elasticsearch 分页查询实现方案

Posted 2021-11-27 jpfss

1. from+size 实现分页

from表示从第几行开始，size表示查询多少条文档。from默认为0，size默认为10，
注意：size的大小不能超过index.max_result_window这个参数的设置，默认为10,000。
如果搜索size大于10000，需要设置index.max_result_window参数

PUT _settings
{
    "index": {
        "max_result_window": "10000000"
    }
}          

内部执行原理：
示例：有三个节点node1、node2、node3，每个节点上有2个shard分片

node1	node2	node3
shard1	shard3	shard5
shard2	shard4	shard6

1.client发送分页查询请求到node1（coordinating node）上，node1建立一个大小为from+size的优先级队列来存放查询结果；
2.node1将请求广播到涉及到的shards上；
3.每个shards在内部执行查询，把from+size条记录存到内部的优先级队列（top N表）中；
4.每个shards把缓存的from+size条记录返回给node1；
5.node1获取到各个shards数据后，进行合并并排序，选择前面的 from + size 条数据存到优先级队列，以便 fetch 阶段使用。

各个分片返回给 coordinating node 的数据用于选出前 from + size 条数据，所以，只需要返回唯一标记 doc 的 _id 以及用于排序的 _score 即可，这样也可以保证返回的数据量足够小。
coordinating node 计算好自己的优先级队列后，query 阶段结束，进入 fetch 阶段。
from+size在深度分页时，会带来严重的性能问题：
CPU、内存、IO、网络带宽
数据量越大，越往后翻页，性能越低

2.scroll

可以把 scroll 理解为关系型数据库里的 cursor，因此，scroll 并不适合用来做实时搜索，而更适用于后台批处理任务，比如群发。
可以把 scroll 分为初始化和遍历两步，
初始化时将所有符合搜索条件的搜索结果缓存起来，可以想象成快照，
遍历时，从这个快照里取数据，也就是说，在初始化后对索引插入、删除、更新数据都不会影响遍历结果。

1.初始化：

POST http://192.168.18.230:9200/bill/bill/_search?scroll=3m
{
    "query": { "match_all": {}},
    "size": 10 
}

参数 scroll，表示暂存搜索结果的时间
返回一个 _scroll_id，_scroll_id 用来下次取数据用

2.遍历：

POST http://192.168.18.230:9200/_search?scroll=3m
{
  "scroll_id": "DnF1ZXJ5VGhlbkZldGNoBQAAAAAAAHRCFi1BLWIzSHdhUkl1cC1rcjBueVhJZUEAAAAAAAB0QRYtQS1iM0h3YVJJdXAta3IwbnlYSWVBAAAAAAAAdEQWLUEtYjNId2FSSXVwLWtyMG55WEllQQAAAAAAAHRDFi1BLWIzSHdhUkl1cC1rcjBueVhJZUEAAAAAAAB0RRYtQS1iM0h3YVJJdXAta3IwbnlYSWVB"
}

这里的 scroll_id 即 上一次遍历取回的 _scroll_id 或者是初始化返回的 _scroll_id，同样的，需要带 scroll 参数。
注意，每次都要传参数 scroll，刷新搜索结果的缓存时间。另外，不需要指定 index 和 type。

3.search_after

官网上的说明：

The Scroll api is recommended for efficient deep scrolling but scroll contexts are costly and it is not recommended to use it for real time user requests. 
The search_after parameter circumvents this problem by providing a live cursor. The idea is to use the results from the previous page to help the retrieval of the next page.

Scroll 被推荐用于深度查询，但是contexts的代价是昂贵的，不推荐用于实时用户请求，而更适用于后台批处理任务，比如群发。
search_after 提供了一个实时的光标来避免深度分页的问题，其思想是使用前一页的结果来帮助检索下一页。

search_after 需要使用一个唯一值的字段作为排序字段，否则不能使用search_after方法
推荐使用_uid 作为唯一值的排序字段

GET twitter/tweet/_search
{
    "size": 10,
    "query": { "match_all": {}},
    "sort": [
        {"date": "asc"},
        {"_uid": "desc"}
    ]
}

每一条返回记录中会有一组 sort values ，查询下一页时，在search_after参数中指定上一页返回的 sort values

GET twitter/tweet/_search
{
    "size": 10,
    "query": { "match_all": {}},
    "search_after": [1463538857, "tweet#654323"],
    "sort": [
        {"date": "asc"},
        {"_uid": "desc"}
    ]
}

注意：search_after不能自由跳到一个随机页面，只能按照 sort values 跳转到下一页

4.总结

• 深度分页不管是关系型数据库还是Elasticsearch还是其他搜索引擎，都会带来巨大性能开销，特别是在分布式情况下。
• 有些问题可以考业务解决而不是靠技术解决，比如很多业务都对页码有限制，google 搜索，往后翻到一定页码就不行了。
• scroll 并不适合用来做实时搜索，而更适用于后台批处理任务，比如群发。
• search_after不能自由跳到一个随机页面，只能按照 sort values 跳转到下一页。