全文搜索引擎 Elasticsearch 入门：集群搭建

本文主要介绍什么是 ElasticSearch 以及为什么需要它，如何在本机安装部署 ElasticSearch 实例，同时会演示安装 ElasticSearch 插件，以及如何在本地部署多实例集群，方便在日后学习分布式相关原理。

什么是 ElasticSearch？

ElasticSearch 是一个基于 Lucene 的搜索服务器，它提供了一个分布式多用户能力的全文搜索引擎，基于 RESTful web 接口。ElasticSearch 是用 Java 开发的，并作为 Apache 许可条款下的开放源码发布，是当前流行的企业级搜索引擎。设计用于云计算中，能够达到实时搜索，稳定，可靠，快速，安装使用方便，其中维基百科、Stack Overflow、Github 的搜索都是基于 ElasticSearch 构建的。

简而言之，ElasticSearch 是一个开源的近实时的分布式存储、搜索、分析引擎。

ElasticSearch 的主要功能简单来说就是两方面-搜索和聚合（比如最近7天口罩商品销量排名前10的商家列表），另外当海量数据不断增长的时候，还提供分布式存储以及集群管理能力。

因为 ElasticSearch 是起源于 Lucene 的，在这里简单地介绍下 Lucene：

Lucene 就是一个 jar 包，里面包含了封装好的各种建立倒排索引，以及进行搜索的代码，包括各种算法。我们就用 Java 开发的时候，引入 Lucene jar，然后基于 Lucene 的 API 进行去进行开发就可以了。使用 Lucene 就可以去将已有的数据建立索引，Lucene 会在本地磁盘上面，给我们组织索引的数据结构。另外的话，我们也可以用 Lucene 提供的一些功能和 API 来针对磁盘上的索引数据进行搜索。

同时 Lucene 也存在着很多局限性，比如只能基于 Java 语言开发，类库的接口学习曲线陡峭，原生并不支持水平扩展等。ElasticSearch 就解决了以上存在的问题，做到了支持分布式，可水平扩展，并且降低全文检索的学习曲线，可以被任何编程语言调用。

为什么需要 ElasticSearch？

用数据库，也可以实现搜索的功能，为什么还需要搜索引擎呢？ 那我们来看一下如果用数据库做搜索会怎么样：

假如你在电商平台搜索物品，每个物品在数据库都有一条记录，每条记录的指定字段的文本，可能会很长，比如说商品描述字段的长度，有长达数千个，甚至数万个字符，这个时候，每次都要对每条记录的所有文本进行扫描，去判断包不包含我指定的这个关键词，比如我们搜索“口罩”，效率就会很慢。

并且还不能将搜索词拆分开来，尽可能去搜索更多的符合你的期望的结果，比如输入“医用罩”，就搜索不出来“医用口罩”。

但是基于 ElasticSearch 的 Github，比如我们搜索“设模式”，搜索结果也会出现“设计模式”：

因此，用数据库来实现搜索，是不太靠谱的，性能上也会比较差。

前面说了 ElasticSearch 是分布式搜索引擎，那么就让我们来看下 ElasticSearch 的分布式架构：

ElasticSearch 分布式架构

ElasticSearch 就是为高可用和可扩展而生的，从图中可以看出 ElasticSearch 很容易去做水平扩展，同时也是非常容易在个人电脑上做开发环境的搭建。当数据规模变大的情况下，集群规模可以从单个扩展至数百个节点，除此之外，ElasticSearch 还支持设置不同的节点类型，针对日志类的应用，可以用集群做一个 Hot & Warm 部署。

可以通过购置性能更强的服务器来完成，称为垂直扩展或者向上扩展，或增加更多的服务器来完成，称为水平扩展或者向外扩展。

ElasticSearch 是基于 Java 语言开发的，在之前安装是需要在本机安装 JDK 开发环境，但是在 ElasticSearch 7.0 版本后，内置了 Java 开发环境，使得安装会变得更加简单。

接下来让我们来动手安装 ElasticSearch。

ElasticSearch 安装与配置

官网下载地址： https://www.elastic.co/downloads/ElasticSearch

打开官网后根据自己的系统选择对应文件，因为我用的是 Windows 环境，所以下载 ElasticSearch-7.1.0-windows-x86_64.zip 版本，下载完成后解压即可。

在运行 ElasticSearch 之前，先让我们来窥探下 ElasticSearch 的文件目录结构：

文件目录结构

解压后的目录结构如上图所示，其中 bin 目录下主要是脚本文件；config 目录下主要是 ElasticSearch 配置文件，其中 ElasticSearch.yml 是主要需要配置的地方；JDK 目录是在 ElasticSearch 7.0 版本后出现的，为 Java 运行环境；data 目录其实包含了 ElasticSearch 的相关数据文件；lib 目录包含 Java 的类库；logs 目录下主要是 ElasticSearch 运行过程中所有的日志文件；modules 目录下包含所有的 ES 模块；ElasticSearch 是可以通过插件的方式去进行扩展，因此 plugins 目录下包含所有已安装的插件。

在 config 目录下有一个 jvm.options 文件，这是 JVM 的配置文件，7.1 版本中默认的 Xms 和 Xmx 都为 1GB。

建议把 Xms 和 Xmx 设置成一样的，也就是最大最小内存，Xmx 不要超过机器内存的 50%，内存的总量不要超过 30GB。

接下来让我们启动 ElasticSearch。

运行单个 ElasticSearch 实例

进入 bin 目录，打开 cmd 命令行，输入 elasticsearch -E node.name=node0 -E cluster.name=wupx -E path.data=node0_data，就可以运行一个 ElasticSearch 实例，ElasticSearch 本身特点之一就是开箱即用，如果是中小型应用，数据量少，操作不是很复杂，直接启动就可以用了。

可以在浏览器输入 http://localhost:9200，就可以看到 ElasticSearch 在本机启动起来了，网页显示内容如下：

{
  "name" : "node0",
  "cluster_name" : "wupx",
  "cluster_uuid" : "1TT8NYjcSxmLKeG-1ukqfA",
  "version" : {
    "number" : "7.1.0",
    "build_flavor" : "default",
    "build_type" : "zip",
    "build_hash" : "606a173",
    "build_date" : "2019-05-16T00:43:15.323135Z",
    "build_snapshot" : false,
    "lucene_version" : "8.0.0",
    "minimum_wire_compatibility_version" : "6.8.0",
    "minimum_index_compatibility_version" : "6.0.0-beta1"
  },
  "tagline" : "You Know, for Search"
}

其中 name 为 节点名称，cluster_name 为集群名称（默认的集群名称为 ElasticSearch），version.number: 7.1.0 为 ElasticSearch 版本号。

接下来让我们看下如何在本机安装 ElasticSearch 插件。

安装与查看插件

在 cmd 中输入 elasticsearch-plugin list 可以查看本机已安装的插件。

输入 elasticsearch-plugin install analysis-icu 下载国际化分词插件安装到本机。

安装成功后，启动 ElasticSearch，访问 http://localhost:9200/_cat/plugins ，我们可以看到这个插件成功安装在这个集群上面了。

如何在开发机上运行多个 ElasticSearch 实例呢？我们知道 ElasticSearch 其中一个特色是可以以分布式的方式去运行，也就是可以在多个机器上去运行多个不同实例来组成一个集群，为了能够理解内部工作机制，让我们一起来实践操作下。

运行多个 ElasticSearch 实例

在 cmd 中输入如下代码，每次启动指定节点名称，指定相同的集群名字，指定不同的存放数据地址，就可以运行四个 ElasticSearch 实例在后台。

elasticsearch -E node.name=node0 -E cluster.name=wupx -E path.data=node0_data -d
elasticsearch -E node.name=node1 -E cluster.name=wupx -E path.data=node1_data -d
elasticsearch -E node.name=node2 -E cluster.name=wupx -E path.data=node2_data -d
elasticsearch -E node.name=node3 -E cluster.name=wupx -E path.data=node3_data -d

在浏览器访问 http://localhost:9200/_cat/nodes ，可以查看集群存在哪里节点。

总结

这就是本文的主要内容，我相信大家对 ElasticSearch 有了初步的了解，都可以在本地运行一个 ElasticSearch 实例，也学会了在实例上安装你需要的插件，最后也实践了怎么在本机运行多个 ElasticSearch 实例的集群，这可以帮助我们以后更好地理解 ElasticSearch 分布式集群工作的方式。

参考文献

《深入理解ElasticSearch》

《Elasticsearch技术解析与实战》

Elasticsearch顶尖高手系列

Elasticsearch核心技术与实战

https://www.elastic.co/cn/what-is/elasticsearch