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如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析

發(fā)布時(shí)間:2021-11-30 15:18:18 來(lái)源:億速云 閱讀:179 作者:柒染 欄目:數(shù)據(jù)庫(kù)

這期內(nèi)容當(dāng)中小編將會(huì)給大家?guī)?lái)有關(guān)如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析,文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述,閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

前言
主要講 ES -> Lucene的底層結(jié)構(gòu),然后詳細(xì)描述新數(shù)據(jù)寫入 ES 和 Lucene 的流程和原理。這是基礎(chǔ)理論知識(shí),整理了一下。

一、Elasticsearch & Lucene 是什么?

如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析
什么是 Elasticsearch ?
Elasticsearch 是一個(gè)基于 Apache Lucene(TM) 的開(kāi)源搜索引擎。
那 Lucene 是什么?
無(wú)論在開(kāi)源還是專有領(lǐng)域,Lucene 可以被認(rèn)為是迄今為止最先進(jìn)、性能最好的、功能最全的搜索引擎庫(kù),并通過(guò)簡(jiǎn)單的 RESTful API 來(lái)隱藏 Lucene 的復(fù)雜性,從而讓全文搜索變得簡(jiǎn)單。
Elasticsearch 不僅僅是 Lucene 和全文搜索,我們還能這樣去描述它:
  • 分布式的實(shí)時(shí)文件存儲(chǔ),每個(gè)字段都被索引并可被搜索

  • 分布式的實(shí)時(shí)分析搜索引擎

  • 可以擴(kuò)展到上百臺(tái)服務(wù)器,處理 PB 級(jí)結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)

二、Elasticsearch & Lucene 的關(guān)系

如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析
就像很多業(yè)務(wù)系統(tǒng)是基于 Spring 實(shí)現(xiàn)一樣,Elasticsearch 和 Lucene 的關(guān)系很簡(jiǎn)單:Elasticsearch 是基于 Lucene 實(shí)現(xiàn)的。ES 基于底層這些包,然后進(jìn)行了擴(kuò)展,提供了更多的更豐富的查詢語(yǔ)句,并且通過(guò) RESTful API 可以更方便地與底層交互。類似 ES 還有 Solr 也是基于 Lucene 實(shí)現(xiàn)的。
在應(yīng)用開(kāi)發(fā)中,用 Elasticsearch 會(huì)很簡(jiǎn)單。但是如果你直接用 Lucene,會(huì)有大量的集成工作。

因此,入門 ES 的同學(xué),稍微了解下 Lucene 即可。如果往高級(jí)走,還是需要學(xué)習(xí) Lucene 底層的原理。因?yàn)榈古潘饕?、打分機(jī)制、全文檢索原理、分詞原理等等,這些都是不會(huì)過(guò)時(shí)的技術(shù)。

三、新文檔寫入流程

3.1 數(shù)據(jù)模型

如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析

如圖

  • 一個(gè) ES Index (索引,比如商品搜索索引、訂單搜索索引)集群下,有多個(gè) Node (節(jié)點(diǎn))組成。每個(gè)節(jié)點(diǎn)就是 ES 的實(shí)例。

  • 每個(gè)節(jié)點(diǎn)上會(huì)有多個(gè) shard (分片), P1 P2 是主分片 R1 R2 是副本分片

  • 每個(gè)分片上對(duì)應(yīng)著就是一個(gè) Lucene Index(底層索引文件)

  • Lucene Index 是一個(gè)統(tǒng)稱。由多個(gè) Segment (段文件,就是倒排索引)組成。每個(gè)段文件存儲(chǔ)著就是 Doc 文檔。

3.2 Lucene Index

如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析

lucene 中,單個(gè)倒排索引文件稱為 segment。其中有一個(gè)文件,記錄了所有 segments 的信息,稱為 commit point:

  • 文檔 create 新寫入時(shí),會(huì)生成新的 segment。同樣會(huì)記錄到 commit point 里面

  • 文檔查詢,會(huì)查詢所有的 segments

  • 當(dāng)一個(gè)段存在文檔被刪除,會(huì)維護(hù)該信息在 .liv 文件里面

3.3 新文檔寫入流程

新文檔創(chuàng)建或者更新時(shí),進(jìn)行如下流程:
更新不會(huì)修改原來(lái)的 segment,更新和創(chuàng)建操作都會(huì)生成新的一個(gè) segment。數(shù)據(jù)哪里來(lái)呢?先會(huì)存在內(nèi)存的 bugger 中,然后持久化到 segment 。

數(shù)據(jù)持久化步驟如下:write -> refresh -> flush -> merge

3.3.1 write 過(guò)程

如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析

一個(gè)新文檔過(guò)來(lái),會(huì)存儲(chǔ)在 in-memory buffer 內(nèi)存緩存區(qū)中,順便會(huì)記錄 Translog。

這時(shí)候數(shù)據(jù)還沒(méi)到 segment ,是搜不到這個(gè)新文檔的。數(shù)據(jù)只有被 refresh 后,才可以被搜索到。那么 講下 refresh 過(guò)程3.3.2 refresh 過(guò)程
如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析
refresh 默認(rèn) 1 秒鐘,執(zhí)行一次上圖流程。ES 是支持修改這個(gè)值的,通過(guò) index.refresh_interval 設(shè)置 refresh (沖刷)間隔時(shí)間。refresh 流程大致如下:
  • in-memory buffer 中的文檔寫入到新的 segment 中,但 segment 是存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)的緩存中。此時(shí)文檔可以被搜索到

  • 最后清空 in-memory buffer。注意: Translog 沒(méi)有被清空,為了將 segment 數(shù)據(jù)寫到磁盤

文檔經(jīng)過(guò) refresh 后, segment 暫時(shí)寫到文件系統(tǒng)緩存,這樣避免了性能 IO 操作,又可以使文檔搜索到。refresh 默認(rèn) 1 秒執(zhí)行一次,性能損耗太大。一般建議稍微延長(zhǎng)這個(gè) refresh 時(shí)間間隔,比如 5 s。因此,ES 其實(shí)就是準(zhǔn)實(shí)時(shí),達(dá)不到真正的實(shí)時(shí)。

3.3.3 flush 過(guò)程

如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析

上個(gè)過(guò)程中 segment 在文件系統(tǒng)緩存中,會(huì)有意外故障文檔丟失。那么,為了保證文檔不會(huì)丟失,需要將文檔寫入磁盤。那么文檔從文件緩存寫入磁盤的過(guò)程就是 flush。寫入磁盤后,清空 translog。

translog 作用很大:
  • 保證文件緩存中的文檔不丟失

  • 系統(tǒng)重啟時(shí),從 translog 中恢復(fù)

  • 新的 segment 收錄到 commit point 中

具體可以看官方文檔:https://www.elastic.co/guide/...

3.3.4 merge 過(guò)程

如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析
如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析

上面幾個(gè)步驟,可見(jiàn) segment 會(huì)越來(lái)越多,那么搜索會(huì)越來(lái)越慢?怎么處理呢?

通過(guò) merge 過(guò)程解決:
  • 就是各個(gè)小段文件,合并成一個(gè)大段文件。段合并過(guò)程

  • 段合并結(jié)束,舊的小段文件會(huì)被刪除

  • .liv 文件維護(hù)的刪除文檔,會(huì)通過(guò)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行清除

四、小結(jié)

如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析

如這個(gè)圖,ES 寫入原理不難,記住關(guān)鍵點(diǎn)即可。

write -> refresh -> flush
  • write:文檔數(shù)據(jù)到內(nèi)存緩存,并存到 translog

  • refresh:內(nèi)存緩存中的文檔數(shù)據(jù),到文件緩存中的 segment 。此時(shí)可以被搜到

  • flush 是緩存中的 segment 文檔數(shù)據(jù)寫入到磁盤

上述就是小編為大家分享的如何進(jìn)行Elasticsearch數(shù)據(jù)寫入的分析了,如果剛好有類似的疑惑,不妨參照上述分析進(jìn)行理解。如果想知道更多相關(guān)知識(shí),歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。

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