Elasticsearch准实时性问题

灰太狼 2023-01-12 12:59 264阅读 0赞

目录

ES索引的不变性

ES索引结构组成

为什么要进行数据分段(segment)?

ES数据写入流程

ES如何解决宕机数据丢失的问题?


当我们更新数据至 ES 且返回成功提示,在返回后的一瞬间进行查询,会发现数据仍然不是最新的,背后的原因究竟是什么?想要真正搞清楚原因,就要求我们对数据索引的整个过程有所了解。

ES索引的不变性

倒排索引被写入磁盘后是 不可改变 的:它永远不会修改。

不变性有重要的价值:

  • 不需要锁。如果你从来不更新索引,你就不需要担心多进程同时修改数据的问题。
  • 一旦索引被读入内核的文件系统缓存,便会留在哪里,由于其不变性。只要文件系统缓存中还有足够的空间,那么大部分读请求会直接请求内存,而不会命中磁盘。这提供了很大的性能提升。
  • 其它缓存(像filter缓存),在索引的生命周期内始终有效。它们不需要在每次数据改变时被重建,因为数据不会变化。
  • 写入单个大的倒排索引允许数据被压缩,减少磁盘 I/O 和 需要被缓存到内存的索引的使用量。

当然,一个不变的索引也有不好的地方。主要事实是它是不可变的! 你不能修改它。如果你需要让一个新的文档 可被搜索,你需要重建整个索引。这要么对一个索引所能包含的数据量造成了很大的限制,要么对索引可被更新的频率造成了很大的限制。


ES索引结构组成

ES 的一个索引集群可能有多个分片,每个分片又是一个 Lucene Index,每一个 Lucene Index 由多个 Segment 构成(Segment可以理解为是Index的子集),每个 Segment 由多个Document 构成。

watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEyMTIzOTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70


为什么要进行数据分段(segment)?

我们知道索引是不可变的,而为了实现数据的更新,需要通过增加新的补充索引来反映新近的修改,而不是直接重写整个倒排索引。


ES数据写入流程

第一步:数据写入memory buffer

Shard 收到写请求时,请求会被写入 Translog(事务日志) 中,然后 Document 被存放到 memory buffer (注意:memory buffer 的数据并不能被搜索到)。

watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEyMTIzOTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1

第二步:refresh

每隔 1 秒(默认设置),refresh 操作被执行一次,且 memory buffer 中的数据会被写入一个 Segment 并存放 filesystem cache 中(但还没有提交),这时新的数据就可以被搜索到了。下图中灰色的桶为新写入的 Segment,支持查询,memory buffer 同步完成后被清空,但 Translog不会立刻清空。

watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEyMTIzOTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2

第三步:flush

数据最终会从 filesystem cache 提交到硬盘,这个提交过程并且截断 translog 的行为在 Elasticsearch 被称作一次 flush 。 分片默认每30分钟被自动 flush,或者在 translog 太大的时候也会 flush。flush后,段被全量提交,并且 translog 被清空。

watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTEyMTIzOTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3

总结一下数据写入的过程:

  1. 所有在内存缓冲区的文档都被写入一个新的段。
  2. 缓冲区被清空。
  3. 一个提交点被写入硬盘。
  4. 文件系统缓存通过 fsync 被刷新(flush)。
  5. 老的 translog 被删除。

ES如何解决宕机数据丢失的问题?

前面提到的 Translog 就是为了解决 ES flush 前宕机的问题。

translog 有两种持久化的方式,可以通过更低的代价把数据提前落到磁盘:

  • Index.translog.durability : request,每个请求都会 fsync,不过这样可能会影响 ES 性能。
  • Index.translog.durability : fsync,每隔 Index.translog.sync_interval (默认5s)后才会 fsync 一次。

当 Elasticsearch 宕机重启后, 它会从磁盘中使用最后一个提交点去恢复已知的段,并且会重放 translog 中所有在最后一次提交后发生的变更操作。

translog 也被用来提供实时 CRUD 。当你试着通过ID查询、更新、删除一个文档,它会在尝试从相应的段中检索之前, 首先检查 translog 任何最近的变更。这意味着它总是能够实时地获取到文档的最新版本。

熟悉MySQL redo log的朋友可能发现,两者有很多相似之处。

发表评论

表情:
评论列表 (有 0 条评论,264人围观)

还没有评论,来说两句吧...

相关阅读