面试题：MongoDB中基于业务需求选择片键的考虑因素

Question

假设你正在处理一个电商订单系统，订单数据包含订单ID、用户ID、下单时间、订单金额等字段。从业务角度出发，阐述选择片键时需要考虑哪些因素，并且分析哪个字段可能适合作为片键及其原因。

Answer 1

选择片键时需考虑的因素

1. 数据分布均匀性：确保数据在各个分片上均匀分布，避免数据倾斜。若某些分片数据量过大，会导致负载不均衡，影响系统性能。
2. 查询模式：依据常见的查询条件来选择片键。如果经常按某个字段查询，选择该字段作为片键可提高查询效率。例如，若常按用户ID查询订单，以用户ID作为片键，可快速定位相关订单数据。
3. 扩展性：片键的选择要便于系统扩展。当数据量增加需要添加新的分片时，基于片键的扩展应简单高效，尽量减少数据迁移。
4. 事务一致性：若订单系统中有涉及多个订单数据的事务操作，片键的选择应有助于保证事务的一致性。例如，将相关订单划分到同一分片，可降低跨分片事务带来的复杂性和性能损耗。

适合作为片键的字段及原因

1. 用户ID：
   • 数据分布相对均匀：不同用户下单行为相对分散，以用户ID作为片键可使订单数据在各分片上分布较为均衡，减少数据倾斜。
   • 契合查询模式：电商系统常按用户维度进行订单查询，如查询某用户的所有订单。以用户ID为片键，查询操作可直接定位到相应分片，提高查询效率。
   • 利于扩展性：当需要扩展系统时，可根据用户ID范围进行分片划分，新用户订单可按规则分配到新分片，数据迁移量相对较小。
   • 事务一致性：同一用户的订单操作，如订单修改、退款等事务，在以用户ID为片键时，更易保证事务一致性，避免跨分片事务的复杂处理。
2. 订单ID：
   • 顺序性：订单ID通常具有顺序生成的特点，如果按照订单ID分片，新订单会集中在一个或少数几个分片上，容易造成数据倾斜，不太适合高并发写入场景。但在某些读多写少且按订单ID查询频繁的场景下，订单ID可以作为片键，查询时能快速定位到对应分片。
3. 下单时间：
   • 时间相关性：下单时间可能存在明显的时间周期特性，如促销期间订单量大幅增加。以时间作为片键，可能导致数据在特定时间段内集中在某些分片，造成数据倾斜。不过，对于一些按时间范围查询订单的场景（如统计某时间段内的订单），下单时间作为片键可提高此类查询的效率。同时，在数据归档等场景下，按时间分片便于数据的管理和清理。但总体而言，单纯的下单时间作为片键，可能无法很好地满足数据分布均匀和高并发等多方面需求。
4. 订单金额：
   • 数据分布不均匀：订单金额可能存在较大差异，部分高价值订单或低价值订单可能集中，导致数据倾斜。而且一般电商系统较少以订单金额作为主要查询条件，所以订单金额通常不太适合作为片键。

综上所述，用户ID相对更适合作为片键，能较好满足电商订单系统在数据分布、查询模式、扩展性及事务一致性等多方面的业务需求。