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[Elasticsearch] 聚合 - 时间数据处理(Looking at Time)

2024-10-31 10:53:39   204人阅读

本章翻译自Elasticsearch官方指南的Looking at Time一章。


时间数据处理(Looking at Time)

如果在ES中，搜索是最常见的行为，那么创建日期柱状图(Date Histogram)肯定是第二常见的。为什么要使用日期柱状图呢？

想象在你的数据中有一个时间戳。数据是什么不重要-Apache日志事件，股票交易日期，棒球比赛时间-任何拥有时间戳的数据都能通过日期柱状图受益。当你有时间戳时，你经常会想创建基于时间的指标信息：

  • 今年的每个月销售了多少辆车？

  • 过去的12小时中，这只股票的价格是多少？

  • 上周每个小时我们的网站的平均延迟是多少？

常规的histogram通常使用条形图来表示，而date histogram倾向于被装换为线图(Line Graph)来表达时间序列(Time Series)。很多公司使用ES就是为了对时间序列数据进行分析。

date_histogram的工作方式和常规的histogram类似。常规的histogram是基于数值字段来创建数值区间的桶，而date_histogram则是基于时间区间来创建桶。因此每个桶是按照某个特定的日历时间定义的(比如，1个月或者是2.5天)。

常规Histogram能够和日期一起使用吗？

从技术上而言，是可以的。常规的histogram桶可以和日期一起使用。但是，它并懂日期相关的信息(Not calendar-aware)。而对于date_histogram，你可以将间隔(Interval)指定为1个月，它知道2月份比12月份要短。date_histogram还能够和时区一同工作，因此你可以根据用户的时区来对图形进行定制，而不是根据服务器。

常规的histogram会将日期理解为数值，这意味着你必须将间隔以毫秒的形式指定。同时聚合也不理解日历间隔，所以它对于日期几乎是没法使用的。

第一个例子中，我们会创建一个简单的线图(Line Chart)来回答这个问题：每个月销售了多少辆车？

GET /cars/transactions/_search?search_type=count
{
   "aggs": {
      "sales": {
         "date_histogram": {
            "field": "sold",
            "interval": "month", 
            "format": "yyyy-MM-dd" 
         }
      }
   }
}

在查询中有一个聚合，它为每个月创建了一个桶。它能够告诉我们每个月销售了多少辆车。同时指定了一个额外的格式参数让桶拥有更"美观"的键值。在内部，日期被简单地表示成数值。然而这会让UI设计师生气，因此使用格式参数可以让日期以更常见的格式进行表示。

得到的响应符合预期，但是也有一点意外(看看你能够察觉到)：

{
   ...
   "aggregations": {
      "sales": {
         "buckets": [
            {
               "key_as_string": "2014-01-01",
               "key": 1388534400000,
               "doc_count": 1
            },
            {
               "key_as_string": "2014-02-01",
               "key": 1391212800000,
               "doc_count": 1
            },
            {
               "key_as_string": "2014-05-01",
               "key": 1398902400000,
               "doc_count": 1
            },
            {
               "key_as_string": "2014-07-01",
               "key": 1404172800000,
               "doc_count": 1
            },
            {
               "key_as_string": "2014-08-01",
               "key": 1406851200000,
               "doc_count": 1
            },
            {
               "key_as_string": "2014-10-01",
               "key": 1412121600000,
               "doc_count": 1
            },
            {
               "key_as_string": "2014-11-01",
               "key": 1414800000000,
               "doc_count": 2
            }
         ]
...
}

聚合完整地被表达出来了。你能看到其中有用来表示月份的桶，每个桶中的文档数量，以及漂亮的key_as_string。


返回空桶

发现在上面的响应中的奇怪之处了吗？

Yep, that’s right. We are missing a few months! By default, the date_histogram (and histogram too) returns only buckets that have a nonzero document count. 是的，我们缺失了几个月！默认情况下，date_histogram(以及histogram)只会返回文档数量大于0的桶。

这意味着得到的histogram响应是最小的。但是有些时候该行为并不是我们想要的。对于很多应用而言，你需要将得到的响应直接置入到一个图形库中，而不需要任何额外的处理。

因此本质上，我们需要返回所有的桶，哪怕其中不含有任何文档。我们可以设置两个额外的参数来实现这一行为：

GET /cars/transactions/_search?search_type=count
{
   "aggs": {
      "sales": {
         "date_histogram": {
            "field": "sold",
            "interval": "month",
            "format": "yyyy-MM-dd",
            "min_doc_count" : 0, 
            "extended_bounds" : { 
                "min" : "2014-01-01",
                "max" : "2014-12-31"
            }
         }
      }
   }
}

以上的min_doc_count参数会强制返回空桶，extended_bounds参数会强制返回一整年的数据。

这两个参数会强制返回该年中的所有月份，无论它们的文档数量是多少。min_doc_count的意思很容易懂：它强制返回哪怕为空的桶。

extended_bounds参数需要一些解释。min_doc_count会强制返回空桶，但是默认ES只会返回在你的数据中的最小值和最大值之间的桶。

因此如果你的数据分布在四月到七月，你得到的桶只会表示四月到七月中的几个月(可能为空，如果使用了min_doc_count=0)。为了得到一整年的桶，我们需要告诉ES需要得到的桶的范围。

extended_bounds参数就是用来告诉ES这一范围的。一旦你添加了这两个设置，得到的响应就很容易被图形生成库处理而最终得到下图：

技术分享


另外的例子

我们已经看到过很多次，为了实现更复杂的行为，桶可以嵌套在桶中。为了说明这一点，我们会创建一个用来显示每个季度，所有制造商的总销售额的聚合。同时，我们也会在每个季度为每个制造商单独计算其总销售额，因此我们能够知道哪种汽车创造的收益最多：

GET /cars/transactions/_search?search_type=count
{
   "aggs": {
      "sales": {
         "date_histogram": {
            "field": "sold",
            "interval": "quarter", 
            "format": "yyyy-MM-dd",
            "min_doc_count" : 0,
            "extended_bounds" : {
                "min" : "2014-01-01",
                "max" : "2014-12-31"
            }
         },
         "aggs": {
            "per_make_sum": {
               "terms": {
                  "field": "make"
               },
               "aggs": {
                  "sum_price": {
                     "sum": { "field": "price" } 
                  }
               }
            },
            "total_sum": {
               "sum": { "field": "price" } 
            }
         }
      }
   }
}

可以发现，interval参数被设成了quarter。

得到的响应如下(删除了很多)：

{
....
"aggregations": {
   "sales": {
      "buckets": [
         {
            "key_as_string": "2014-01-01",
            "key": 1388534400000,
            "doc_count": 2,
            "total_sum": {
               "value": 105000
            },
            "per_make_sum": {
               "buckets": [
                  {
                     "key": "bmw",
                     "doc_count": 1,
                     "sum_price": {
                        "value": 80000
                     }
                  },
                  {
                     "key": "ford",
                     "doc_count": 1,
                     "sum_price": {
                        "value": 25000
                     }
                  }
               ]
            }
         },
...
}

我们可以将该响应放入到一个图形中，使用一个线图(Line Chart)来表达总销售额，一个条形图来显示每个制造商的销售额(每个季度)，如下所示：

技术分享

无限的可能性

显然它们都是简单的例子，但是在对聚合进行绘图时，是存在无限的可能性的。比如，下图是Kibana中的一个用来进行实时分析的仪表板，它使用了很多聚合：

技术分享

因为聚合的实时性，类似这样的仪表板是很容易进行查询，操作和交互的。这让它们非常适合非技术人员和分析人员对数据进行分析，而不需要他们创建一个Hadoop任务。

为了创建类似Kibana的强大仪表板，你需要掌握一些高级概念，比如作用域(Scoping)，过滤(Filtering)和聚合排序(Sorting Aggregations)。




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