【13】把 Elasticsearch 当数据库使：Join

使用 https://github.com/taowen/es-monitor 可以用 SQL 进行 elasticsearch 的查询。要真正把Elasticsearch当作数据库来使，Join是一个绕不过的话题。关于Elasticsearch如何支持join，这个slide总结得很好：http://www.slideshare.net/sirensolutions/searching-relational-data-with-elasticsearch。总体来说有这么几种方式：

• 完全不join，把关联表的字段融合到一张表里。当然这会造成数据的冗余

• 录入的时候join：使用 nested documents（nested document和主文档是同segment存储的，对于一个symbol，几千万个quote这样的场景就不适合了）

• 录入的时候join：使用 siren

• 查询时join：使用 parent/child （这个是elasticsearch的特性，要求parent/child同shard存在）

• 查询时join：使用 siren-joins（就是一个在服务端求值的filter，然后把结果发布给每个shard去做二次match）

• 查询时join：在客户端拼装第二个查询（和siren-joins差不多，但是多了一次客户端到服务器的来回）

• 查询时join：在coordinate节点上做两个查询的join合并（https://github.com/NLPchina/elasticsearch-sql）

我个人喜欢的是siren-joins和客户端拼装这两种方案。这两种方案都是先做了一次查询，把查询结果再次分发到每个分布式节点上再次去做分布式的聚合。相比在coordinate节点上去做join合并更scalable。

客户端求值

首先我来看如何在客户端完成结果集的求值

$ cat << EOF | python2.6 es_query.py http://127.0.0.1:9200
    SELECT symbol FROM symbol WHERE sector='Finance' LIMIT 1000;
    SAVE RESULT AS finance_symbols;
EOF

这里引入的 SAVE RESULT AS 就是用于触发前面的SQL的求值，并把结果集命名为 finance_symbols。如果因为一些中间结果我们不需要，我们也可以用REMOVE 命令把求值结果删除

$ cat << EOF | python2.6 es_query.py http://127.0.0.1:9200
    SELECT symbol FROM symbol WHERE sector='Finance' LIMIT 1000;
    SAVE RESULT AS finance_symbols;
    REMOVE RESULT finance_symbols;
EOF

甚至我们可以使用任意的python代码来修改result_map。

$ cat << EOF | python2.6 es_query.py http://127.0.0.1:9200
    SELECT symbol FROM symbol WHERE sector='Finance' LIMIT 1000;
    SAVE RESULT AS finance_symbols;
    result_map['finance_symbols'] = result_map['finance_symbols'][1:-1];
EOF

客户端Join

在客户端求值的基础上，我们可以利用客户端保留的结果集来发第二个请求。

cat << EOF | python2.6 es_query.py http://127.0.0.1:9200
    SELECT symbol FROM symbol WHERE sector='Finance' LIMIT 5;
    SAVE RESULT AS finance_symbols;
    SELECT MAX(adj_close) FROM quote 
        JOIN finance_symbols ON quote.symbol = finance_symbols.symbol;
    REMOVE RESULT finance_symbols;
EOF

这个产生的Elaticsearch请求是这样的两条：

{
  "query": {
    "term": {
      "sector": "Finance"
    }
  }, 
  "size": 5
}

然后根据其返回，产生了第二个请求

{
  "query": {
    "bool": {
      "filter": [
        {}, 
        {
          "terms": {
            "symbol": [
              "TFSC", 
              "TFSCR", 
              "TFSCU", 
              "TFSCW", 
              "PIH"
            ]
          }
        }
      ]
    }
  }, 
  "aggs": {
    "MAX(adj_close)": {
      "max": {
        "field": "adj_close"
      }
    }
  }, 
  "size": 0
}

可以看到，所谓客户端join，就是用前一次的查询结果拼出了第二次查询的条件（terms filter）。

服务端Join

有了 siren-join 插件（https://github.com/sirensolutions/siren-join），我们可以在服务端完成同样的join操作

cat << EOF | python2.6 es_query.py http://127.0.0.1:9200
    WITH finance_symbols AS (SELECT symbol FROM symbol WHERE sector='Finance' LIMIT 5);
    SELECT MAX(adj_close) FROM quote 
        JOIN finance_symbols ON quote.symbol = finance_symbols.symbol;
EOF

前面第一个查询是用SAVE RESULT AS求值并命名为finance_symbols，这里我们并没有求值而是给其取了一个名字（WITH AS），然后就可以引用了。

{
  "query": {
    "bool": {
      "filter": [
        {}, 
        {
          "filterjoin": {
            "symbol": {
              "indices": "symbol*", 
              "path": "symbol", 
              "query": {
                "term": {
                  "sector": "Finance"
                }
              }
            }
          }
        }
      ]
    }
  }, 
  "aggs": {
    "MAX(adj_close)": {
      "max": {
        "field": "adj_close"
      }
    }
  }, 
  "size": 0
}

可见产生的filterjoin把两步合为一步了。注意对于filterjoin查询，需要POST _coordinate_search 而不是_search这个URL。
Profile

[
  {
    "query": [
      {
        "query_type": "BoostQuery",
        "lucene": "ConstantScore(BytesFieldDataTermsQuery::[size=8272])^0.0",
        "time": "29.32334300ms",
        "breakdown": {
          "score": 0,
          "create_weight": 360426,
          "next_doc": 137906,
          "match": 0,
          "build_scorer": 15027540,
          "advance": 0
        },
        "children": [
          {
            "query_type": "BytesFieldDataTermsQuery",
            "lucene": "BytesFieldDataTermsQuery::[size=8272]",
            "time": "13.79747100ms",
            "breakdown": {
              "score": 0,
              "create_weight": 14903,
              "next_doc": 168010,
              "match": 0,
              "build_scorer": 13614558,
              "advance": 0
            }
          }
        ]
      }
    ],
    "rewrite_time": 30804,
    "collector": [
      {
        "name": "MultiCollector",
        "reason": "search_multi",
        "time": "1.529236000ms",
        "children": [
          {
            "name": "TotalHitCountCollector",
            "reason": "search_count",
            "time": "0.08967800000ms"
          },
          {
            "name": "MaxAggregator: [MAX(adj_close)]",
            "reason": "aggregation",
            "time": "0.1675550000ms"
          }
        ]
      }
    ]
  }
]

从profile的结果来看，其原理也是 terms filter（BytesFieldDataTermsQuery）。所以这也就决定了这种join只是伪join。真正的join不仅仅可以用第一个表去filter第二个表，而且要能够在第二个查询的计算阶段引用第一个阶段的结果。这个是仅仅用terms filter无法完成的。当然所有这些join的努力仅仅是让数据维护变得更加容易而已，如果我们真的要求Elasticsearch的join和传统SQL一样强大，那么我们也无法指望那么复杂的join可以快到哪里去，也就失去了使用Elasticsearch的意义了。有了上面两种Join方式，我们可以在极度快速和极度灵活之间获得一定的选择权利。