面试题：Cassandra表的二级索引设计基础

Question

在Cassandra中，简述如何为一张表设计二级索引以提高特定字段的查询性能？设计时需要考虑哪些因素？

Answer 1

简述如何为一张表设计二级索引以提高特定字段的查询性能

1. 使用CREATE INDEX语句：
   • 基本语法为CREATE INDEX index_name ON table_name (column_name); 。例如，若有一张名为users的表，其中有email字段，要为email字段创建二级索引，可以使用CREATE INDEX email_index ON users (email); 。
2. 复合索引：
   • 当需要基于多个字段进行查询优化时，可以创建复合索引。语法为CREATE INDEX compound_index_name ON table_name (column1, column2); 。比如，对于orders表，若经常根据customer_id和order_date查询订单，可创建复合索引CREATE INDEX customer_order_index ON orders (customer_id, order_date); 。
3. 分区键和聚类键的考虑：
   • 虽然二级索引主要针对非主键字段，但设计时也要考虑表本身的分区键和聚类键。若查询条件中包含分区键或聚类键字段，结合二级索引可能进一步优化查询。例如，表按user_id分区，若经常按user_id和其他字段联合查询，在创建二级索引时要考虑这种情况。

设计时需要考虑的因素

1. 存储开销：
   • 每个二级索引都会占用额外的存储空间。随着数据量的增长，索引占用的空间可能变得非常可观。例如，在一个数据量巨大的日志表中，为多个字段创建二级索引可能导致存储成本大幅增加。
2. 写入性能：
   • 每次写入操作（插入、更新）时，不仅要更新表数据，还要更新相关的二级索引。这会增加写入操作的I/O和计算开销，导致写入性能下降。比如，在一个高写入频率的物联网数据收集表中，过多的二级索引可能严重影响数据写入速度。
3. 查询频率：
   • 仅为经常用于查询的字段创建二级索引。如果某个字段很少用于查询条件，创建二级索引只会增加存储和写入开销，而对整体性能提升不大。例如，一个记录用户注册信息的表，其中registration_ip字段很少用于查询，为其创建二级索引就不是很必要。
4. 索引维护成本：
   • 当数据发生变化时，索引需要同步更新。如果数据频繁变动，索引维护成本会很高。如在一个实时交易表中，交易记录频繁更新，索引维护可能成为性能瓶颈。
5. 索引选择性：
   • 索引选择性指索引中不同值的数量与表中记录总数的比例。选择性高的索引（不同值数量接近记录总数）在查询时效率更高，而选择性低的索引（如性别字段，只有“男”“女”两个值）可能对查询性能提升有限，甚至可能因扫描索引的开销而降低性能。