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摘要：Elasticsearch

《Elasticsearch搜索引擎構(gòu)建入門與實(shí)戰(zhàn)》第一章讀書筆記

Elasticsearch特色優(yōu)勢(shì)

實(shí)時(shí)性好：相比于Lucene，新增的數(shù)據(jù)數(shù)秒甚至1秒（緩存）內(nèi)可以搜索到
分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)：可以拓展到多臺(tái)機(jī)器進(jìn)行搜索
提供REST風(fēng)格API，相比于Lucene需要Java開(kāi)發(fā)，ES支持HTTP請(qǐng)求來(lái)進(jìn)行查詢
提供了聚合查詢：ES可以對(duì)索引中的數(shù)據(jù)做聚合統(tǒng)計(jì)分析

Elasticsearch基本概念

索引：要對(duì)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢操作需要先建立索引，ES中的索引相當(dāng)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的庫(kù)
文檔：相當(dāng)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的一條記錄，就是ES中一個(gè)文檔，一個(gè)文檔可以包含一個(gè)或多個(gè)字段，每個(gè)字段可以有各種類型，文檔的初始版本是1，每次寫操作會(huì)自動(dòng)版本號(hào)+1，查詢時(shí)ES返回最大版本號(hào)的文檔
字段：常見(jiàn)的類型包括字符串，文本，數(shù)值，還有ES提供其他類型，比如數(shù)組，地理經(jīng)緯，IP地址等，不同的數(shù)據(jù)類型ES支持不同的所有功能，比如文本可以基于分詞搜索，地理經(jīng)緯可以所有某點(diǎn)附近的文檔
映射：映射就是定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)schema，一旦設(shè)定之后不能更改，ES也提供了自動(dòng)映射的功能，如果要寫入的數(shù)據(jù)沒(méi)有給定類型ES會(huì)自動(dòng)推斷
集群和節(jié)點(diǎn)：多臺(tái)機(jī)器一起協(xié)作作為集群，ES集群的節(jié)點(diǎn)數(shù)不受限制，一個(gè)節(jié)點(diǎn)就對(duì)應(yīng)一臺(tái)機(jī)器
分片：ES會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行切分存儲(chǔ)到多臺(tái)計(jì)算機(jī)中，均勻分?jǐn)倖闻_(tái)機(jī)器的存儲(chǔ)壓力，ES默認(rèn)一個(gè)索引5個(gè)分片，分片一定設(shè)置是不可以修改的，只能新建新索引解決，一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以被分配多個(gè)主分片。每個(gè)分片可以設(shè)置副分片，當(dāng)主分片故障離線時(shí)副分片會(huì)充當(dāng)主分片繼續(xù)提供服務(wù)，保證了高可用
副分片：在一個(gè)索引中主分片的副分片個(gè)數(shù)沒(méi)有限制，默認(rèn)ES不會(huì)啟用副分片。一個(gè)主分片的所有副分片都存儲(chǔ)在不同的機(jī)器上，保證一臺(tái)機(jī)器宕機(jī)的情況下，其他機(jī)器的副分片可以提供服務(wù)。因此如果只設(shè)置了一個(gè)ES節(jié)點(diǎn)，且啟動(dòng)了至少一個(gè)副分片，實(shí)際上ES只會(huì)分配一個(gè)主分片，不會(huì)分配副分片

如上圖，三個(gè)主分片P0，P1，P2，各自的副分片R0，R1，R2都分別在另外的機(jī)器上，一個(gè)三個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)分別分配了一個(gè)主分片，主分片的備份數(shù)量是1

DSL：領(lǐng)域特定語(yǔ)言，是用來(lái)定義查詢的，HTML，CSS，SQL都屬于DSL，ES中DSL使用JSON表達(dá)，查詢的返回?cái)?shù)據(jù)也是JSON格式

Elasticsearch和傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比

索引方式不同：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)大多是B-Tree索引，ES是倒排索引
事務(wù)支持：ES不支持事務(wù)支持，ES使用樂(lè)觀鎖，不阻塞數(shù)據(jù)的更新操作，每次更新采用增加版本號(hào)的方式，導(dǎo)致某些更新操作可能失效，數(shù)據(jù)未更新成功。

悲觀鎖和樂(lè)觀鎖

悲觀鎖是基于一種悲觀的態(tài)度類來(lái)防止一切數(shù)據(jù)沖突，它是以一種預(yù)防的姿態(tài)在修改數(shù)據(jù)之前把數(shù)據(jù)鎖住，然后再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，是一種串行的方式，只要開(kāi)始執(zhí)行就會(huì)鎖表,一般數(shù)據(jù)庫(kù)本身鎖的機(jī)制都是基于悲觀鎖的機(jī)制實(shí)現(xiàn)的

樂(lè)觀鎖是對(duì)于數(shù)據(jù)沖突保持一種樂(lè)觀態(tài)度，操作數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)對(duì)操作的數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖（這使得多個(gè)任務(wù)可以并行的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作），只有到數(shù)據(jù)提交的時(shí)候才通過(guò)一種機(jī)制來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否存在沖突(一般實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)加版本號(hào)然后進(jìn)行版本號(hào)的對(duì)比方式實(shí)現(xiàn))，樂(lè)觀鎖并不會(huì)真的加鎖，而是通過(guò)一些狀態(tài)的檢驗(yàn)達(dá)到操作互斥的效果
例如有以下數(shù)據(jù)采用樂(lè)觀鎖的方式，用戶A，B分別查詢Name=zhangsan的這條記錄，并進(jìn)行修改再次寫入數(shù)據(jù)庫(kù)

因?yàn)椴捎脴?lè)觀鎖，因此A，B都可以并行地拿到數(shù)據(jù)，用戶A拿到之后將Name修改為lisi，在提交操作時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)把之前查詢到的version與現(xiàn)在的數(shù)據(jù)的version進(jìn)行比較，版本相同則可以提交，版本不同則視為數(shù)據(jù)過(guò)期，過(guò)期則提交失敗，如以下SQL更新語(yǔ)句
update A set Name=lisi,version=version+1 where ID=#{id} and version=#{version}
更新成功后數(shù)據(jù)庫(kù)該記錄變?yōu)?br>

此時(shí)用戶B將Name改為wangwu，再提交時(shí)會(huì)失敗，因?yàn)樽陨韛erson=1，而數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的version=2，數(shù)據(jù)過(guò)期

查詢語(yǔ)句不同：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL，原因是查詢比較簡(jiǎn)單直接，ES采用DSL來(lái)完成比較復(fù)雜的查詢所有需求
查詢速度：如果字段少，數(shù)據(jù)量不打，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)查詢速度很快，但是單表有上百字段和幾十億條數(shù)據(jù)查詢速度就會(huì)變慢，隨著數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)速度越來(lái)越慢，ES可以支持對(duì)全字段做索引，單個(gè)索引存儲(chǔ)上百字段或幾十億條數(shù)據(jù)查詢速度都不會(huì)變慢
數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)時(shí)的，插入之后立馬可以查到，ES內(nèi)存中的數(shù)據(jù)先寫入緩存，默認(rèn)1s之后統(tǒng)一刷入磁盤，才能被ES查到，因此ES是準(zhǔn)實(shí)時(shí)的

Elasticsearch架構(gòu)原理

（1）節(jié)點(diǎn)的職責(zé)

節(jié)點(diǎn)按照職責(zé)可以分為master節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的角色可以單獨(dú)配置，默認(rèn)每臺(tái)機(jī)器都可以擔(dān)任這三種角色。

master節(jié)點(diǎn)：維護(hù)ES集群工作，如創(chuàng)建刪除索引，節(jié)點(diǎn)上線下線，健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)等，master通過(guò)選舉算法產(chǎn)生，在候選的機(jī)器中只能有一個(gè)master節(jié)點(diǎn)，可以配置node.master為true將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)作為master節(jié)點(diǎn)的候選
數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)保存，修改，刪除，查詢，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的工作是調(diào)用Lucene庫(kù)進(jìn)行索引操作，對(duì)內(nèi)存和I/O消耗比較大
協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)：負(fù)責(zé)對(duì)接客戶端請(qǐng)求，默認(rèn)情況下協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)可以是集群中的任一節(jié)點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求開(kāi)始時(shí)該節(jié)點(diǎn)作為協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)存在，請(qǐng)求結(jié)束該協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)生命結(jié)束。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給其他節(jié)點(diǎn)，最終匯總結(jié)果輸出。為了降低集群負(fù)荷，可以設(shè)置某些節(jié)點(diǎn)作為單獨(dú)的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，將這些節(jié)點(diǎn)的node.master，node.data全部設(shè)置為false即可，所有的數(shù)據(jù)請(qǐng)求都會(huì)發(fā)到這些單獨(dú)設(shè)置的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，例如圖中的Client Node就是協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)

（2）主分片和副分片

ES中索引由一個(gè)或多個(gè)分片組成，一個(gè)分片可以擁有0個(gè)或多個(gè)副分片，保證了高可用。

例如當(dāng)node1發(fā)生宕機(jī)，P0消失，集群感知到P0消失之后會(huì)找到node3的R0充當(dāng)為新的P0，此時(shí)只有node2和node3對(duì)外提供服務(wù)。

當(dāng)node1恢復(fù)時(shí)，node1上面的主分片和副分片會(huì)分別從node2，node3同步數(shù)據(jù)，node1本來(lái)的P0變?yōu)镽0

（3）文檔讀寫流程

寫流程：
ES協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)接受客戶端請(qǐng)求，默認(rèn)根據(jù)文檔的_id值通過(guò)路由計(jì)算獲得目標(biāo)主分片，和主分片所在的節(jié)點(diǎn)，將客戶端請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)，寫入該節(jié)點(diǎn)的主分片，然后對(duì)于該主分片的副分片，分別找到所在的節(jié)點(diǎn)再寫入，等主副全部寫好了，ES協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)告訴客戶端寫入完成

路由計(jì)算：
路由計(jì)算的目的是對(duì)于客戶端發(fā)來(lái)的文檔，找到文檔要讀取或者寫入的主分片和主分片所在的節(jié)點(diǎn)，實(shí)際上是計(jì)算的分片ID，公式如下
shard=hash(routing)%number_of_primary_shards
routing：客戶端提交的參數(shù)，默認(rèn)是文檔的_id值
number_of_primary_shards：索引中的主分片個(gè)數(shù)
相當(dāng)于就是對(duì)文檔hash取模計(jì)算出到底去哪個(gè)分片，計(jì)算出主分片ID之后，ES的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)了一份節(jié)點(diǎn)-分片的對(duì)照表，根據(jù)這個(gè)表找到主分片和副分片所在的機(jī)器節(jié)點(diǎn)，找到節(jié)點(diǎn)進(jìn)行寫入操作

讀流程：
當(dāng)客戶端收到請(qǐng)求文檔的讀取要求時(shí)，同樣根據(jù)路由算法找到對(duì)應(yīng)的主分片，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)根據(jù)對(duì)照表找到所有該主分片以及對(duì)應(yīng)的副分片的節(jié)點(diǎn)，然后使用輪詢算法從主/副中選取一個(gè)，數(shù)據(jù)傳遞給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，再返回給客戶端

輪詢算法：
輪詢算法是最簡(jiǎn)單的一種負(fù)載均衡算法。它的原理是把來(lái)自用戶的請(qǐng)求輪流分配給內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)1開(kāi)始，直到節(jié)點(diǎn)N，然后重新開(kāi)始循環(huán)。

Elasticsearch安裝

（1）單機(jī)安裝

進(jìn)入該網(wǎng)站下載對(duì)應(yīng)的壓縮包 https://www.elastic.co/cn/downloads/elasticsearch

開(kāi)始解壓

tar -zxvf elasticsearch-8.0.0-linux-x86_64.tar.gz
cd elasticsearch-8.0.0
ll
total 884
drwxr-xr-x  9 root root   4096 2月   4 00:55 ./
drwxr-xr-x 11 root root   4096 2月  26 19:37 ../
drwxr-xr-x  2 root root   4096 2月   4 00:55 bin/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 2月  26 19:37 config/
drwxr-xr-x  9 root root   4096 2月   4 00:55 jdk/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 2月   4 00:55 lib/
-rw-r--r--  1 root root   3860 2月   4 00:47 LICENSE.txt
drwxr-xr-x  2 root root   4096 2月   4 00:52 logs/
drwxr-xr-x 65 root root   4096 2月   4 00:55 modules/
-rw-r--r--  1 root root 858789 2月   4 00:52 NOTICE.txt
drwxr-xr-x  2 root root   4096 2月   4 00:52 plugins/
-rw-r--r--  1 root root   2710 2月   4 00:47 README.asciidoc

ES不允許root用戶啟動(dòng)，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)用戶，并且將整個(gè)目錄修改擁有者為該用戶

root@ubuntu:/opt/elasticsearch-8.0.0# useradd  -s /bin/bash /us^C
root@ubuntu:/opt/elasticsearch-8.0.0# useradd -s /bin/bash -m es
root@ubuntu:/opt/elasticsearch-8.0.0# passwd es
Enter new UNIX password: 
Retype new UNIX password: 
passwd: password updated successfully
root@ubuntu:/opt/elasticsearch-8.0.0# su es

修改擁有者

root@ubuntu:/opt/elasticsearch-8.0.0# chown -R es /opt/elasticsearch-8.0.0

es默認(rèn)配置進(jìn)程占用內(nèi)存1GB，如果機(jī)器內(nèi)存不足可以修改配置

# 打開(kāi) confog/jvm.options
-Xms512m
-Xmx512m

關(guān)閉ssl認(rèn)證和用戶名密碼認(rèn)證

# config/elasticsearch.yml
xpack.security.http.ssl:
  enabled: false

xpack.security.enabled: false

下面啟動(dòng)es

root@ubuntu:/opt/elasticsearch-8.0.0/bin# su - es
es@ubuntu:~$ cd /opt/elasticsearch-8.0.0/bin/
es@ubuntu:/opt/elasticsearch-8.0.0/bin$ ./elasticsearch

http訪問(wèn)9200端口

root@ubuntu:~# curl http://127.0.0.1:9200
{
  "name" : "ubuntu",
  "cluster_name" : "elasticsearch",
  "cluster_uuid" : "9T7jMwqUR_qSchEC6Hpn0w",
  "version" : {
    "number" : "8.0.0",
    "build_flavor" : "default",
    "build_type" : "tar",
    "build_hash" : "1b6a7ece17463df5ff54a3e1302d825889aa1161",
    "build_date" : "2022-02-03T16:47:57.507843096Z",
    "build_snapshot" : false,
    "lucene_version" : "9.0.0",
    "minimum_wire_compatibility_version" : "7.17.0",
    "minimum_index_compatibility_version" : "7.0.0"
  },
  "tagline" : "You Know, for Search"
}

目錄下新增的data目錄就是存儲(chǔ)索引數(shù)據(jù)的文件

（2）安裝Kibana

Kibana提供ES的查詢可視化功能，同時(shí)提供DEV Tools，可以與ES進(jìn)行交互請(qǐng)求。Kibana版本最好es版本一致

wget https://artifacts.elastic.co/downloads/kibana/kibana-8.0.0-linux-x86_64.tar.gz

解壓，求改擁有者

tar -zxvf kibana-8.0.0-linux-x86_64.tar.gz
mv kibana-8.0.0 /opt/
chown -R es /opt/kibana-8.0.0

在kibana的配置文件中，默認(rèn)elasticsearch.hosts為對(duì)應(yīng)的ES HTTP服務(wù)地址

#elasticsearch.hosts: ["http://localhost:9200"]

如果允許其他計(jì)算機(jī)訪問(wèn)kibana，修改server.host為0.0.0.0

#server.host: "localhost"

然后先啟動(dòng)es，再啟動(dòng)kibana

es@ubuntu:/opt/kibana-8.0.0$ cd bin/
es@ubuntu:/opt/kibana-8.0.0/bin$./kibana

http端口號(hào)5601打開(kāi)kibana界面

Elasticsearch快速開(kāi)始

以下操作全部基于kibana的console

（1）創(chuàng)建索引

通過(guò)PUT請(qǐng)求，JSON中定義mappings，三個(gè)字段分別是text（文本），keyword（關(guān)鍵詞），double（小數(shù)）類型

PUT /my_index
{
  "mappings": {
   "properties": {
      "title":{
         "type": "text"
     },
     "city":{
         "type": "keyword"
     },
     "price": {
         "type": "double"
     }
   }
  }
}

（2）寫入文檔

使用POST請(qǐng)求，加入請(qǐng)求體JSON數(shù)據(jù)，指定文檔的_id為001

POST /my_index/_doc/001
{
  "title":"好再來(lái)酒店",
  "city": "青島",
  "price": 578.23
}

（3）根據(jù)_id搜索文檔

使用GET請(qǐng)求，在請(qǐng)求路由中指定_id

GET /my_index/_doc/001

查看返回結(jié)果，顯示了該文檔的_id，_version（版本號(hào)1），_source（返回的字段）

{
  "_index" : "my_index",
  "_id" : "001",
  "_version" : 1,
  "_seq_no" : 0,
  "_primary_term" : 1,
  "found" : true,
  "_source" : {
    "title" : "好再來(lái)酒店",
    "city" : "青島",
    "price" : 578.23
  }
}

（4）根據(jù)一般字段搜索文檔

進(jìn)行復(fù)雜搜索時(shí)需要用到GET請(qǐng)求的_search路由和query請(qǐng)求體，本例查找price是578.23 的文檔，使用term搜索

GET /my_index/_search
{
  "query": {
    "term": {
       "price": {
         "value": 578.23  
        }
     }
  }
}

看一下返回

{
  "took" : 1,
  "timed_out" : false,
  "_shards" : {
    "total" : 1,
    "successful" : 1,
    "skipped" : 0,
    "failed" : 0
  },
  "hits" : {
    "total" : {
      "value" : 1,
      "relation" : "eq"
    },
    "max_score" : 1.0,
    "hits" : [
      {
        "_index" : "my_index",
        "_id" : "001",
        "_score" : 1.0,
        "_source" : {
          "title" : "好再來(lái)酒店",
          "city" : "青島",
          "price" : 578.23
        }
      }
    ]
  }
}

返回結(jié)果除了文檔詳情之外還顯示了_shards分片信息，一共一個(gè)分片，hits信息一共一條符合要求的文檔

（5）文本字段搜索

文本模糊搜索需要使用query中的match關(guān)鍵字

GET /my_index/_search
{
  "query": {
    "match": {
       "title":  "好再" 
     }
  }
}

查看返回結(jié)果

{
  "took" : 5,
  "timed_out" : false,
  "_shards" : {
    "total" : 1,
    "successful" : 1,
    "skipped" : 0,
    "failed" : 0
  },
  "hits" : {
    "total" : {
      "value" : 1,
      "relation" : "eq"
    },
    "max_score" : 0.5753642,
    "hits" : [
      {
        "_index" : "my_index",
        "_id" : "001",
        "_score" : 0.5753642,
        "_source" : {
          "title" : "好再來(lái)酒店",
          "city" : "青島",
          "price" : 578.23
        }
      }
    ]
  }
}

返回來(lái)對(duì)應(yīng)的文檔，耗費(fèi)了5ms（took關(guān)鍵字）

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Elasticsearch：基本概念、安裝、快速開(kāi)始

Elasticsearch：基本概念、安裝、快速開(kāi)始

Elasticsearch特色優(yōu)勢(shì)

Elasticsearch基本概念

Elasticsearch和傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比

Elasticsearch架構(gòu)原理

（1）節(jié)點(diǎn)的職責(zé)

（2）主分片和副分片

（3）文檔讀寫流程

Elasticsearch安裝

（1）單機(jī)安裝

（2）安裝Kibana

Elasticsearch快速開(kāi)始

（1）創(chuàng)建索引

（2）寫入文檔

（3）根據(jù)_id搜索文檔

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（1）節(jié)點(diǎn)的職責(zé)

（2）主分片和副分片

（3）文檔讀寫流程

Elasticsearch安裝

（1）單機(jī)安裝

（2）安裝Kibana

Elasticsearch快速開(kāi)始

（1）創(chuàng)建索引

（2）寫入文檔

（3）根據(jù)_id搜索文檔

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