Fonctions de fenêtre avec $setWindowFields

Les fonctions de fenêtre calculent des valeurs sur un ensemble de documents liés au document actuel — une « fenêtre » — sans les regrouper en un seul groupe comme le fait $group. Elles sont apparues dans SQL (SQL:2003) et ont été ajoutées à MongoDB dans la version 5.0 via l’étape de pipeline $setWindowFields. Parmi leurs utilisations courantes figurent les totaux cumulés, les moyennes mobiles, les classements et les métriques cumulées.

L’étape $setWindowFields comporte trois clés de configuration principales : partitionBy définit la manière de diviser les documents en fenêtres indépendantes (comme GROUP BY en SQL), sortBy ordonne les documents au sein de chaque partition, et output indique les nouveaux champs à calculer ainsi que leur opérateur de fenêtre et les limites de la fenêtre.

Les limites de fenêtre définissent les documents qui contribuent au calcul pour chaque ligne. Les limites fondées sur les documents utilisent la clé documents avec un tableau à deux éléments : la position de début et la position de fin par rapport au document actuel. 'unbounded' signifie « depuis le début (ou jusqu’à la fin) », 'current' désigne le document actuel, et les décalages numériques comme -1 signifient « un document avant ». Modèles courants : ['unbounded', 'current'] pour un total cumulé, et [-1, 1] pour une fenêtre mobile de 3 documents.

Les limites fondées sur une plage définissent la fenêtre à l’aide de plages de valeurs sur la clé de tri plutôt que de décalages de documents. Cette méthode est particulièrement utile pour les données de séries temporelles lorsque vous voulez obtenir « les 7 derniers jours » plutôt que « les 7 derniers documents ». Utilisez la clé range avec une unité pour les champs de date. Cette méthode gère correctement les données manquantes, lorsque certains jours peuvent être absents.

Un total cumulé (somme cumulative) se calcule en définissant une fenêtre qui s’étend du premier document de la partition jusqu’au document actuel. Lorsque MongoDB traite chaque document dans l’ordre de tri, il ajoute la valeur de ce document à toutes les valeurs précédentes. Cela produit un total croissant dans chaque partition, utile pour le chiffre d’affaires cumulé ou le nombre progressif de téléchargements.

Une moyenne mobile atténue les fluctuations à court terme des données de séries temporelles afin de faire ressortir les tendances sous-jacentes. Configurez la fenêtre pour qu’elle couvre un nombre fixe de périodes dans les deux directions, ou uniquement les périodes précédentes pour obtenir une moyenne « glissante ». Les moyennes mobiles sont courantes dans les graphiques financiers, les tableaux de bord de surveillance des performances et l’analyse des capteurs de l’Internet des objets.

L’opérateur $rank attribue un numéro de classement à chaque document de sa partition, selon l’ordre de tri. Les documents ex æquo reçoivent le même rang, et le rang suivant est augmenté en conséquence (1, 2, 2, 4). $denseRank attribue des rangs consécutifs sans saut en cas d’égalité (1, 2, 2, 3). Aucun des deux ne prend de spécification de fenêtre : ils classent toujours l’ensemble de la partition.

$documentNumber attribue à chaque document de sa partition un entier séquentiel commençant à 1, selon l’ordre de tri. Contrairement à $rank, il ne répète jamais les nombres : chaque document reçoit un numéro unique. Cela est utile pour la pagination, la numérotation d’une séquence ou lorsque vous devez déterminer quelle ligne d’une partition occupe un document.

$shift renvoie la valeur d’une expression provenant d’un document situé à un décalage donné par rapport au document actuel dans la partition. Utilisez by: -1 pour accéder à la valeur du document précédent (par exemple, le prix d’hier), by: 1 pour accéder au document suivant, et indiquez une valeur default lorsque le décalage dépasse les limites de la partition.

$setWindowFields tire parti des index sur les champs de partition et de tri. Un index couvrant à la fois la clé de partition et la clé de tri permet à MongoDB de récupérer efficacement les documents de chaque partition dans l’ordre de tri, sans analyser toute la collection. Sans index, MongoDB doit effectuer le tri en mémoire (dans les limites de allowDiskUse). Pour les collections volumineuses, veillez à ce que vos index correspondent aux spécifications de partition et de tri de vos fonctions de fenêtre.

Un rapport commercial réel peut nécessiter d’enrichir les transactions de chaque commercial avec son total cumulé, son classement au sein de son équipe et le total cumulé de l’équipe, le tout calculé dans un seul pipeline, sans jointures multiples ni calcul côté application. C’est exactement le type de requête analytique pour lequel $setWindowFields a été conçu.

Dans cette leçon, vous avez appris que $setWindowFields calcule des valeurs sur une fenêtre glissante de documents associés sans les regrouper comme le fait $group, que les limites de fenêtre fondées sur les documents et sur les plages contrôlent les documents qui contribuent à chaque calcul, et que des opérateurs tels que $rank, $denseRank, $documentNumber et $shift permettent d'effectuer des classements, des numérotations et des comparaisons entre lignes. Nous allons maintenant explorer les garanties ACID dans le magasin de documents distribué de MongoDB.