面试题：Cassandra时间和标识数据类型排序优化策略

Question

假设你正在处理一个大型的Cassandra数据库，其中包含时间和标识数据类型。为了实现高效排序，你会如何设计分区键和集群键？请说明原因，并举例阐述如何在CQL语句中应用这些设计。

Answer 1

设计思路

1. 分区键：
   • 选择具有低基数（即不同值数量相对较少）且与查询模式相关的字段作为分区键。例如，如果经常按日期范围查询数据，可选择日期的某一部分（如年份或月份）作为分区键。这是因为Cassandra按分区键将数据分布在不同节点上，低基数的分区键能确保数据在节点间相对均匀分布，避免数据倾斜。同时，与查询模式相关的分区键能使查询操作更高效，因为Cassandra可以快速定位到存储相关数据的分区。
2. 集群键：
   • 选择与时间相关且具有高基数（不同值数量多）的字段作为集群键，如完整的时间戳字段。集群键用于在分区内对数据进行排序。时间戳作为集群键能确保数据按时间顺序排序，符合高效排序的需求。而且由于其高基数，能进一步细化数据的存储顺序，使同一分区内的数据按时间顺序紧凑存储，提升查询性能。

示例

假设数据库表存储传感器数据，包含传感器标识（sensor_id）、时间戳（timestamp）和传感器读数（reading）。

1. 创建表的CQL语句：

CREATE TABLE sensor_data (
    sensor_year int,
    sensor_id text,
    timestamp timestamp,
    reading double,
    PRIMARY KEY ((sensor_year), timestamp, sensor_id)
);

• 在上述语句中，sensor_year 作为分区键，将数据按年份分区存储在不同节点上，确保数据分布均匀。timestamp 和 sensor_id 作为集群键，timestamp 在前确保数据按时间顺序排序，sensor_id 进一步细化排序，这样在查询时，例如按年份和时间范围查询特定传感器的数据就会非常高效。

2. 插入数据示例：

INSERT INTO sensor_data (sensor_year, sensor_id, timestamp, reading)
VALUES (2023, 'sensor1', '2023 - 01 - 01 12:00:00+0000', 25.5);

3. 查询示例：

SELECT * FROM sensor_data WHERE sensor_year = 2023 AND timestamp >= '2023 - 01 - 01 00:00:00+0000' AND timestamp < '2023 - 02 - 01 00:00:00+0000';

• 该查询利用了分区键 sensor_year 快速定位到2023年的分区，再通过集群键 timestamp 筛选出指定时间范围内的数据，实现高效查询。