不想创建对应索引，可以在查询阶段增加强过滤条件，将待处理的文档规模压缩到极小的范围，把数据库返回的小结果集拉到应用侧自行排序，规避数据库侧的排序索引校验。该方案仅适合过滤后结果集规模极小的场景，大数据量下会有严重的性能问题，不推荐在生产环境使用。
• 构建覆盖索引优化：如果你的查询过滤条件、返回字段、排序字段可以全部包含在同一个复合索引中，可以直接构建对应覆盖索引，查询时不需要回表读取文档，排序和查询的性能都会有明显提升。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mr. code