面试题：MongoDB片键的最佳实践场景

Question

在一个电商订单系统中，有订单ID、用户ID、订单时间、订单金额等字段，你会如何选择片键以实现数据的均衡分布和高效查询？请详细说明选择的理由以及可能带来的影响。

Answer 1

选择片键的考虑

1. 按用户ID作为片键
   • 理由：
     • 数据均衡分布：不同用户的订单数量相对较为分散，以用户ID作为片键能将订单数据均匀地分布在各个节点上，避免数据倾斜。因为不同用户的活跃度、购买频率等有差异，不会出现某个特定值集中大量数据的情况。
     • 高效查询：在电商场景中，经常会有根据用户来查询其所有订单的需求。以用户ID作为片键，可以快速定位到该用户相关的所有订单数据，提高查询效率。
   • 可能带来的影响：
     • 正向影响：对于按用户维度的查询非常高效，同时数据分布均匀利于系统扩展性，在集群环境下能充分利用各节点资源。
     • 负向影响：如果有按订单时间或订单金额范围等查询需求时，可能无法直接利用片键优势，查询效率可能会降低，因为数据分布是基于用户ID而非时间或金额。
2. 按订单时间作为片键
   • 理由：
     • 数据均衡分布：如果业务量相对稳定，订单按时间均匀产生，以订单时间作为片键也能实现较好的数据均衡分布。例如按天、月等时间粒度分片，每个时间段的数据量相对平均。
     • 高效查询：对于需要查询某段时间内订单的场景，按订单时间分片可以快速定位到相关数据，查询效率高。如统计每日、每月的订单数据等。
   • 可能带来的影响：
     • 正向影响：时间范围查询高效，并且能反映业务的时间序列特征，对于分析业务趋势等场景友好。
     • 负向影响：如果业务有明显的淡旺季，可能会导致数据倾斜，旺季数据量过大集中在某些时间段分片上。而且对于按用户维度查询订单不太友好，可能需要扫描多个分片。
3. 综合考虑复合片键
   • 理由：可以结合用户ID和订单时间作为复合片键。例如先按用户ID进行一级分片，在每个用户分片内再按订单时间进行二级分片。这样既可以保证不同用户的数据均匀分布，又能在用户分片内对时间相关查询提供高效支持。
   • 可能带来的影响：
     • 正向影响：兼顾了用户维度和时间维度的查询效率，同时数据分布相对更均衡。
     • 负向影响：数据存储和查询逻辑相对复杂，需要处理两级分片逻辑，增加了系统的维护成本。