ES

Elasticsearch(简称ES)是一种分布式、开源的搜索和分析引擎,它使用倒排索引和分布式文档存储等技术,能够快速地处理大规模的数据,提供高效的全文检索、数据分析和实时查询等功能。

ES的架构可以分为三层:

  1. 客户端层:客户端可以使用REST API或各种客户端库来与ES集群进行交互,执行各种搜索、聚合和数据分析操作。

  2. 协调层:协调层是ES集群的核心,它包括了Master节点和Data节点。Master节点负责管理集群中的元数据信息,例如索引和分片等信息,而Data节点则负责存储和处理实际的文档数据。

  3. 存储层:存储层由各个Data节点组成,它们负责存储和管理文档数据,并执行各种查询和聚合操作。

ES的核心技术原理包括:

  1. 倒排索引:ES使用倒排索引来加速全文检索,它将每个单词与包含它的文档进行映射,而不是将每个文档与包含它的单词进行映射。这种方式可以快速地找到包含特定单词的文档,并支持复杂的布尔查询和排序等操作。

  2. 分布式文档存储:ES将文档数据分为多个分片存储在不同的节点上,每个分片都是独立的Lucene索引,可以独立地进行查询和更新操作。这种方式可以提高可扩展性和可用性,并支持水平扩展。

  3. 聚合框架:ES的聚合框架可以在查询结果中进行分组、排序、计算和统计等操作,支持各种聚合函数和管道操作,例如求和、平均值、最大值、最小值、分组计数和日期范围等。

  4. 实时查询和分析:ES支持实时查询和分析,可以在文档更新后立即进行搜索和聚合操作,支持类似于流处理的实时查询和聚合。

  5. 插件和扩展:ES具有强大的插件和扩展功能,可以轻松地扩展其功能,例如支持地理空间数据处理、机器学习、图像处理、安全认证和监控等。

分布式架构

ES的设计理念就是分布式搜索引擎,底层还是基于lucene,核心就是ES集群,在多台机器上启动多个ES进程。

创建一个索引index,这个索引可以被拆分成多个shard,每个shard存储部分数据量,拆分多个shard的好处是:一是支持横向扩展,比如,你有3T的数据量,3个shard,每个shard也就1T的数据,若现在数据增加到4T,怎么扩展?很简单,重新创建索引,拆分成4个shard,将数据导进去(mapping和data);二是提高性能,数据分布在多个shard上,即多台服务器上,所有操作都会在多台服务器上并行分布式执行,提高吞吐量和性能。

多副本机制:ES 在每个机器上存放一部分数据,同时在其他的机器上备份。就是说 每个 shard 都有一个 primary shard 负责写入数据,但是还有几个replica shard 。primary shard 写入数据之后,会把数据同步到其他的replica shard上。

通过这种replica 的方案,每个shard的数据都有备份,如果某个机器宕机了,没有关系,还有副本数据在其他机器备份呢。高可用吧。

选主:ES集群有多个节点,会自动选取一个节点为主节点(基于 Zookeeper,或使用内置的 Zen Discovery)。这个master 节点就是干一些管理的工作,比如维护索引元数据,负责切换 primary shard 和 replic shard 身份等,要是 master 节点宕机,那么会重新选举 master。

如果是从节点宕机了,那么主节点会让从节点上的 primary shard 的身份转移到其他机器上的 replica shard。从节点恢复后,主节点会控制将缺失的 replica shard 分配过去,同步后续修改的数据之类的,让集群回复正常。

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