ES基础-ES优化

优化-硬件选择

Elasticsearch 的基础是 Lucene,所有的索引和文档数据是存储在本地的磁盘中

磁盘在现代服务器上通常都是瓶颈。Elasticsearch重度使用磁盘,你的磁盘能处理的吞吐量越大,你的节点就越稳定。这里有一些优化磁盘I/O的技巧:

固态硬盘

使用多块硬盘 ,并允许Elasticsearch 通过多个path data目录配置把数据条带化分配到它们上面。

不要使用远程挂载的存储,比如NFS或者SMB/CIFS。这个引入的延迟对性能来说完全是背道而驰的。(远程慢)

优化-分片策略 创建索引时 分片已经确定好

分片和副本的设计为 ES 提供了支持分布式和故障转移 的特性,但并不意味着分片和副本是可以无限分配的。而且索引的分片完成分配后由于索引的路由机制,我们是不能重新修改分片数的。

可能有人会说,我不知道这个索引将来会变得多大,并且过后我也不能更改索引的大小,所以为了保险起见,还是给它设为 1000 个分片吧。但是需要知道的是,一个分片并不是没有代价的。需要了解:

一个分片的底层即为一个 Lucene 索引,会消耗一定文件句柄、内存、以及 CPU运转。

每一个搜索请求都需要命中索引中的每一个分片,如果每一个分片都处于不同的节点还好, 但如果多个分片都需要在同一个节点上竞争使用相同的资源就有些糟糕了。

用于计算相关度的词项统计信息是基于分片的。如果有许多分片,每一个都只有很少的数据会导致很低的相关度
分片原则:
控制每个分片占用的硬盘容量不超过 ES 的最大 JVM 的堆空间设置 (一般设置不超过 32G,参考下文的 JVM 设置原则),因此,如果索引的总容量在 500G 左右,那分片大小在 16 个左右即可;当然,最好同时考虑原则 2。

考虑一下 node 数量,一般一个节点有时候就是一台物理机,如果分片数过多,大大超过了节点数,很可能会导致一个节点上存在多个分片,一旦该节点故障,即使保持了 1 个以上的副本,同样有可能会导致数据丢失,集群无法恢复。所以, 一般都设置分片数不超过节点数的 3 倍。

主分片,副本和节点最大数之间数量,我们分配的时候可以参考以下关系:

*节点数<=主分片数 (副本数+1)
推迟分片分配

对于节点瞬时中断的问题,默认情况,集群会等待一分钟来查看节点是否会重新加入,如果这个节点在此期间重新加入,重新加入的节点会保持其现有的分片数据,不会触发新的分片分配。这样就可以减少 ES 在自动再平衡可用分片时所带来的极大开销。

优化-路由选择

当我们查询文档的时候, Elasticsearch 如何知道一个文档应该存放到哪个分片中呢?它其实是通过下面这个公式来计算出来:

shard = hash(routing) % number_of_primary_shards

routing 默认值是文档的 id,也可以采用自定义值,比如用户 id。

不带routing查询

在查询的时候因为不知道要查询的数据具体在哪个分片上,所以整个过程分为2个步骤

分发:请求到达协调节点后,协调节点将查询请求分发到每个分片上。

聚合:协调节点搜集到每个分片上查询结果,在将查询的结果进行排序,之后给用户返回结果。

带routing查询

查询的时候,可以直接根据routing 信息定位到某个分配查询,不需要查询所有的分配,经过协调节点排序。向上面自定义的用户查询,如果routing 设置为userid 的话,就可以直接查询出数据来,效率提升很多。

优化-写入速度优化

搜索性能要求不高,但是对写入要求较高的场景,我们需要尽可能的选择恰当写优化策略。综合来说,可以考虑以下几个方面来提升写索引的性能:

加大Translog Flush,目的是降低Iops、Writeblock。

增加Index Refesh间隔,目的是减少Segment Merge的次数。

优化节点间的任务分布。

合理使用合并

Lucene 以段的形式存储数据。当有新的数据写入索引时, Lucene 就会自动创建一个新的段。

随着数据量的变化,段的数量会越来越多,消耗的多文件句柄数及 CPU 就越多,查询效率就会下降。

由于 Lucene 段合并的计算量庞大,会消耗大量的 I/O,所以 ES 默认采用较保守的策略,让后台定期进行段合并。
减少 Refresh 的次数

Lucene 在新增数据时,采用了延迟写入的策略,默认情况下索引的refresh_interval 为1 秒。

Lucene 将待写入的数据先写到内存中,超过 1 秒(默认)时就会触发一次 Refresh,然后 Refresh 会把内存中的的数据刷新到操作系统的文件缓存系统中。

如果我们对搜索的实效性要求不高,可以将 Refresh 周期延长,例如 30 秒。

这样还可以有效地减少段刷新次数,但这同时意味着需要消耗更多的 Heap 内存。
加大 Flush 设置

Flush 的主要目的是把文件缓存系统中的段持久化到硬盘,当 Translog 的数据量达到 512MB 或者 30 分钟时,会触发一次 Flush。

index.translog.flush_threshold_size 参数的默认值是 512MB,我们进行修改。

增加参数值意味着文件缓存系统中可能需要存储更多的数据,所以我们需要为操作系统的文件缓存系统留下足够的空间。

优化 内存优化

因为 ES 堆内存的分配需要满足以下两个原则:

不要超过物理内存的 50%: Lucene 的设计目的是把底层 OS 里的数据缓存到内存中。Lucene 的段是分别存储到单个文件中的,这些文件都是不会变化的,所以很利于缓存,同时操作系统也会把这些段文件缓存起来,以便更快的访问。如果我们设置的堆内存过大, Lucene 可用的内存将会减少,就会严重影响降低 Lucene 的全文本查询性能。

堆内存的大小最好不要超过 32GB:在 Java 中,所有对象都分配在堆上,然后有一个 Klass Pointer 指针指向它的类元数据。这个指针在 64 位的操作系统上为 64 位, 64 位的操作系统可以使用更多的内存(2^64)。在 32 位

的系统上为 32 位, 32 位的操作系统的最大寻址空间为 4GB(2^32)。

但是 64 位的指针意味着更大的浪费,因为你的指针本身大了。浪费内存不算,更糟糕的是,更大的指针在主内存和缓存器(例如 LLC, L1 等)之间移动数据的时候,会占用更多的带宽。

优化 重要配置

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