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1、Elasticsearch写入和查询的工作流程

1、Elasticsearch写入和查询的工作流程

作者: 呢看了看 | 来源:发表于2020-07-05 14:47 被阅读0次

    【1】Elasticsearch写入数据只能从primary去写,读都可以从primary和replica读取。

    【2】ES写数据的过程 

         1)客户端选择一个node发送请求过去,这个node就是coordinating node(协调节点,协调节点就是随便挑一个节点) 

         2)coordinating node,对document进行路由,hash给那个节点,将请求转发到对应的node(有primary shard) 

         3)实际的node上的primary shard处理请求,然后将数据同步到replica node 

         4)coordinating node,如果发现primary node和所有replica node都搞定之后,就返回响应结果给客户端。

    【3】ES写数据的底层过程

    1)先写入buffer,在buffer里的时候数据是搜索不到的;同时将数据写入translog日志文件。

    2)如果buffer快满了,或者到一定时间,就会将buffer数据refresh到一个新的segment file中,但是此时数据不是直接进入segment file的磁盘文件的,而是先进入os cache的。这个过程就是refresh。

    默认是每隔1秒refresh的,所以es是准实时的,因为写入的数据1秒之后才能看到。可以手动refresh,就是手动将buffer中的数据刷入os cache中,让数据可以被搜索到。

    只要数据被输入os cache中,buffer就会被清空了,因为不需要保留buffer了,数据在translog里面已经持久化到磁盘去一份了。

    每隔1秒钟,es将buffer中的数据写入一个新的segment file,每秒钟会产生一个新的磁盘文件,segment file,这个segment file中就存储最近1秒内buffer中写入的数据。

    操作系统里面,磁盘文件其实都有一个东西,叫做os cache,操作系统缓存,就是说数据写入磁盘文件之前,会先进入os cache,先进入操作系统级别的一个内存缓存中去。

    但是如果buffer里面此时没有数据,那当然不会执行refresh操作喽,每秒创建一个空的segment file,如果buffer里面有数据,默认1秒钟执行一次refresh操作,刷入一个新的segment file中。

    只要buffer中的数据被refresh操作,刷入os cache中,就代表这个数据就可以被搜索到了。

    为什么叫es是准实时的?NRT,near real-time,准实时。默认是每隔1秒refresh一次的,所以es是准实时的,

    因为写入的数据1秒之后才能被看到。可以手动refresh,就是手动将buffer中的数据刷入os cache中,让数据可以被搜索到。

    可以通过es的restful api或者java api,手动执行一次refresh操作,就是手动将buffer中的数据刷入os cache中,让数据立马就可以被搜索到。

    Buffer中的数据,倒是好,每隔1秒就被刷到os cache中去,然后这个buffer就被清空了。所以说这个buffer的数据始终是可以保持住不会填满es进程的内存的。

    每次一条数据写入buffer,同时会写入一条日志到translog日志文件去,所以这个translog日志文件是不断变大的,当translog日志文件达到一定程度的时候,就会执行commit操作。

    3)只要数据进入os cache,此时就可以让这个segment file的数据对外提供搜索了。

    4)重复1~3步骤,新的数据不断进入buffer和translog,不断将buffer数据写入一个又一个新的segment file中去,每次refresh完buffer清空,translog保留。

    随着这个过程推进,translog会变得越来越大。当translog达到一定长度的时候,就会触发commit操作。

    5)Commit操作发生第一步,就是将buffer中现有数据refresh到os cache中去,清空buffer

    6)将一个commit point写入磁盘文件,里面标识这个commit point对应的所有segment file。

    7)强行将os cache中目前所有的数据都fsync到磁盘文件中去。

    8)将现有的translog清空,然后再次重启启用一个translog,此时commit操作完成。默认每隔30分钟会自动执行一次commit,但是如果translog过大,也会触发commit。

    整个commit的过程,就做flush操作。我们可以手动执行flush操作,就是将所有os cache数据刷盘到磁盘文件中去。

    Translog日志文件的作用是什么?就是在你执行commit操作之前,数据要么就是停留在buffer中,要么就是停留在os cache中,

    无论是buffer还是os cache都是内存,一旦这台机器死了,内存中的数据就全丢了。

    所以需要将数据对应的操作写入一个专门的日志文件,translog日志文件中,一旦此时机器宕机,再次重启的时候,es会自动读取translog日志文件中的数据,恢复到内存buffer和os cache中去。

    Commit操作:1、写Commit point;2、将os cache数据fsync强刷到磁盘上去;3、清空translog日志文件。

    不叫做commit操作,flush操作。Es中的flus操作,就对应这commit的全过程。我们也可以通过es api,手动执行flush操作,

    手动将os cache中的数据fsync强刷到磁盘上去,记录一个commit point,清空translog日志文件。

    9)translog其实也是先写入os cache的,默认每隔5秒刷一次到磁盘中去,

    所以默认情况下,可能有5s的数据会仅仅停留在buffer或者translog文件的os cache中,

    如果此时机器挂了,会丢失5s的数据。但是这样性能比较好,最多丢失5s的数据。也可以将translog设置成每次写操作必须是直接fsync到磁盘,但是性能会差很多。

    10)如果是删除操作,commit的是会生成一个.del文件,里面将某个doc标识为deleted状态,那么搜索的时候根据.del文件就知道这个doc被删除了。

    当segment多到一定程度的时候,es就会自动触发merge操作,将多个segment file给merge成一个segment file。

    每次merge的时候,会将多个segment file合并成一个,同时这里会将标识为deleted的doc给物理删除掉,

    然后将新的segmeng file写入磁盘,这里会写一个commit point,标识所有新的segment file,然后打开segment file供搜索使用,同时删除旧的segment file。--数据写入segment file之后,同时就会建立好倒排索引了。

    11)如果是更新操作,就是将原来的doc标识为deleted状态,然后重新写入一条数据

    Buffer每次refresh一次,就会产生一个segment file,所以默认情况下是1秒钟一个segment file,segment file会越来越多。此时会定期执行merge。

    当segment file多到一定程度的时候,es就会自动触发merge操作,将多个segment file给merge成一个segment file。

    【4】ES读数据过程

    查询,GET某一条数据,写入了某个document,这个document会自动给你分配一个全局唯一的id,doc id,同时也是根据doc id进行hash路由到对应的primary shard上面去。

    也可以手动指定doc id,比如用订单id,用户id。你可以通过doc id来查询,会根据doc id进行hash,判断出来当时把doc id分配到了哪个shard上面去,从哪个shard去查询。

    《1》客户端发送请求到任意一个node,成为coordinate node

    《2》coordinate node对document进行路由,将请求转发到对应的node,此时会使用round-robin随机轮询算法,在primary shard以及其所有replica中随机选择一个,让读请求负载均衡

    《3》接受请求的node返回document给coordinate node

    《4》coordinate node返回document给客户端

    【5】ES搜索数据过程

    《1》客户端发送请求到一个coordinate node。

    《2》协调节点将搜索请求转发到所有的shard对应的primary shard或者是replica shard也可以

    《3》每个shard将自己的搜索结果(其实就是一些doc id),返回给协调节点,由协调节点进行数据的合并、排序、分页等操作,产生最终结果。

    《4》接着由协调节点,根据doc id去各个节点上拉取实际的document数据,最终返回给客户端。

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