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【mongo 系列】聚合知识点梳理

2023-03-07 09:15:28 时间

聚合知识点梳理

什么是聚合数据?

我们先来看看聚合数据

数据聚合(Data Aggregation)是指合并来自不同数据源的数据。. 聚类也称聚类分析,亦称为群集分析,是对于统计数据分析的一门技术, 在许多领域受到广泛应用,包括机器学习,数据挖掘,模式识别,图像分析以及生物信息。

什么是聚合查询?

聚合操作处理数据是记录并返回计算结果的

局和操作组的值来自多个文档,可以对分组数据执行各种操作以返回单个结果

聚合操作一般包含下面三类:

  • 单一作用聚合
  • 聚合管道
  • MapReduce

https://docs.mongodb.com/manual/aggregation/

单一作用聚合

mongodb 自身提供如下几个单一作用的聚合函数,这些单一的聚合函数,相对聚合管道和mapReduce 来说不够灵活,也缺乏丰富的功能

  • db.集合名字.estimatedDocumentCount()

粗略的计算文档的个数,是一个估计值

  • db.集合名字.count()

计算文档的数量,是通过聚合来计算的

  • db.集合名字.distinct()

查看某一个字段都有哪些值

例如:

> db.users.find()
{ "_id" : ObjectId("61584aeeee74dfe04dac57e9"), "name" : "xiaokeai", "age" : 25, "hobby" : "reading", "infos" : { "tall" : 175, "height" : 62 }, "school" : "cs" }
{ "_id" : ObjectId("615a56d6bc6afecd2cff8f96"), "name" : "xiaozhu", "age" : 15, "hobby" : "basketball", "infos" : { "tall" : 190, "height" : 70 }, "school" : "sh" }
{ "_id" : ObjectId("615a5856d988690b07c69f64"), "name" : "xiaopang" }
{ "_id" : ObjectId("615a5917d988690b07c69f66"), "name" : "nancy", "age" : 25, "hobby" : "study", "infos" : { "tall" : 175, "height" : 60 }, "school" : "hn" }
{ "_id" : ObjectId("615a5917d988690b07c69f67"), "name" : "job", "age" : 19, "hobby" : "basketball", "infos" : { "tall" : 170, "height" : 70 }, "school" : "nj" }

> db.users.distinct("age")
[ 15, 19, 25 ]

上述例子,使用 db.users.distinct("age") 查看 age 字段存在的 value 有哪些

聚合管道

https://docs.mongodb.com/manual/core/aggregation-pipeline/

聚合管道包含多个阶段,每个阶段在文件通过管道时进行转换,这里的管道,我们可以理解成 linux 里面的管道,下一个指令的输入是上一个指令的输出

db.集合名.aggregate(<pipelines>,<options>)

  • pipelines

一组数据聚合阶段,除了 out , Merge,

  • options

可选,聚合操作的其他参数

这里面包含了 查询计划,是否使用临时文件,游标,最大操作时间,读写策略,强制索引 等等

常用的管道聚合阶段

梳理一下常用的管道聚合阶段如下

阶段关键字

描述

$match

筛选条件

$group

分组

$project

显示字段

$lookup

多表关联

$unwind

展开数组

$out

结果汇入新表

$count

$文档计数

$sort ,$skip,$limit

排序和分页

其他的阶段我们查看官网 https://docs.mongodb.com/manual/reference/operator/aggregation-pipeline/

例如 $count 的例子

第一个 group 就用于筛选数据,聚合管道中,此处的输出是下一个管道的输入,下一个管道是 project 选择显示的字段

MapReduce

https://docs.mongodb.com/manual/core/map-reduce/

MapReduce 操作将大量的数据处理工作拆分成多个线程并行的处理,然后将结果合并在一起

MapReduce 具有如下 2 个阶段:

  • 将具有相同 key 的文档数据整合在一起的 map 阶段
  • 组合 map 操作的结果进行统计输出的 reduce 阶段

可以看一个官网的例子

emit 将 cust_id 和 amount 做成 map 映射,筛选条件是 status:"A",最后把结果放到一张新的集合中,命名为 order_totals

MapReduce 操作语法如下:

do.集合名.mapReduce(<map>,<reduce>,
{
  out:<collection>,query:<document>,
  sort:<document>,limit:<number>,
  finalize:<function>mscope:<document>,
  jsMode:<boolean>,verbose:<boolean>,
  bypassDocumentValidation:<boolean>
}
)
  • map

将数据拆分成键值对,交给 reduce 函数

  • reduce

根据键将值进行统计运算

  • out

可选,将结果汇入到指定表格中

  • query

可选参数,筛选数据的条件,结果是送入 map

  • sort

排序完成后,送入 map

  • limit

限制送入 map 的文档数

  • finalize

可选,修改 reduce 的结果后进行输出

  • scope

可选,指定 map ,reduce ,finalize 的全局变量

  • jsMode

可选,默认是 false, 在 mapreduce 的过程中是否将数据转换成 bson 格式

  • verbose

可选参数,是否在结果中显示时间,默认是 false 的

  • bypassDocumentValidation

可选参数,是否略过数据校验的流程

聚合管道和 MapReduce 的对比

比较项

聚合管道

MapReduce

目的

用于提高聚合任务的性能和可用性

用于处理大数据集,数据巨大的时候,是用哪个 MapReduce 会更方便

特征

可以根据需要重复管道运算符,管道操作不必为每个输入文档都生成一个输出文档

除分组操作外,还可执行复杂的聚合任务以及对不断增长的数据集执行增量聚合

灵活性

限于聚合管道支持的运算符和表达式

自定义 map , reduce 以及 finalize javascript 函数提供了灵活性以及聚合逻辑

输出结果

返回结果作为游标,如果管道包括一个 $out 或者 多个 $merge 阶段,则光标为空

以各种选项 内联,新收集,合并,替换,缩小,返回结果

分片

支持非分片和分片输入集合

支持非分片和分片输入集合

再详细的对比,可以查看官网 https://docs.mongodb.com/manual/reference/map-reduce-to-aggregation-pipeline/

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