Elasticsearch的Refresh和Flush执行过程

不念不忘少年蓝@ 2023-01-15 03:48 142阅读 0赞

![20210421151109360.png][]

整体流程：

1.  数据写入buffer缓冲和translog日志文件中。  
    当你写一条数据document的时候，一方面写入到mem buffer缓冲中，一方面同时写入到translog日志文件中。
2.  buffer满了或者每隔1秒(可配)，refresh将mem buffer中的数据生成index segment文件并写入os cache，此时index segment可被打开以供search查询读取，这样文档就可以被搜索到了（注意，此时文档还没有写到磁盘上）；然后清空mem buffer供后续使用。可见，refresh实现的是文档从内存移到文件系统缓存的过程。
3.  重复上两个步骤，新的segment不断添加到os cache，mem buffer不断被清空，而translog的数据不断增加，随着时间的推移，translog文件会越来越大。
4.  当translog长度达到一定程度的时候，会触发flush操作，否则默认每隔30分钟也会定时flush，其主要过程：  
    4.1. 执行refresh操作将mem buffer中的数据写入到新的segment并写入os cache，然后打开本segment以供search使用，最后再次清空mem buffer。  
    4.2. 一个commit point被写入磁盘，这个commit point中标明所有的index segment。  
    4.3. filesystem cache（os cache）中缓存的所有的index segment文件被fsync强制刷到磁盘os disk，当index segment被fsync强制刷到磁盘上以后，就会被打开，供查询使用。  
    4.4. translog被清空和删除，创建一个新的translog。

refresh

最原始的ES版本里，必须等待fsync将segment刷入磁盘，才能将segment打开供search使用，这样的话，从一个document写入到它可以被搜索，可能会超过一分钟，主要瓶颈是在fsync实际发生磁盘IO写数据进磁盘，是很耗时的，这就不是近实时的搜索了。为此，引入refresh操作的目的是提高ES的实时性，使添加文档尽可能快的被搜索到，同时又避免频繁fsync带来性能开销，依靠的原理就是文件系统缓存OS cache里缓存的文件可以被打开(open/reopen)和读取，而这个os cache实际是一块内存区域，而非磁盘，所以操作是很快的。

写入流程改进：  
1）数据写入到内存buffer队列中  
2）每隔一定时间，buffer中的数据被写入segment文件，然后先写入os cache  
3）只要segment数据写入os cache，那就直接打开segment供search使用，而不必调用fsync将segment刷新到磁盘

将缓存数据生成segment后刷入os cache，并被打开供搜索的过程就叫做refresh，默认每隔1秒。也就是说，每隔1秒就会将buffer中的数据写入一个新的index segment file，先写入os cache中。所以，es是近实时的，输入写入到os cache中可以被搜索，默认是1秒，所以从数据插入到被搜索到，最长是1秒（可配）。

flush操作与translog

但是，需要注意， index segment刷入到os cache后就可以打开供查询，这个操作是有潜在风险的，因为os cache中的数据有可能在意外的故障中丢失，而此时数据必备并未刷入到os disk，此时数据丢失将是不可逆的，这个时候就需要一种机制，可以将对es的操作记录下来，来确保当出现故障的时候，已经落地到磁盘的数据不会丢失，并在重启的时候可以从操作记录中将数据恢复过来。elasticsearch提供了translog来记录这些操作，结合os cached segments数据定时落盘来实现数据可靠性保证（flush）。

当向elasticsearch发送创建document文档添加请求的时候，document数据会先进入到buffer，与此同时会将操作记录在translog之中，当发生refresh时（数据从index buffer中进入filesystem cache的过程）translog中的操作记录并不会被清除，而当数据从os cache中被写入磁盘之后才会将translog中清空。这个将os cache的索引文件(segment file)持久化到磁盘的过程就是flush，flush之后，这段translog的使命就完成了，因为segment已经写入磁盘，就算故障也可以从磁盘的segment文件中恢复。flush的时机可能是1.定时flush；2.translog大小达到阈值；3.一些重要操作;4.指令触发。

translog记录的是已经在内存生成(segments)并存储到os cache但是还没写到磁盘的那些索引操作（注意，有一种解释说，添加到buffer中但是没有被存入segment中的数据没有被记录到translog中，这依赖于写translog的时机，不同版本可能有变化，不影响理解），此时这些新写入的数据可以被搜索到，但是当节点挂掉后这些未来得及落入磁盘的数据就会丢失，可以通过trangslog恢复。

当然translog本身也是磁盘文件，频繁的写入磁盘会带来巨大的IO开销，因此对translog的追加写入操作的同样操作的是os cache，因此也需要定时落盘（fsync）。translog落盘的时间间隔直接决定了ES的可靠性，因为宕机可能导致这个时间间隔内所有的ES操作既没有生成segment磁盘文件，又没有记录到Translog磁盘文件中，导致这期间的所有操作都丢失且无法恢复。

translog的fsync是ES在后台自动执行的，默认是每5秒钟主动进行一次translog fsync，或者当translog文件大小大于512MB主动进行一次fsync，对应的配置是index.translog.flush\_threshold\_period 和 index.translog.flush\_threshold\_size。还需指出的是， 从ES2.0开始，每次index、bulk、delete、update完成的时候也会触发translog flush，当flush到磁盘成功后才给请求端返回 200 OK。这个改变提高了数据安全性，但是会对写入的性能造成不小的影响，因此在可靠性要求不十分严格且写入效率优先的情况下，可以在 index template 里设置如下参数："index.translog.durability":"async"，这相当于关闭了index、bulk等操作的同步flush translog操作，仅使用默认的定时刷新、文件大小阈值刷新的机制，同时可以调高 "index.translog.sync\_interval":30s (默认是5s)和index.translog.flush\_threshold\_size配置选项。

总结一下translog的功能：

*  保证在filesystem cache中的数据不会因为elasticsearch重启或是发生意外故障的时候丢失。
 *  当系统重启时会从translog中恢复之前记录的操作。
 *  当对elasticsearch进行CRUD操作的时候，会先到translog之中进行查找，因为tranlog之中保存的是最新的数据。
 *  translog的清除时间时进行flush操作之后（将数据从filesystem cache刷入disk之中）。

总结一下flush操作的时间点：

*  es的各个shard会每个30分钟进行一次flush操作。
 *  当translog的数据达到某个上限的时候会进行一次flush操作。

有关于translog和flush的一些配置项：

*  index.translog.flush\_threshold\_ops:当发生多少次操作时进行一次flush。默认是 unlimited。
 *  index.translog.flush\_threshold\_size:当translog的大小达到此值时会进行一次flush操作。默认是512mb。
 *  index.translog.flush\_threshold\_period:在指定的时间间隔内如果没有进行flush操作，会进行一次强制flush操作。默认是30m。
 *  index.translog.interval:多少时间间隔内会检查一次translog，来进行一次flush操作。es会随机的在这个值到这个值的2倍大小之间进行一次操作，默认是5s。

作者：JinMoon  
链接：https://www.jianshu.com/p/15837be98ffd  
来源：简书  
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

[20210421151109360.png]: /images/20221022/3a5f38465e99455488a142ed05e30413.png