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使用全域次要索引以支援 DynamoDB 中的具體化聚合查詢

快速變更的資料中維護接近即時彙總和索引鍵指標，對於企業來說變得越來越重要。例如，音樂庫可能想要近乎即時地展示最常下載的歌曲，或者電子商務平台可能需要按類別顯示趨勢產品。

由於 DynamoDB 本身不支援諸如項目SUM或COUNT跨項目的彙總操作，因此在讀取時間運算這些值將需要掃描大量項目，這可能會很緩慢且昂貴。相反地，您可以在資料變更時預先計算彙總，並將結果儲存為資料表中的一般項目。此模式稱為具體化彙總。

範例案例和存取模式

考慮具有下列要求的音樂程式庫應用程式：

掃描所有下載記錄的讀取時間運算下載計數在此規模下可能很昂貴。反之，您可以維護每次下載時更新的執行中計數，並以支援有效查詢的方式存放。

為什麼要預先運算彙總

有數種運算彙總的方法。下表比較常見的替代方案，並說明為什麼 DynamoDB 中的具體化彙總通常最適合這種類型的使用案例。

具體化彙總方法可讓寫入路徑簡單 （只要記錄下載）、將彙總卸載至非同步程序，並將結果存放在 DynamoDB 中，可在其中查詢單一位數毫秒延遲。

資料表設計

此設計使用具有兩個項目類型的單一資料表，這些項目類型共用相同的分割區索引鍵 (songID)，但使用不同的排序索引鍵模式來區分它們：

只有每月彙總項目包含 Month 屬性。此區別對於稍後描述的稀疏 GSI 設計很重要。

下圖顯示兩種項目類型的資料表配置：

使用 Streams 和 彙總管道 AWS Lambda

彙總管道的運作方式如下：

Lambda 函數使用具有 ADD表達式的 UpdateItem呼叫，以原子方式增加下載計數。這可避免read-modify-write競爭條件：

import boto3

dynamodb = boto3.resource('dynamodb')
table = dynamodb.Table('MusicLibrary')

def handler(event, context):
    for record in event['Records']:
        if record['eventName'] == 'INSERT':
            new_image = record['dynamodb']['NewImage']
            song_id = new_image['songID']['S']
            # Derive the month from the download timestamp
            timestamp = new_image['Timestamp']['S']
            month = timestamp[:7]  # Extract YYYY-MM

            table.update_item(
                Key={
                    'songID': song_id,
                    'SK': month
                },
                UpdateExpression='ADD DownloadCount :inc SET #m = :month',
                ExpressionAttributeNames={
                    '#m': 'Month'
                },
                ExpressionAttributeValues={
                    ':inc': 1,
                    ':month': month
                }
            )

稀疏 GSI 設計

若要有效率地查詢彙總結果，請使用下列索引鍵結構描述建立全域次要索引：

此 GSI 是稀疏的，因為只有每月彙總項目包含 Month 屬性。個別下載記錄沒有此屬性，因此它們會自動從索引中排除。這表示 GSI 僅包含預先計算的彙總項目 - 資料表中項目總數的一小部分。

稀疏 GSI 提供兩個主要優點：

如需稀疏索引如何運作的詳細資訊，請參閱 利用疏鬆索引。

查詢 GSI

設置稀疏 GSI 後，您可以有效地回答多種類型的查詢：

取得特定月份下載次數最多的歌曲：

aws dynamodb query \
    --table-name "MusicLibrary" \
    --index-name "MonthDownloadsIndex" \
    --key-condition-expression "#m = :month" \
    --expression-attribute-names '{"#m": "Month"}' \
    --expression-attribute-values '{":month": {"S": "2018-01"}}' \
    --scan-index-forward false \
    --limit 1

設定 ScanIndexForward 以依DownloadCount遞減順序false排序結果，並僅Limit=1傳回最熱門的歌曲。

取得指定月份的前 10 首歌曲：

aws dynamodb query \
    --table-name "MusicLibrary" \
    --index-name "MonthDownloadsIndex" \
    --key-condition-expression "#m = :month" \
    --expression-attribute-names '{"#m": "Month"}' \
    --expression-attribute-values '{":month": {"S": "2018-01"}}' \
    --scan-index-forward false \
    --limit 10

取得指定月份下載的所有歌曲 （依下載計數排序）：

aws dynamodb query \
    --table-name "MusicLibrary" \
    --index-name "MonthDownloadsIndex" \
    --key-condition-expression "#m = :month" \
    --expression-attribute-names '{"#m": "Month"}' \
    --expression-attribute-values '{":month": {"S": "2018-01"}}' \
    --scan-index-forward false

考量事項

實作此模式時，請記住下列事項：