面试题：MongoDB复杂业务场景下片键选型及影响

Question

在一个社交网络应用中，有用户信息集合、动态发布集合和好友关系集合。用户信息包含用户ID、用户名、注册时间等；动态发布包含动态ID、发布者ID、发布时间、内容等；好友关系包含用户ID、好友ID。针对不同集合，结合业务操作（如查询用户动态、获取好友列表等），如何选择合适的片键，以及片键选择对系统扩展性和读写性能的影响是什么？

Answer 1

用户信息集合

1. 片键选择：
   • 用户ID：以用户ID作为片键较为合适。因为在社交网络中，大部分对用户信息的操作都与特定用户相关，例如根据用户ID查询用户资料。按用户ID分片，可直接定位到对应的分片，减少查询范围。
2. 对系统扩展性和读写性能的影响：
   • 扩展性：当用户量增加时，可通过增加分片来均匀分配负载，因为用户ID是唯一标识，能保证数据均匀分布在不同分片中，易于扩展。
   • 读写性能：读操作方面，由于可直接根据用户ID定位分片，读性能较好。写操作时，如果是新增用户，也能快速确定写入的分片；但如果涉及更新用户信息，可能会因为缓存等因素影响写入性能，但总体来说读写性能都较为高效。

动态发布集合

1. 片键选择：
   • 发布者ID：选择发布者ID作为片键。在查询用户动态时，根据发布者ID可快速定位到包含该用户动态的分片。例如，要查询某个用户发布的所有动态，以发布者ID分片可快速找到相关数据。
   • 也可考虑动态ID：如果业务中有大量根据动态ID进行的操作，如查看特定动态详情，也可选择动态ID作为片键。
2. 对系统扩展性和读写性能的影响：
   • 扩展性：以发布者ID分片，当用户发布动态量增加时，通过增加分片可分摊负载。但如果某些用户发布动态量远高于其他用户，可能导致数据分布不均，影响扩展性。若以动态ID分片，能更好地均匀分布数据，扩展性更好。
   • 读写性能：以发布者ID分片，查询用户动态的读性能较好；写操作时，发布新动态能快速确定分片。若以动态ID分片，查询特定动态详情读性能高，但查询用户所有动态时可能需跨分片查询，读性能可能受影响。写操作方面，两者都能较高效写入。

好友关系集合

1. 片键选择：
   • 用户ID：以用户ID作为片键。在获取好友列表时，根据用户ID可快速定位到存储该用户好友关系的分片。例如，要获取某个用户的好友列表，以用户ID分片能快速找到相关数据。
2. 对系统扩展性和读写性能的影响：
   • 扩展性：当用户好友关系数据量增加时，通过增加分片可分摊负载。由于用户ID唯一，能保证数据均匀分布在不同分片中，扩展性较好。
   • 读写性能：读操作时，获取好友列表能快速定位分片，读性能好。写操作时，添加好友关系可快速确定分片写入，读写性能都较为高效。