使用ES的数据搜索功能
使用ES的数据搜索功能
DSL查询文档
elasticsearch的查询是基于JSON风格的DSL来实现的
使用下面的代码首先看es的,把数据批量导入之后在运行在Kibana中
查询所有,查询类型时match_all ,没有查询条件
#显示所有
GET /hotel/_search
{
"query": {
"match_all": {
}
}
}
全文检索查询:
使用场景:对内容分词得到词条,根据词条去倒排索引库中匹配,得到文档id。根据文档id找到文档,返回给用户。(因为时词条去 匹配,字段是可分词的text类型的字段)
match查询:单字段查询
#单字段查询
GET /hotel/_search
{
"query": {
"match": {
"FIELD": "TEXT"
}
}
}
multi
#多字段查询,结果只能是并集
GET /hotel/_search
{
"query": {
"multi_match": {
"query": "外滩如家",
"fields": ["name","all"]
}
}
}
#多字段分词查询 结果可控,并集或交集 OR AND
GET /hotel/_search
{
"query": {
"query_string": {
"fields": ["name","all"],
"query": "北京 OR 如家"
}
}
}
#多字段查询,结果可控,交集或并集 + |
GET /hotel/_search
{
"query": {
"simple_query_string": {
"query": "北京+如家",
"fields": ["name","all"]
}
}
}
精确查询:一般用于查找 keyword,数值,日期,boolean 等字段,不会对搜索条件分词
term 查询:不分词的词条,查询时用户输入内容和自动值完全匹配才符合条件
##term 查询,根据字段值精确查询 FIELD 是符合的字段
GET /hotel/_search
{
"query": {
"term": {
"FIELD": {
"value": "VALUE"
}
}
}
}
range 查询:范围查询,一般是对数值型做范围过滤的时候,(如果要复制,把#和前面的空格删除)
#range 查询 范围查询
GET /hotel/_search
{
"query": {
"range": {
"price": {
"gte": 1000, #gte 表示大于等于,gt 表示大于
"lte": 3000 #lte 代表小于等于,lt 表示小于
}
}
}
}
地理坐标查询
根据经纬度查询,官方文档:
geo_bounding_box :矩形查询,坐标落在某个矩形范围的文档,查询时指定 矩形左上,右下两个点的坐标(如果要复制,把#和前面的空格删除)
#矩形查询
GET /hotel/_search
{
"query": {
"geo_bounding_box":{
"location":{
"top_left":{ #左上
"lat":31.1,
"lon":121.5
},
"bottom_right":{ #右下
"lat":30.9,
"lon":121.7
}
}
}
}
}
附近查询:也叫距离查询(geo_distance):查询到指定中心点小于某个距离值的所有文档。
圆型查询
#圆形查询
GET /hotel/_search
{
"query": {
"geo_distance":{
"distance": "15km" , #半径
"location": "31.21,121.5" #圆心
}
}
}
复合查询:将其他简单查询组合起来,实现更复杂的搜索逻辑
fuction score:算分函数查询,可以控制文档相关性算分,控制文档排名
bool query:布尔查询,利用逻辑关系组合多个其它的查询,实现复杂搜索
相关性算法:在用 match 查询时,文档结果会根据与搜索词条的关联度打分(_score),返回结果时按照分值降序排列。
在 es5.1 之前的版本使用 TF-IDF 算法
在 5.1 版本之后使用 BM25 算法
算法函数查询
原始查询 查询条件:query 部分,基于这个条件搜索文档,基于 BM25 算法给文档打分,原始算分(query score)
过滤条件:filter 部分,符合该条件的文档从新算分
算法函数:符合 filter 条件的文档要根据这个函数做运算,得到的 函数算分 (function score),有四种函数 weight:函数结果是常量 field_value_factor:以文档中的某个字段值作为函数结果 random_score:以随机数作为函数结果 script_score:自定义算分函数算法
运算模式:算法函数的结果,原始查询的相关性算分,两者之间的运算方法。包括 multiply 相乘 replace 用 function score 替换 query score 其它,例如:sum、avg、max、min 等
function score 的运行流程如下:
1)根据 原始条件 查询搜索文档,并且计算相关性算分,称为 原始算分 (query score)
2)根据 过滤条件 ,过滤文档
3)符合 过滤条件 的文档,基于 算分函数 运算,得到 函数算分 (function score)
4)将 原始算分 (query score)和 函数算分 (function score)基于 运算模式 做运算,得到最终结果,作为相关性算分。
#算法相关性 满足外滩条件的所有查询中,满足如家的相关性算法加 10,获得查询结果 GET /hotel/_search { "query": { "function_score": { "query": {"match": { "all": "外滩" }}, "functions": [ { "filter":{"term": { "brand": "如家" } }, "weight": 10 } ], "boost_mode":"sum" } } }
布尔查询:一个或多个查询子句的组合,每个子句就是一个子查询。每一个不同的字段,其查询的条件、方式都不一样,必须是多个不同的查询,而要组合这些查询,就必须用 bool 查询了。
must:必须匹配每个子查询,类似”与“
should:选择性匹配子查询,类似”或“
must_not:不匹配,不参与算法,类似’非‘
filter:必须匹配,不参与算分
#布尔查询
#must:必须匹配每个子查询
#should 选择性匹配
#must_not 不匹配 不参与算分
#filter 必须匹配,不参与算分
#-城市在北京,品牌二选一、价格不小于 500、评分大于 45
GET /hotel/_search
{
"query": {
"bool": {
"must": [
{
"term": {
"city": {
"value": "北京"
}
}
}
],
"should": [
{
"term": {
"brand": {
"value": "皇冠假日"
}
}
},
{
"term": {
"brand": {
"value": "华美达"
}
}
}
],
"must_not": [
{
"range":{
"price": {
"lte": 500
}
}
}
],
"filter": [
{"range": {
"score": {
"gte": 45
}
}}
]
}
}
}
#boolean 查询 名字包含如家 、价格不高于 400
GET /hotel/_search
{
"query": {
"bool": {
"must": [
{
"match": {
"name": "如家"
}
}
],
"must_not": [
{
"range": {
"price": {
"gte": 400
}
}
}
]
}
}
}
将搜索结构按指定方式处理
elasticsearch 默认是根据相关度算分(_score)来排序,但是也支持自定义方式对搜索结果排序。可以排序字段类型有:keyword 类型、数值类型、地理坐标类型、日期类型等。
1.普通字段排序:keyword、数值、日期类型排序的语法基本一致。排序条件可以是多个,依次排序
#搜索方法结果处理(简写) FIELD 是排序字段,排序方式 ASC,DESC
GET /hotel/_search
{
"query": {
"match": {
"name": "北京如家"
}
},
"sort":[
{
"FIELD":"desc"
}]
}
GET /hotel/_search
{
"query": {
"match": {
"name": "北京如家"
}
},
"sort": [
{
"price": {
"order": "desc"
}
}
]
}
基本的分页
#分页 from 分页开始位置默认为 0 size 期望获取的文档总数
GET /hotel/_search
{
"query": {
"match_all": {}
},
"from": 200
, "size": 1
}
深度分页问题
要查询 990~1000 的数据,查询逻辑要这么写
GET /hotel/_search
{
"query": {
"match_all": {}
},
"from": 990, // 分页开始的位置,默认为 0
"size": 10, // 期望获取的文档总数
"sort": [
{"price": "asc"}
]
}
查询从 990 开始的数据,也就是 990~1000 条数据
如果 es 是单点模式,elasticsearch 内部分页时,先查询 0~1000 条,然后截取其中的 990 ~ 1000 的这 10 条
如果 es 是集群模式,例如集群有 5 个节点,查询 TOP1000 的数据,并不是每个节点查询 200 条就可以了。因为节点 A 的 TOP200,在另一个节点可能排到 10000 名以外了。因此要想获取整个集群的 TOP1000,必须先查询出每个节点的 TOP1000,汇总结果后,重新排名,重新截取 TOP1000。
当查询分页深度较大时,汇总数据过多,对内存和 CPU 会产生非常大的压力,因此 elasticsearch 会禁止 from+ size 超过 10000 的请求。
针对深度分页,es 提供了两种解决方式 :
1.search after:分页时需要排序,原理是从上一次的排序值开始,查询下一页数据。官方推荐使用的方式。
2.scroll:原理将排序后的文档 id 形成快照,保存在内存。官方已经不推荐使用。
分页查询的常见实现方法
from + size
:- 优点:支持随机翻页
- 缺点:深度分页问题,默认查询上限(from + size)是 10000
- 场景:百度、京东、谷歌、淘宝这样的随机翻页搜索
after search
:- 优点:没有查询上限(单次查询的 size 不超过 10000)
- 缺点:只能向后逐页查询,不支持随机翻页
- 场景:没有随机翻页需求的搜索,例如手机向下滚动翻页
scroll
:- 优点:没有查询上限(单次查询的 size 不超过 10000)
- 缺点:会有额外内存消耗,并且搜索结果是非实时的
- 场景:海量数据的获取和迁移。从 ES7.1 开始不推荐,建议用 after search 方案。
高亮显示:在搜索的时候关键字变成红色,比较醒目
实现高亮,就是给文档中的所有关键字都添加一个标签,例如
<em>
标签,页面给
<em>
标签编写 CSS 样式
#高亮
GET /hotel/_search
{
"query": {
"match": {
"name": "北京如家"
}
}
, "highlight": {
"fields": {
"name": {
"pre_tags": "<em>"
, "post_tags": "</em>"
}
}
}
}
默认情况下, 高亮的字段,必须与搜索指定的字段一致 ,否则无法高亮。如果要对非搜索字段高亮,则需要添加一个属性:required_field_match=false
RestClient 查询文档
前期准备,先连接上虚拟机中的 es
@SpringBootTest
public class HotelSearchTest {
//初始化ES客户端连接实例
private RestHighLevelClient client;
//单元测试执行前创建客户端实例
@BeforeEach
void initClient(){
client = new RestHighLevelClient(RestClient.builder(HttpHost.create("192.168.190.136:9200")));
}
//单元测试执行后关系客户端实例
@AfterEach
void closeClient(){
try {
client.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
发起请求代码解读:
第一步,创建
SearchRequest
对象,指定索引库名第二步,利用 searchRequest.source()构建 DSL,DSL 中可以包含查询、分页、排序、高亮等
query()
:代表查询条件,利用QueryBuilders.matchAllQuery()
构建一个 match_all 查询的 DSL
第三步,利用 client.search()发送请求,得到响应
//查询所有
@Test
void testMatchAll(){
//1 创建搜索请求对象
SearchRequest searchRequest = new SearchRequest("hotel");
//2 设置搜索类型
searchRequest.source().query(QueryBuilders.matchAllQuery());
try {
//3.发起请求
SearchResponse searchResponse = client.search(searchRequest, RequestOptions.DEFAULT);
//4.解析响应结果(从外向内解析)
long total = searchResponse.getHits().getTotalHits().value;
//4.2 遍历获取命中的具体文档数据SON字符串
SearchHit[] searchHits = searchResponse.getHits().getHits();
if(searchHits!=null && searchHits.length>0){
for (SearchHit hit : searchHits) {
String hotelDocJson = hit.getSourceAsString();
System.out.println("命中的数据:" + hotelDocJson);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
响应结果解析:elasticsearch返回的结果是一个JSON字符串
hits
:命中的结果total
:总条数,其中的value是具体的总条数值max_score
:所有结果中得分最高的文档的相关性算分hits
:搜索结果的文档数组,其中的每个文档都是一个json对象_source
:文档中的原始数据,也是json对象
因此,我们解析响应结果,就是逐层解析JSON字符串,流程如下:
SearchHits
:通过response.getHits()获取,就是JSON中的最外层的hits,代表命中的结果SearchHits#getTotalHits().value
:获取总条数信息SearchHits#getHits()
:获取SearchHit数组,也就是文档数组SearchHit#getSourceAsString()
:获取文档结果中的_source,也就是原始的json文档数据
//查询类型2:全文检索查询
@Test
void testMatch(){
//1.创建搜索对象
SearchRequest searchRequest = new SearchRequest("hotel");
//2设置搜索类型
//单字段查询
//searchRequest.source().query(QueryBuilders.matchQuery("name","北京如家"));
//多字段查询
searchRequest.source().query(QueryBuilders.multiMatchQuery("北京如家","name","all"));
try {
//3发起请求
SearchResponse searchResponse = client.search(searchRequest, RequestOptions.DEFAULT);
//4解析响应结果
//4.1搜索名中的记录总数
long total = searchResponse.getHits().getTotalHits().value;
//4.2 遍历获取命中的具体文档数据SON字符串
SearchHit[] searchHits = searchResponse.getHits().getHits();
if(searchHits!=null&&searchHits.length>0){
for (SearchHit hit : searchHits) {
String hotelDocJson = hit.getSourceAsString();
System.out.println("命中数据"+hotelDocJson);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//查询3,精确查询
@Test
void testTerm(){
//创建搜索实例
SearchRequest searchRequest = new SearchRequest("hotel");
//2.设置搜索类型
//term查询
//searchRequest.source().query(QueryBuilders.termQuery("city","上海"));
//ids查询
//searchRequest.source().query(QueryBuilders.idsQuery().addIds("45845","47066"));
//range查询
searchRequest.source().query(QueryBuilders.rangeQuery("price").gte(300).lte(500));
try {
//3.发起请求
SearchResponse searchResponse = client.search(searchRequest, RequestOptions.DEFAULT);
//4.解析响应结果(从外向内解析)
//4.1 搜索命中的记录总数
long total = searchResponse.getHits().getTotalHits().value;
System.out.println("总记录数:" + total);
//4.2 遍历获取命中的具体文档数据SON字符串
SearchHit[] searchHits = searchResponse.getHits().getHits();
if(searchHits!=null && searchHits.length>0){
for (SearchHit hit : searchHits) {
String hotelDocJson = hit.getSourceAsString();
System.out.println("命中的数据:" + hotelDocJson);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//查询4 布尔查询
@Test
void testComp() {
//创建查询请求对象
SearchRequest searchRequest = new SearchRequest("hotel");
//设置搜索类型
//创建布尔查询
BoolQueryBuilder boolQuery = QueryBuilders.boolQuery();
//添加must条件
boolQuery.must(QueryBuilders.termQuery("city", "上海"));
//添加filter条件
boolQuery.filter(QueryBuilders.rangeQuery("price").lte(250));
//构建查询语句
searchRequest.source().query(boolQuery);
try {
//3.发起请求
SearchResponse searchResponse = client.search(searchRequest, RequestOptions.DEFAULT);
//4.解析响应结果(从外向内解析)
//4.1 搜索命中的记录总数
long total = searchResponse.getHits().getTotalHits().value;
System.out.println("总记录数:" + total);
//4.2 遍历获取命中的具体文档数据SON字符串
SearchHit[] searchHits = searchResponse.getHits().getHits();
if (searchHits != null && searchHits.length > 0) {
for (SearchHit hit : searchHits) {
String hotelDocJson = hit.getSourceAsString();
System.out.println("命中的数据:" + hotelDocJson);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 查询结果处理:排序和分析
*/
@Test
void testSortAndPage(){
//1.创建搜索请求对象
SearchRequest searchRequest = new SearchRequest("hotel");
//2.设置搜索类型
BoolQueryBuilder boolQueryBuilder = QueryBuilders.boolQuery();
boolQueryBuilder.must(QueryBuilders.termQuery("city","上海"));
boolQueryBuilder.filter(QueryBuilders.rangeQuery("price").lte(250));
//range查询
searchRequest.source().query(boolQueryBuilder);
searchRequest.source().from(0).size(3);//从第0条开始查询3条
searchRequest.source().sort("price", SortOrder.DESC);//按照价格倒序
try {
//3.发起请求
SearchResponse searchResponse = client.search(searchRequest, RequestOptions.DEFAULT);
//4.解析响应结果(从外向内解析)
//4.1 搜索命中的记录总数
long total = searchResponse.getHits().getTotalHits().value;
System.out.println("总记录数:" + total);
//4.2 遍历获取命中的具体文档数据SON字符串
SearchHit[] searchHits = searchResponse.getHits().getHits();
if(searchHits!=null && searchHits.length>0){
for (SearchHit hit : searchHits) {
String hotelDocJson = hit.getSourceAsString();
System.out.println("命中的数据:" + hotelDocJson);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 查询结果处理:高亮
*/
@Test
void testHighLight(){
//1.创建搜索请求对象
SearchRequest searchRequest = new SearchRequest("hotel");
//2.设置搜索类型
searchRequest.source().query(QueryBuilders.matchQuery("all","北京酒店"));
searchRequest.source().from(8).size(10);//从第4条开始查询3条
searchRequest.source().sort("price", SortOrder.DESC);//按照价格倒序
// HighlightBuilder highlightBuilder = new HighlightBuilder();
// highlightBuilder.field("name"); //高亮字段
// highlightBuilder.requireFieldMatch(false); //高亮字段是否与查询条件字段一致
// highlightBuilder.preTags("<em>"); //高亮前置标签
// highlightBuilder.postTags("</em>"); //高亮后置标签
searchRequest.source().highlighter(new HighlightBuilder().field("name").requireFieldMatch(false).preTags("<em>").postTags("</em>"));
try {
//3.发起请求
SearchResponse searchResponse = client.search(searchRequest, RequestOptions.DEFAULT);
//4.解析响应结果(从外向内解析)
//4.1 搜索命中的记录总数
long total = searchResponse.getHits().getTotalHits().value;
System.out.println("总记录数:" + total);
//4.2 遍历获取命中的具体文档数据SON字符串
SearchHit[] searchHits = searchResponse.getHits().getHits();
if(searchHits!=null && searchHits.length>0){
for (SearchHit hit : searchHits) {
String hotelDocJson = hit.getSourceAsString();
HotelDoc hotelDoc = JSON.parseObject(hotelDocJson, HotelDoc.class);
HighlightField highlightField = hit.getHighlightFields().get("name");
if(highlightField!=null){
//获取带高亮标签的酒店名称
String highLightName = highlightField.getFragments()[0].toString();
hotelDoc.setName(highLightName);
}
System.out.println("处理后的数据:" + JSON.toJSONString(hotelDoc));
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
高亮结果解析,高亮的结果与查询的文档结果默认是分离的
代码解读:
- 第一步:从结果中获取 source。hit.getSourceAsString(),这部分是非高亮结果,json 字符串。还需要反序列为 HotelDoc 对象
- 第二步:获取高亮结果。hit.getHighlightFields(),返回值是一个 Map,key 是高亮字段名称,值是 HighlightField 对象,代表高亮值
- 第三步:从 map 中根据高亮字段名称,获取高亮字段值对象 HighlightField
- 第四步:从 HighlightField 中获取 Fragments,并且转为字符串。这部分就是真正的高亮字符串了
- 第五步:用高亮的结果替换 HotelDoc 中的非高亮结果
数据聚合
聚合(aggregations)可以让我们方便的实现对数据的统计运算分析
聚合常见的三类:
桶(Bucket) 聚合:用来对文档分组
度量(Metric) 聚合:用以计算一些值
管道(pipeline) 聚合:其他聚合的结果为基础做聚合
注:参加聚合的字段必须为 keyword,日期,数值,布尔类型
DSL 实现聚合
Bucket 聚合语法
GET /hotel/_search
{
"size": 0, // 设置 size 为 0,结果中不包含文档,只包含聚合结果
"aggs": { // 定义聚合
"brandAgg": { //给聚合起个名字
"terms": { // 聚合的类型,按照品牌值聚合,所以选择 term
"field": "brand", // 参与聚合的字段
"size": 20 // 希望获取的聚合结果数量
}
}
}
}
默认情况下,Bucket 聚合会统计 Bucket 内的文档数量,记作 count,并按照 count 降序排序
指定 order 属性,自定义聚合的排序方式:
GET /hotel/_search
{
"size": 0,
"aggs": {
"brandAgg": {
"terms": {
"field": "brand",
"order": {
"_count": "asc" // 按照_count 升序排列
},
"size": 20
}
}
}
}
限定聚合范围
默认情况下,Bucket 聚合是对索引库的所有文档做聚合,但真实场景下,用户会输入搜索条件,因此聚合必须是对搜索结果聚合。那么聚合必须添加限定条件。可以限定要聚合的文档范围,只要添加 query 条件即可:
GET /hotel/_search
{
"query": {
"range": {
"price": {
"lte": 200 // 只对 200 元以下的文档聚合
}
}
},
"size": 0,
"aggs": {
"brandAgg": {
"terms": {
"field": "brand",
"size": 20
}
}
}
}
Metric 聚合语法
GET /hotel/_search
{
"size": 0,
"aggs": {
"brandAgg": {
"terms": {
"field": "brand",
"size": 20
},
"aggs": { // 是 brands 聚合的子聚合,也就是分组后对每组分别计算
"score_stats": { // 聚合名称
"stats": { // 聚合类型,这里 stats 可以计算 min、max、avg 等
"field": "score" // 聚合字段,这里是 score
}
}
}
}
}
}
score_stats 聚合是在 brandAgg 的聚合内部嵌套的子聚合。因为我们需要在每个桶分别计算。
聚合的三要素:聚合名称,聚合类型,聚合字段
聚合可配置属性:
size:指定聚合结果数量 order:指定聚合结果排序方式 field:指定聚合字段
自动补全
在搜索框输入字符时,我们应该提示出与该字符有关的搜索项。要实现根据字母做补全,就必须对文档按照拼音分词。在 GitHub 上恰好有 elasticsearch 的拼音分词插件。地址: 安装方式 :
自定义分词器
默认的拼音分词器会将每个汉字单独分为拼音,而我们希望的是每个词条形成一组拼音,需要对拼音分词器做个性化定制,形成自定义分词器。
elasticsearch 中分词器(analyzer)的组成包含三部分:
- character filters:在 tokenizer 之前对文本进行处理。例如删除字符、替换字符
- tokenizer:将文本按照一定的规则切割成词条(term)。例如 keyword,就是不分词;还有 ik_smart
- tokenizer filter:将 tokenizer 输出的词条做进一步处理。例如大小写转换、同义词处理、拼音处理等
声明自定义分词器的语法如下:
PUT /test
{
"settings": {
"analysis": {
"analyzer": { // 自定义分词器
"my_analyzer": { // 分词器名称
"tokenizer": "ik_max_word",
"filter": "py"
}
},
"filter": { // 自定义 tokenizer filter
"py": { // 过滤器名称
"type": "pinyin", // 过滤器类型,这里是 pinyin
"keep_full_pinyin": false,
"keep_joined_full_pinyin": true,
"keep_original": true,
"limit_first_letter_length": 16,
"remove_duplicated_term": true,
"none_chinese_pinyin_tokenize": false
}
}
}
},
"mappings": {
"properties": {
"name": {
"type": "text",
"analyzer": "my_analyzer",
"search_analyzer": "ik_smart"
}
}
}
}
为了避免搜索到同音字,搜索时不要使用拼音分词器
自动补全查询
elasticsearch 提供了 查询来实现自动补全功能。这个查询会匹配以用户输入内容开头的词条并返回。为了提高补全查询的效率,对于文档中字段的类型有一些约束:
- 参与补全查询的字段必须是 completion 类型。
- 字段的内容一般是用来补全的多个词条形成的数组。
// 自动补全查询
GET /test/_search
{
"suggest": {
"title_suggest": {
"text": "s", // 关键字
"completion": {
"field": "title", // 补全查询的字段
"skip_duplicates": true, // 跳过重复的
"size": 10 // 获取前 10 条结果
}
}
}
}
数据同步
elasticsearch 中的酒店数据来自于 mysql 数据库,因此 mysql 数据发生改变时,elasticsearch 也必须跟着改变,这个就是 elasticsearch 与 mysql 之间的 数据同步 。
常见的同步方式:1.同步调用 2.异步通知 3.监听 binlog
同步调用
基本步骤如下:
- hotel-demo 对外提供接口,用来修改 elasticsearch 中的数据。酒店管理服务在完成数据库操作后,直接调用 hotel-demo 提供的接口
异步通知
流程如下:
- hotel-admin 对 mysql 数据库数据完成增、删、改后,发送 MQ 消息
- hotel-demo 监听 MQ,接收到消息后完成 elasticsearch 数据修改
监听 binlog
流程如下:
- 给 mysql 开启 binlog 功能
- mysql 完成增、删、改操作都会记录在 binlog 中
- hotel-demo 基于 canal 监听 binlog 变化,实时更新 elasticsearch 中的内容
选择
方式一:同步调用
- 优点:实现简单,粗暴
- 缺点:业务耦合度高
方式二:异步通知
- 优点:低耦合,实现难度一般
- 缺点:依赖 mq 的可靠性
方式三:监听 binlog
- 优点:完全解除服务间耦合
- 缺点:开启 binlog 增加数据库负担、实现复杂度高
集群
单机的 elasticsearch 做数据存储,必然面临两个问题:海量数据存储问题、单点故障问题。
- 海量数据存储问题:将索引库从逻辑上拆分为 N 个分片(shard),存储到多个节点
- 单点故障问题:将分片数据在不同节点备份(replica )
ES 集群相关概念 :
- 集群(cluster):一组拥有共同的 cluster name 的 节点。
- 节点(node) :集群中的一个 Elasticearch 实例
- 分片(shard) :索引可以被拆分为不同的部分进行存储,称为分片。在集群环境下,一个索引的不同分片可以拆分到不同的节点中 解决问题:数据量太大,单点存储量有限的问题。
- 主分片(Primary shard):相对于副本分片的定义。
- 副本分片(Replica shard)每个主分片可以有一个或者多个副本,数据和主分片一样。
数据备份可以保证高可用,但是每个分片备份一份,所需要的节点数量就会翻一倍,成本实在是太高了!
为了在高可用和成本间寻求平衡,我们可以这样做:
- 首先对数据分片,存储到不同节点
- 然后对每个分片进行备份,放到对方节点,完成互相备份
这样可以大大减少所需要的服务节点数量,如图,我们以 3 分片,每个分片备份一份为例:
集群职责划分
默认情况下,集群中的任何一个节点都同时具备上述四种角色。
真实的集群一定要将集群职责分离:
- master 节点:对 CPU 要求高,但是内存要求低。参与集群选主,主节点可以管理集群状态、管理分片信息、处理创建和删除索引库的请求
- data 节点:对 CPU 和内存要求都高。数据的 CRUD
- coordinating 节点:对网络带宽、CPU 要求高。路由请求到其它节点,合并查询到的结果,返回给用户
职责分离可以让我们根据不同节点的需求分配不同的硬件去部署。而且避免业务之间的互相干扰。
一个典型的 es 集群职责划分如图:
集群中的脑裂问题:
脑裂是因为集群中的节点失联导致的,例如一个集群中,主节点 m 与其他节点失联。此时,其他节点任务主节点宕机,会重新选择选主。当选出新的主节点 n 时,n 和其他节点自成集群,m 自成集群,两个集群数据不同步,出现数据差异。当网络恢复时,因为集群中有两个主节点,集群状态不一致,出现脑裂问题。
解决脑裂的方案是,要求选票超过 ( eligible 节点数量 + 1 )/ 2 才能当选为主,因此 eligible 节点数量最好是奇数。对应配置项是 discovery.zen.minimum_master_nodes,在 es7.0 以后,已经成为默认配置,因此一般不会发生脑裂问题
例如:3 个节点形成的集群,选票必须超过 (3 + 1) / 2 ,也就是 2 票。node3 得到 node2 和 node3 的选票,当选为主。node1 只有自己 1 票,没有当选。集群中依然只有 1 个主节点,没有出现脑裂。
分片存储原理
elasticsearch 会通过 hash 算法来计算文档应该存储到哪个分片:
- _routing 默认是文档的 id。算法与分片数量有关,因此索引库一旦创建,分片数量不能修改!
新增文档的流程如下:
集群分布式查询
elasticsearch 的查询分成两个阶段:
- scatter phase:分散阶段,coordinating node 会把请求分发到每一个分片
- gather phase:聚集阶段,coordinating node 汇总 data node 的搜索结果,并处理为最终结果集返回给用户
集群故障转移
集群的 master 节点会监控集群中的节点状态,如果发现有节点宕机,会立即将宕机节点的分片数据迁移到其它节点,确保数据安全,这个叫做故障转移。