elasticserach数据库深度分页查询的原理

深度分页存在的问题

https://segmentfault.com/a/1190000019004316?utm_source=tag-newest

在实际应用中，分页是必不可少的，例如，前端页面展示数据给用户往往都是分页进行展示的。

1、ES分页搜索
Elasticsearch分页搜索采用的是from+size。from表示查询结果的起始下标，size表示从起始下标开始返回文档的个数。
示例：

什么是深分页（deep paging）?简单来说，就是搜索的特别深，比如总共有60000条数据，三个primary shard,每个shard上分了20000条数据，每页是10条数据，这个时候，你要搜索到第1000页，实际上要拿到的是10001~10010。

注意这里千万不要理解成每个shard都是返回10条数据。这样理解是错误的！

下面做一下详细的分析：
请求首先可能是打到一个不包含这个index的shard的node上去，这个node就是一个协调节点coordinate node，那么这个coordinate node就会将搜索请求转发到index的三个shard所在的node上去。比如说我们之前说的情况下，要搜索60000条数据中的第1000页，实际上每个shard都要将内部的20000条数据中的第10001~10010条数据，拿出来，不是才10条，是10010条数据。3个shard的每个shard都返回10010条数据给协调节点coordinate node，coordinate node会收到总共30030条数据，然后在这些数据中进行排序，根据_score相关度分数，然后取到10001~10010这10条数据，就是我们要的第1000页的10条数据。
如下图所示：

deep paging问题就是说from + size分页太深，那么每个shard都要返回大量数据给coordinate node协调节点，会消耗大量的带宽，内存，CPU。

深度分页问题之所以存在，是和Elasticsearch搜索内部执行原理分不开的。

如果你想查询第5000-5100数据，查询官网API你很容易就知道，发送如下查询条件就可以做到：

POST auditlog_operation/operlog/_search

{

“from”:5000 //from：定义从哪里开始拿数据

“size”:100 //size：定义一共拿多少条数据

}

查询流程如下：

1. 客户端发送请求到某个node节点。

2. 此node将请求广播到各分片，各分片各自查询前5100条数据。

3. 查询结果返回给node节点，node对结果进行合并整合，取出前5100条数据。

4. 返回给客户端。

流程大概如下

相信就算是技术小白也能看出上述深度分页查询的问题，如果你要深度获取1000000到1000100页的数据，性能问题会非常明显的暴露出来：CPU、内存、IO、网络带宽等等，而且Elasticsearch本身就是个Java应用，若并发上去，Elasticsearch会快就会OOM

{
    "query": {
        "match_all": {}
    },
    "from": ,
    "size":
}

{
    "query": {
        "match_all": {}
    },
    "from": ,
    "size":
}

我们在获取第9999条到10009条数据的时候，其实每个分片都会拿到10009条数据，然后集合在一起，总共是10009*3=30027条数据，针对30027数据再次做排序处理，最终会获取最后10条数据。

如此一来，搜索得太深，就会造成性能问题，会耗费内存和占用cpu。而且es为了性能，他不支持超过一万条数据以上的分页查询。那么如何解决深度分页带来的性能呢？其实我们应该避免深度分页操作（限制分页页数），比如最多只能提供100页的展示，从第101页开始就没了，毕竟用户也不会搜的那么深，我们平时搜索淘宝或者百度，一般也就看个10来页就顶多了。

查询请求：

POST auditlog_operation/operlog/_search

{

“from”:10000

“size”:100

}

如果你尝试发送上述from+size请求来获取10000-10100条数据，对不起会返回错误：

如果你尝试发送上述from+size请求来获取10000-10100条数据，对不起会返回错误：

{"error":{"root_cause":[{"type":"query_phase_execution_exception","reason":"Resultwindow is too large, from + size must be less than or equal to: [1000000] butwas [1000100]. See the scroll api for a more efficient way to request largedata sets. This limit can be set by changing the [index.max_result_window]index levelparameter."}],"type":"search_phase_execution_exception","reason":"allshards failed","phase":"query_fetch","grouped":true,"failed_shards":[{"shard":0,"index":"auditlog_operation","node":"iqu-KVKjTRmT3YcT9XAu_w","reason":{"type":"query_phase_execution_exception","reason":"Resultwindow is too large, from + size must be less than or equal to: [1000000] butwas [1000100]. See the scroll api for a more efficient way to request largedata sets. This limit can be set by changing the [index.max_result_window]index level parameter."}}]},"status":500}

迅速查询官网得到更明确的提示：

翻译成中文为：注意 from+size不再适用于查询数据超过index.max_result_window设置值，此默认值为10000。查看 Scroll 或 Search After来获取更高效的深层分页（滚动）。

由此可以得到两个结论：

1. 你可以修改index.max_result_window设置值来继续使用from+size做分页查询。当然效率肯定不高。

2. 如果要找更高效的深度分页方式，请使用Scroll 或者Search After。

Scroll API

Scroll API更适用于检索大量数据（甚至全部数据）。它先做一个初始阶段搜索然后持续批量从Elasticsearch里拉取结果直到返回结果为空。这有点像传统数据库里的cursors（游标）。

https://blog.csdn.net/lisongjia123/article/details/79041402

https://www.sohu.com/a/165387407_465944

https://segmentfault.com/a/1190000019004316?utm_source=tag-newest

除了效率上的问题，还有一个无法解决的问题是，es 目前支持最大的 skip 值是 max_result_window ，默认

为 10000 。也就是当 from + size > max_result_window 时，es 将返回错误

[root@dnsserver ~]# curl -XGET 127.0.0.1:9200/custm/_settings?pretty
{
  "custm" : {
    "settings" : {
      "index" : {
        "max_result_window" : "50000",
         ....
       }
    }
  }
}

 

最开始的时候是线上客户的es数据出现问题，当分页到几百页的时候，es 无法返回数据，此时为了恢复正常使用，我们采用了紧急规避方案，就是将 max_result_window 的值调至 50000，其中custm是索引的名称，http请求提交的方式必须是put请求

[root@dnsserver ~]# curl -XPUT "127.0.0.1:9200/custm/_settings" -d
'{
    "index" : {
        "max_result_window" : 50000
    }
}'

 

然后这种方式只能暂时解决问题，当es 的使用越来越多，数据量越来越大，深度分页的场景越来越复杂时，如何解决这种问题呢？

custm