elasticsearch实践篇:跨表join查询补充篇

Elasticsearch关联查询全解析
本文深入探讨了Elasticsearch中的四种关联查询方法:服务端Join、反范式宽表处理、嵌套文档和父子文档,分析了各自的适用场景、优缺点及实现方式。

在上一篇elasticsearch实践篇:跨表join查询中讲过2种方式,其实并不全面。ES还有2种方法来处理数据实体间的关联关系:Nested objects(嵌套文档)和Parent/child relationships(父子文档)。

1. Application-side joins(服务端Join或客户端Join)

这种方式,索引之间完全独立(利于对数据进行标准化处理,如便于上述两种增量同步的实现),由应用端的多次查询来实现近似关联关系查询。这种方法适用于第一个实体只有少量的文档记录的情况(使用ES的terms查询具有上限,默认1024,具体可在elasticsearch.yml中修改),并且最好它们很少改变。这将允许应用程序对结果进行缓存,并避免经常运行第一次查询。

2. Data denormalization(反范式) 

这种方式,通俗点就是通过字段冗余,以一张大宽表来实现粗粒度的index,这样可以充分发挥扁平化的优势。但是这是以牺牲索引性能及灵活度为代价的。使用的前提:冗余的字段应该是很少改变的;比较适合与一对少量关系的处理。当业务数据库并非采用非规范化设计时,这时要将数据同步到作为二级索引库的ES中,就很难使用上述增量同步方案,必须进行定制化开发,基于特定业务进行应用开发来处理join关联和实体拼接。

宽表处理在处理一对多、多对多关系时,会有字段冗余问题,适合“一对少量”且这个“一”更新不频繁的应用场景。宽表化处理,在查询阶段如果只需要“一”这部分时,需要进行结果去重处理(可以使用ES5.x的字段折叠特性,但无法准确获取分页总数,产品设计上需采用上拉加载分页方式)

3. Nested objects(嵌套文档) 

索引性能和查询性能二者不可兼得,必须进行取舍。嵌套文档将实体关系嵌套组合在单文档内部(类似与json的一对多层级结构),这种方式牺牲索引性能(文档内任一属性变化都需要重新索引该文档)来换取查询性能,可以同时返回关系实体,比较适合于一对少量的关系处理。 

当使用嵌套文档时,使用通用的查询方式是无法访问到的,必须使用合适的查询方式(nested query、nested filter、nested facet等),很多场景下,使用嵌套文档的复杂度在于索引阶段对关联关系的组织拼装。

4. Parent/child relationships(父子文档) 

父子文档牺牲了一定的查询性能来换取索引性能,适用于一对多的关系处理。其通过两种type的文档来表示父子实体,父子文档的索引是独立的。父-子文档ID映射存储在 Doc Values 中。当映射完全在内存中时, Doc Values 提供对映射的快速处理能力,另一方面当映射非常大时,可以通过溢出到磁盘提供足够的扩展能力。 在查询parent-child替代方案时,发现了一种filter-terms的语法,要求某一字段里有关联实体的ID列表。基本的原理是在terms的时候,对于多项取值,如果在另外的index或者type里已知主键id的情况下,某一字段有这些值,可以直接嵌套查询。具体可参考官方文档的示例:通过用户里的粉丝关系,微博和用户的关系,来查询某个用户的粉丝发表的微博列表。

父子文档相比嵌套文档较灵活,但只适用于“一对大量”且这个“一”不是海量的应用场景,该方式比较耗内存和CPU,这种方式查询比嵌套方式慢5~10倍,且需要使用特定的has_parent和has_child过滤器查询语法,查询结果不能同时返回父子文档(一次join查询只能返回一种类型的文档)。而受限于父子文档必须在同一分片上,ES父子文档在滚动索引、多索引场景下对父子关系存储和联合查询支持得不好,而且子文档type删除比较麻烦(子文档删除必须提供父文档ID)。

如果业务端对查询性能要求很高的话,还是建议使用宽表化处理的方式,这样也可以比较好地应对聚合的需求。

<think> 嗯,用户这次的问题非常聚焦——在数据库分后如何实现高效查询。结合用户引用的资料和之前的历史对话,ta应该是个有一定数据库基础的技术人员,可能正在处理分后的查询性能问题。 用户引用的资料[1]提到PostgreSQL关联优化,说明ta关注具体实现细节;引用[2][4]讨论分页查询方案,暗示实际业务中可能存在大数据量分页需求;而引用[3][5]强调分策略,说明ta的架构可能还在调整阶段。特别注意到用户两次强调“高效”,显然对性能有硬性要求。 从技术角度看,这个问题需要分层解决: 最底层是索引优化(引用[1]的第三点),这是所有方案的基础;中间层是查询策略选择,比如UNION分片处理(历史对话方案)或动态路由(引用[4]的主键定位思路);最上层是架构设计,如引用[5]的MERGE分法这种数据库原生支持方案。 用户没有说明具体数据库类型,所以需要给出通用方案。考虑到ta之前问过50查询,这次回复要特别注意性能瓶颈提示,比如JOIN数量限制、内存消耗等实际痛点。引用[3]警告的“不要过度分”也要传达,避免用户走入架构陷阱。 最后补充的注意事项其实是精髓:冷热分离和异步机制这些生产级优化,可能比基础查询技巧更能解决ta的根本问题。毕竟真正需要查50个的场景,往往暗示着架构缺陷。 </think> 在数据库分后实现高效查询,需结合分策略和查询优化技术。以下是核心方法与实践建议: --- ### 一、分设计阶段的优化基础 1. **合理选择分键** - 优先选择高频过滤字段(如 `user_id`、`order_date`)作为分键[^1] - 分键需保证数据均匀分布(避免热点问题),例如通过哈希散列: ```sql -- 按user_id哈希分16张 CREATE TABLE orders_0 TO orders_15 ( id BIGINT, user_id INT, ... ) PARTITION BY HASH(user_id % 16); ``` 2. **全局索引** 创建独立索引存储查询键值映射: | 原主键 | 分位置 | 分主键 | |--------|----------|----------| | 1001 | orders_2 | 2001 | --- ### 二、查询阶段的优化策略 #### 方案1:分片聚合查询(推荐) ```sql /* 分页查询示例 */ SELECT * FROM ( (SELECT * FROM orders_0 WHERE user_id=123 ORDER BY create_time LIMIT 10) UNION ALL (SELECT * FROM orders_1 WHERE user_id=123 ORDER BY create_time LIMIT 10) -- ... 动态拼接其他分 ) AS combined ORDER BY create_time LIMIT 10 OFFSET 0; ``` - **优势**:避免全扫描,单查询可利用索引[^2] - **优化点**: - 使用 `UNION ALL` 而非 `UNION` 减少去重开销 - 分页时先在各分内排序分页,再合并结果[^4] #### 方案2:中间结果集路由 ```python # 伪代码:通过索引定位数据位置 def query_data(user_id): shard_key = user_id % 16 # 计算分位置 table_name = f"orders_{shard_key}" execute(f"SELECT * FROM {table_name} WHERE user_id={user_id}") ``` #### 方案3:数据库原生分支持 - **PostgreSQL** 分区自动路由: ```sql CREATE TABLE orders (id INT, user_id INT) PARTITION BY RANGE(user_id); CREATE TABLE orders_1 PARTITION FOR VALUES FROM (0) TO (1000); -- 查询时自动路由到对应分区 SELECT * FROM orders WHERE user_id=123; ``` - **MySQL** 使用 MERGE 引擎: ```sql CREATE TABLE all_orders ( id BIGINT, user_id INT ) ENGINE=MERGE UNION=(orders_0,orders_1) INSERT_METHOD=LAST; ``` --- ### 三、性能优化关键措施 1. **索引设计**: - 为分键和常用过滤字段建立联合索引 - 全局索引需覆盖高频查询列 2. **查询限制**: - 避免全聚合:如 `COUNT(*)` 改用汇总 - 分页深度过大时改用游标分页(基于有序字段) 3. **冷热分离**: ```mermaid graph LR A[查询请求] --> B{user_id > 1亿?} B -->|是| C[查历史归档库] B -->|否| D[查热分] ``` --- ### 四、不同场景的最佳实践 | **场景** | **推荐方案** | **性能影响** | |------------------------|----------------------------------|--------------------| | 精确分片键查询 | 直接路由到单 | ⚡️ 毫秒级 | | 分片排序分页 | 分并行查询+结果聚合 | ⏱️ 随分片数线性增长 | | 全统计分析 | 预计算汇总 | 🔄 定期更新 | | 模糊查询(LIKE) | 专用搜索引擎(Elasticsearch) | 💡 解耦数据库压力 | > 📌 重要原则:**查询尽量限制在单分片内**。分片查询需评估数据量,超过10万行建议走异步任务[^3]。 --- ### 五、注意事项 1. **分数量控制** 单库分不超过1024个(MySQL限制),避免文件描述符耗尽 2. **事务一致性** 分片更新需引入分布式事务(如Seata)或最终一致性设计 3. **扩展性预留** 设计分路由时保留扩容能力,如一致性哈希环
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