SpringCloud学习路线（13）——分布式搜索ElasticSeach集群

前言

单机ES做数据存储，必然面临两个问题：海量数据的存储 ，单点故障。

如何解决这两个问题？

海量数据的存储问题： 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）

缺点是什么？ 造成资源的消耗的N倍的。

一、搭建ES集群

使用docker容器模拟ES的节点

1、一键启动文件 docker-compose.yml

yml 复制代码

version: '2.2'
services:
    es01:
        image: elasticsearch:7.12.1
        container_name: es01
        environment:
            - node.name=es01
            - cluster.name=es-docker-cluster
            - discovery.seed_hosts=es02,es03
            - cluster.initial_master_nodes=es01,es02,es03
            - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m"
        volumes:
            - data01:/usr/share/elasticsearch/data
        ports:
            - 9200:9200
        networks:
            - elastic
    es02:
        image: elasticsearch:7.12.1
        container_name: es02
        environment:
            - node.name=es02
            - cluster.name=es-docker-cluster
            - discovery.seed_hosts=es01,es03
            - cluster.initial_master_nodes=es01,es02,es03
            - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m"
        volumes:
            - data02:/usr/share/elasticsearch/data
        ports:
            - 9201:9200
        networks:
            - elastic
    es03:
        image: elasticsearch:7.12.1
        container_name: es03
        environment:
            - node.name=es03
            - cluster.name=es-docker-cluster
            - discovery.seed_hosts=es01,es02
            - cluster.initial_master_nodes=es01,es02,es03
            - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m"
        volumes:
            - data03:/usr/share/elasticsearch/data
        ports:
            - 9202:9200
        networks:
            - elastic

volums:
    data01:
        driver: local
    data02:
        driver: local
    data03:
        driver: local

networks:
    elastic:
        driver: bridge

2、更改linux系统权限 /etc/sysctl.conf，并启动docker

shell 复制代码

# command
vi /etc/sysctl.conf

#添加内容
vm.max_map_count=262144

#执行命令，完成配置
sysctl -p

#一键部署docker
docker-compose up -d

效果图

3、利用cerebro监控es集群状态

kibana当然可以监控es集群，但新版本需要依赖es的 x-pack 功能，配置较为复杂。

所以我们使用cerebro监控es集群，官网：https://github.com/lmenezes/cerebro

使用的是 cerebro-0.9.4

开启 cerebro：双击/bin/cerebro.bat 即可。

访问localhost:9000

我们可以输入任意一个ES地址，例如虚拟机IP:9200

4、创建索引库

方式一：kibana的DevTools创建索引库

复制代码

PUT /zengoo
{
	"settings": {
		"number_of_shards": 3,	#	分片数量
		"number_of_replicas": 1	#	副本数量
	},
	"mappings":	{
		"properties":	{
			//..mapping映射的定义
		}
	}
}

方式二：利用cerebro创建索引

二、集群脑裂问题

（一）ES集群的节点角色

节点类型	配置参数	默认值	节点职责
master-eligible	node.master	true	备选主节点主节点可以管理和记录集群状态决定分片在哪个节点处理创建和删除索引库的请求
data	node.data	true	数据节点：存储数据、搜索、聚合、CRUD
ingest	node.ingest	true	数据存储之前的预处理
coordinating	上面三个都为false则为coordinating节点	无	路由请求到其它节点合并其它节点处理的结果，返回用户

（二）ES集群的分布式查询

ES中的每个节点角色都有自己的不同职责，因此建议集群部署时，每个节点都有独立的角色。

分布式查询流程

用户》负载均衡器》 coordinating 节点》 data 节点》 master-eligible

（三）集群的脑裂

1、概念： 指的是主节点由于网络问题与其他节点失去联系，其它节点处于选举时期，重新选取一个备用主节点，当网络恢复时，集群当中可能会产生两个及以上的主节点，这就是脑裂。

2、解决方式： 通过配置选票条件，当选票（超过主节点数+1）当选为主节点，因此主节点的数量最好是奇数。discovery.zen.minimum_master_nodes，在es7.0后，称为默认配置，一般不会发生脑裂问题。

三、集群故障转移

（1）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。

我们不需要自己实现故障转移，master节点已经实现了故障转移

四、集群分布式存储

当新增文档时，应该保存到不同的分片，保证数据均衡，那么 coordinating node如何确定数据存储到哪个分片上？

（1）负载均衡的原理

ES通过hash算法来计算文档的存储位置，shard = hash(_routing) % number_of_shards

_routing：默认是文档的id
算法与分片数量有关，因此索引库一旦被创建，分片数量就不能修改

（2）新增文档的流程

用户新增文档id=1，向coordinating 节点发起请求
经过hash运算，hash=2
coordinating 节点路由到分配了2号分片的节点
在分配了2号分片的节点存储文档，并查询对应的备份节点
存储的节点向有2号备份分片备份的节点同步数据
主分片与备用分片所在节点公共返回结果给coordinating 节点
coordinating 节点将结果返回给用户

五、集群分布式查询

ES查询的两个阶段：

scatter phase： 分散阶段，coordinating node会把请求分发到每个分片上。
gather phase： 聚集阶段，coordinating node汇总data node搜索结果，并处理为最终结果集返回用户。