面试题：MongoDB片键设计中基数的重要性及一般原则

Question

在MongoDB片键设计里，基数扮演着怎样的角色？请阐述选择片键时关于基数的一般原则。

Answer 1

基数在 MongoDB 片键设计中的角色

1. 数据分布均匀性：基数指的是一个字段中不同值的数量。基数较高意味着有较多不同的值，这有助于在分片集群中更均匀地分布数据。例如，如果以用户 ID 作为片键，由于每个用户 ID 通常是唯一的，基数高，数据能均匀分散在各个分片上，避免数据倾斜。
2. 查询性能：合适基数的片键能优化查询性能。当查询条件与片键相关时，MongoDB 可以快速定位到包含相关数据的分片。若片键基数过低，大量查询可能集中在少数分片上，导致负载不均衡，影响整体性能。

选择片键时关于基数的一般原则

1. 避免过低基数：避免选择基数极低的字段作为片键，如性别字段（通常只有“男”“女”两个值）。低基数片键会导致大部分数据集中在少数几个分片上，造成数据倾斜，降低系统的扩展性和查询性能。
2. 适度高基数：选择具有适度高基数的字段作为片键。例如，时间戳字段（精确到秒或更小粒度）在一定时间范围内有较多不同值，适合作为片键。它既能保证数据相对均匀分布，又能利用时间序列相关的查询特性。但基数也并非越高越好，过高基数（如 UUID）可能导致数据过于分散，在一些聚合查询等场景下性能不佳。
3. 结合业务场景：要结合业务查询模式来选择片键基数。如果业务经常按某个特定范围查询，如按日期范围查询订单数据，那么选择日期相关字段作为片键，即使基数不是极高，但只要能满足业务查询需求且保证数据分布相对合理即可。