elasticsearch之十集群部署及分布式内部机制

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了elasticsearch之十集群部署及分布式内部机制相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

参考技术A 垂直扩容：使用更加强大的服务器替代老服务器。但单机存储及运算能力有上线。且成本直线上升。如10t服务器1万。单个10T服务器可能20万。

水平扩容：采购更多服务器，加入集群。大数据。

新增或减少es实例时，es集群会将数据重新分配。

功能：

注意：es7以前primary shard的默认数量是5，replica默认是1，默认有10个shard，5个primary shard，5个replica shard

以3分片，2副本数，3节点为例。

主结点：master节点主要用于集群的管理及索引 比如新增结点、分片分配、索引的新增和删除等。 数据结点：data 节点上保存了数据分片，它负责索引和搜索操作。 客户端结点：client 节点仅作为请求客户端存在，client的作用也作为负载均衡器，client 节点不存数据，只是将请求均衡转发到其它结点。

通过下边两项参数来配置结点的功能：

四种组合方式：

es提供了一套api，叫做cat api，可以查看es中各种各样的数据

GET /_cat/health?v

如何快速了解集群的健康状况？green、yellow、red？

green：每个索引的primary shard和replica shard都是active状态的

yellow：每个索引的primary shard都是active状态的，但是部分replica shard不是active状态，处于不可用的状态

red：不是所有索引的primary shard都是active状态的，部分索引有数据丢失了

GET /_cat/indices?v

谈一谈Elasticsearch的集群部署

  Elasticsearch天生就支持分布式部署，通过集群部署可以提高系统的可用性。本文重点谈一谈Elasticsearch的集群节点相关问题，搞清楚这些是进行Elasticsearch集群部署和拓扑结构设计的前提。关于如何配置集群的配置文件不会在本文中提及。（本文写作背景是Elasticsearch 2.3）

节点类型

1. 候选主节点（Master-eligible node）

  一个节点启动后，就会使用Zen Discovery机制去寻找集群中的其他节点，并与之建立连接。集群中会从候选主节点中选举出一个主节点，主节点负责创建索引、删除索引、分配分片、追踪集群中的节点状态等工作。Elasticsearch中的主节点的工作量相对较轻，用户的请求可以发往任何一个节点，由该节点负责分发和返回结果，而不需要经过主节点转发。
  正常情况下，集群中的所有节点，应该对主节点的选择是一致的，即一个集群中只有一个选举出来的主节点。然而，在某些情况下，比如网络通信出现问题、主节点因为负载过大停止响应等等，就会导致重新选举主节点，此时可能会出现集群中有多个主节点的现象，即节点对集群状态的认知不一致，称之为脑裂现象。为了尽量避免此种情况的出现，可以通过discovery.zen.minimum_master_nodes来设置最少可工作的候选主节点个数，建议设置为(候选主节点数 / 2) + 1, 比如，当有三个候选主节点时，该配置项的值为(3/2)+1=2，也就是保证集群中有半数以上的候选主节点。
  候选主节点的设置方法是设置node.mater为true，默认情况下，node.mater和node.data的值都为true，即该节点既可以做候选主节点也可以做数据节点。由于数据节点承载了数据的操作，负载通常都很高，所以随着集群的扩大，建议将二者分离，设置专用的候选主节点。当我们设置node.data为false，就将节点设置为专用的候选主节点了。

node.master = true
node.data = false

2. 数据节点（Data node）

  数据节点负责数据的存储和相关具体操作，比如CRUD、搜索、聚合。所以，数据节点对机器配置要求比较高，首先需要有足够的磁盘空间来存储数据，其次数据操作对系统CPU、Memory和IO的性能消耗都很大。通常随着集群的扩大，需要增加更多的数据节点来提高可用性。
  前面提到默认情况下节点既可以做候选主节点也可以做数据节点，但是数据节点的负载较重，所以需要考虑将二者分离开，设置专用的数据节点，避免因数据节点负载重导致主节点不响应。

node.master = false
node.data = true

3. 客户端节点（Client node）

  按照官方的介绍，客户端节点就是既不做候选主节点也不做数据节点的节点，只负责请求的分发、汇总等等，也就是下面要说到的协调节点的角色。这样的工作，其实任何一个节点都可以完成，单独增加这样的节点更多是为了负载均衡。

node.master = false
node.data = false

4. 协调节点（Coordinating node）

  协调节点，是一种角色，而不是真实的Elasticsearch的节点，你没有办法通过配置项来配置哪个节点为协调节点。集群中的任何节点，都可以充当协调节点的角色。当一个节点A收到用户的查询请求后，会把查询子句分发到其它的节点，然后合并各个节点返回的查询结果，最后返回一个完整的数据集给用户。在这个过程中，节点A扮演的就是协调节点的角色。毫无疑问，协调节点会对CPU、Memory要求比较高。

分片与集群状态

  分片（Shard），是Elasticsearch中的最小存储单元。一个索引（Index）中的数据通常会分散存储在多个分片中，而这些分片可能在同一台机器，也可能分散在多台机器中。这样做的优势是有利于水平扩展，解决单台机器磁盘空间和性能有限的问题，试想一下如果有几十TB的数据都存储同一台机器，那么存储空间和访问时的性能消耗都是问题。
  默认情况下，Elasticsearch会为每个索引分配5个分片，但是这并不代表你必须使用5个分片，同时也不说分片越多性能就越好。一切都取决对你的数据量的评估和权衡。虽然跨分片查询是并行的，但是请求分发、结果合并都是需要消耗性能和时间的，所以在数据量较小的情况下，将数据分散到多个分片中反而会降低效率。如果说一定要给一个数据的话，笔者现在的每个分片数据量大概在20GB左右。
  关于多分片与多索引的问题。一个索引可以有多个分片来完成存储，但是主分片的数量是在索引创建时就指定好的，且无法修改，所以尽量不要只为数据存储建立一个索引，否则后面数据膨胀时就无法调整了。笔者的建议是对于同一类型的数据，根据时间来分拆索引，比如一周建一个索引，具体取决于数据增长速度。
  上面说的是主分片（Primary Shard），为了提高服务可靠性和容灾能力，通常还会分配复制分片（Replica Shard）来增加数据冗余性。比如设置复制分片的数量为1时，就会对每个主分片做一个备份。
  通过API（ http://localhost:9200/_cluster/health?pretty ）可以查看集群的状态，通常集群的状态分为三种：

  • Red，表示有主分片没有分配，某些数据不可用。
  • Yellow，表示主分片都已分配，数据都可用，但是有复制分片没有分配。
  • Green，表示主分片和复制分片都已分配，一切正常。

部署拓扑

  最后，来看两个集群部署的拓扑图，这里我们不考虑单个节点的调优。拓扑图一是一个简单的集群部署，适用于数据量较小的场景。集群中有三个节点，三个都是候选主节点，因此我们可以设置最少可工作候选主节点个数为2。节点1和2同时作为数据节点，两个节点的数据相互备份。这样的部署结构在扩展过程中，通常是先根据需要逐步加入专用的数据节点，最后考虑将数据节点和候选主节点分离，也就发展为了拓扑图二的结构。在拓扑图二中，有三个专用的候选主节点，用来做集群状态维护，数据节点根据需要进行增加，注意只增加专用的数据节点即可。