Elasticsearch聚合学习之一：基本操作

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本篇概览

• 聚合是我们在使用elasticsearch服务时常用的功能，从本篇起，一起通过实战来学习和掌握聚合的有关知识；

系列文章列表

1. 《Elasticsearch聚合学习之一：基本操作》；
2. 《Elasticsearch聚合学习之二：区间聚合》；
3. 《Elasticsearch聚合学习之三：范围限定》;
4. 《Elasticsearch聚合学习之四：结果排序》；

关于聚合

• 通过搜索，我们可找到匹配查询条件的文档集；
• 通过聚合，我们会得到一个数据的概念，以汽车销售信息为例，以下都是聚合数据：

1. 有多少中颜色；
2. 每辆车的平均价格是多少；
3. 按照汽车的颜色来划分，每个颜色的销售量是多少；

• 学习Elasticsearch聚合的第一步就是理解两个概念：桶(Buckets)和指标(Metrics)

桶(Buckets)

• 桶是指满足特定条件的文档的集合，例如按照汽车颜色分类，如下图，每个颜色都有一个桶，里面放的是所有这个颜色的文档：

指标(Metrics)

• 指标是对桶内的文档进行统计计算，如统计红色汽车的数量、最低价、最高价、平均售价、总销售额等，这些都是根据桶中的文档的值来计算的；

• 基本概念有所了解后一起通过实战来学习和掌握聚合的知识；

环境信息

• 以下是本次实战的环境信息，请确保您的Elasticsearch可以正常运行：

1. 操作系统：Ubuntu 18.04.2 LTS
2. JDK：1.8.0_191
3. Elasticsearch：6.7.1
4. Kibana：6.7.1

导入实战数据

• 本次实战用到的数据来自《Elasticsearch权威指南》的示例；
• 实战会用到名为cars的索引，里面的每个文档是一条汽车销售记录，具体字段定义如下：

• 通过静态映射的方式来创建索引，在Kibana的Dev Tools页面执行以下命令，就会创建cars索引和transactions类型，并且指定了每个字段的定义：

PUT /cars

{
  "mappings" : {
      "transactions" : {
        "properties" : {
          "color" : {
            "type" : "keyword"
          },
          "make" : {
            "type" : "keyword"
          },
          "price" : {
            "type" : "long"
          },
          "sold" : {
            "type" : "date"
          }
        }
      }
    }
}

• 导入数据：

POST /cars/transactions/_bulk
{ "index": {}}
{ "price" : 10000, "color" : "red", "make" : "honda", "sold" : "2014-10-28" }
{ "index": {}}
{ "price" : 20000, "color" : "red", "make" : "honda", "sold" : "2014-11-05" }
{ "index": {}}
{ "price" : 30000, "color" : "green", "make" : "ford", "sold" : "2014-05-18" }
{ "index": {}}
{ "price" : 15000, "color" : "blue", "make" : "toyota", "sold" : "2014-07-02" }
{ "index": {}}
{ "price" : 12000, "color" : "green", "make" : "toyota", "sold" : "2014-08-19" }
{ "index": {}}
{ "price" : 20000, "color" : "red", "make" : "honda", "sold" : "2014-11-05" }
{ "index": {}}
{ "price" : 80000, "color" : "red", "make" : "bmw", "sold" : "2014-01-01" }
{ "index": {}}
{ "price" : 25000, "color" : "blue", "make" : "ford", "sold" : "2014-02-12" }

• 通过head插件看到新建的索引cars的所有数据如下图，例如第一条记录，表示售价30000，汽车颜色是绿色，品牌是ford，销售时间是2014年5月8日：
  

最简单的聚合：terms桶

• 第一个聚合命令是terms桶，相当于SQL中的group by，将所有记录按照颜色聚合，执行以下查询命令：

GET /cars/transactions/_search
{
  "size":0,
  "aggs":{
   "popular_colors":{
     "terms": {
       "field": "color"
     }
   } 
  }
}

• 收到响应如下：

{
  "took" : 1,
  "timed_out" : false,
  "_shards" : {
    "total" : 5,
    "successful" : 5,
    "skipped" : 0,
    "failed" : 0
  },
  "hits" : {
    "total" : 8,
    "max_score" : 0.0,
    "hits" : [ ]
  },
  "aggregations" : {
    "popular_colors" : {
      "doc_count_error_upper_bound" : 0,
      "sum_other_doc_count" : 0,
      "buckets" : [
        {
          "key" : "red",
          "doc_count" : 4
        },
        {
          "key" : "blue",
          "doc_count" : 2
        },
        {
          "key" : "green",
          "doc_count" : 2
        }
      ]
    }
  }
}

• 现在对查询命令中的参数做出解释：
• size设置为0，这样返回的hits字段为空（hits不是我们本次查询关心的内容），这样可以提高查询速度；
• aggs：聚合操作都被至于aggs之下，注意aggs是顶层参数，另外使用aggregations替代aggs也可以；
• popular_colors：为聚合的类型指定名称，本次是按照颜色来聚合的，所以起名为popular_colors，响应内容中可以看到该字段的聚合结果如下：

aggregations" : {
    "popular_colors" : {
      "doc_count_error_upper_bound" : 0,
      "sum_other_doc_count" : 0,
      "buckets" : [
        {
          "key" : "red",
          "doc_count" : 4
        },
        {
          "key" : "blue",
          "doc_count" : 2
        },
        ...

• terms：在聚合的时候，桶的类型有很多种，terms是常用的一种，作用是按照指定字段来聚合，例如本例指定了color字段，所以所有color为red的文档聚合到一个桶，green的文档聚合到另一个桶，实际上桶类型是有很多种的，常见的类型在后面的实战中会用到，更多详细内容请参考官方文档：https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/7.0/search-aggregations-bucket.html

• field的值就是terms桶指定的聚合字段，这里是color字段；

• 接下来看看返回的信息，aggregations就是聚合结果，popular_colors是我们指定的别名，buckets是个json数组，里面的每个json对象都是一个桶，里面的doc_count就是记录数；例如结果中的第一条记录就是红色汽车的销售记录；

添加度量指标

• 上面的示例返回的是每个桶中的文档数量，接下es支持丰富的指标，例如平均值(Avg)、最大值(Max)、最小值(Min)、累加和(Sum)等，接下来试试累加和的用法；
• 下面请求的作用是统计每种颜色汽车的销售总额：

GET /cars/transactions/_search
{
  "size":0,
  "aggs":{
   "colors":{
     "terms": {
       "field": "color"
     },
     "aggs":{
       "sales":{
         "sum":{
           "field":"price"
         }
       }
     }
   } 
  }
}

• 收到响应如下：

{
  "took" : 17,
  "timed_out" : false,
  "_shards" : {
    "total" : 5,
    "successful" : 5,
    "skipped" : 0,
    "failed" : 0
  },
  "hits" : {
    "total" : 8,
    "max_score" : 0.0,
    "hits" : [ ]
  },
  "aggregations" : {
    "colors" : {
      "doc_count_error_upper_bound" : 0,
      "sum_other_doc_count" : 0,
      "buckets" : [
        {
          "key" : "red",
          "doc_count" : 4,
          "sales" : {
            "value" : 130000.0
          }
        },
        {
          "key" : "blue",
          "doc_count" : 2,
          "sales" : {
            "value" : 40000.0
          }
        },
        {
          "key" : "green",
          "doc_count" : 2,
          "sales" : {
            "value" : 42000.0
          }
        }
      ]
    }
  }
}

• 请求参数和第一次的请求相比，按颜色聚合的参数不变，但是内部多了个aggs对象，详细的说明如下：

GET /cars/transactions/_search
{
  "size":0,
  "aggs":{         ------和前面一样，指定聚合操作
   "colors":{      ------别名
     "terms": {    ------桶类型是按指定字段聚合
       "field": "color" ------按照color字段聚合
     },
     "aggs":{      ------新增的aggs对象，用于处理聚合在每个桶内的文档
       "sales":{   ------别名
         "sum":{   ------度量指标是指定字段求和
           "field":"price" ---求和的字段是price
         }
       }
     }
   } 
  }
}

• 对响应的数据说明如下：

 "aggregations" : {               ------聚合结果
    "colors" : {
      "doc_count_error_upper_bound" : 0,
      "sum_other_doc_count" : 0,
      "buckets" : [               ------这个json数组的每个对象代表一个桶
        {
          "key" : "red",        ------该桶将所有color等于red的文档聚合进来
          "doc_count" : 4,      ------有4个color等于red的文档
          "sales" : {           ------这里面是sum计算后的结果  
            "value" : 130000.0  ------所有color等于red的汽车销售总额
          }
        },
        {
          "key" : "blue",
          "doc_count" : 2,
          "sales" : {
            "value" : 40000.0  ------所有color等于blue的汽车销售总额
          }
        },

• 对于其他度量类型和sum也是相似的，您可以参考官方文档了解更多信息：https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/7.0/search-aggregations.html

• 至此，Elasticsearch6的基本聚合操作就完成了，接下来的文章我们会接触到更复杂的聚合操作；

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