Elasticsearch基础分布式架构

写在前面的话：读书破万卷，编码如有神
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参考内容：

　　《Elasticsearch顶尖高手系列-快速入门篇》，中华石杉

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主要内容包括:

• Elasticsearch对复杂分布式机制的透明隐藏特性
• Elasticsearch的垂直扩容与水平扩容
• 增加或减少节点时的数据rebalance
• master节点
• 节点平等的分布式架构
• primary shard和replica shard机制再次梳理
• 单node环境下创建index是什么样子的
• 2个node环境下replica shard是如何分配的

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1、Elasticsearch对复杂分布式机制的透明隐藏特性

Elasticsearch是一套分布式系统，分布式是为了应对大数据量。

Elasticsearch隐藏了复杂的分布式机制：

• 分片：我们之前随随便便就将一些document插入到es集群中去了，我们没有关心过数据是如何进行分配的、数据到哪个shard中去了。
• 集群发现机制(cluster discovery):如果启动一个新的es进程，那么这个es进程会作为一个node并且发现es集群，然后自动加入进去。
• shard负载均衡：举例，假设现在有3个节点，总共有25个shard要分配到3个节点上去，es会自动进行均分分配，以保证每个节点的均衡的读写负载请求
• shard副本
• 请求路由
• 集群扩容
• shard重分配

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2、Elasticsearch的垂直扩容与水平扩容

扩容方案：

　　6台服务器，每台容纳1T的数据，马上数据量要增长到8T，这个时候有两个方案。

（1）垂直扩容：重新购置两台服务器，每台服务器的容量就是2T，替换掉老的两台服务器，那么现在6台服务器的总容量就是 4 * 1T + 2 * 2T = 8T。

（2）水平扩容：新购置两台服务器，每台服务器的容量就是1T，直接加入到集群中去，那么现在服务器的总容量就是8 * 1T = 8T

垂直扩容：采购更强大的服务器 ，成本非常高昂，而且会有瓶颈，假设世界上最强大的服务器容量就是10T，但是当你的总数量达到5000T的时候，你要采购多少台最强大的服务器啊。

水平扩容：业界经常采用的方案，采购越来越多的普通服务器，性能比较一般，但是很多普通服务器组织在一起，就能构成强大的计算和存储能力。

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3、增加或减少节点时的数据rebalance

比如现在有4个node,其中3个node中有一个shard,1个node中有2个shard,但是这个时候如果有一个新的node加入进来，则es会自动把其中一个shard分配到刚加入的node上去。

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4、master节点

一个es集群中总会有一个node是master节点：

• 管理es集群的元数据：比如说索引的创建和删除、维护索引元数据；节点的增加和移除、维护集群的数据
• 默认情况下，会自动选择出一台节点作为master节点
• master节点不承载所有的请求，所以不会是单点瓶颈

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5、节点平等的分布式架构

（1）节点对等，每个节点都能接收所有的请求

（2）自动请求路由：任何一个节点接收到请求后，都可以把这个请求自动路由到相关节点上去处理该请求。

（3）响应收集：最原始节点会从其他节点接收响应数据，然后把这些数据返回给客户端。

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6、primary shard 和 replica shard机制再次梳理

（1）一个索引(index)包含多个shard

(2)每个shard都是一个最小工作单元，承载部分数据，lucene实例，完整的建立索引和处理请求的能力。

(3)增减节点时，shard会自动在nodes中负载均衡。

(4)primary shard和replica shard,每个document肯定只存在于某一个primary shard以及其对应的replica shrad中，不可能存在于多个primary shard。

(5)replica shard是primary shard的副本，负责容错，以及承担读请求负载。

(6)primary shard的数量在创建索引的时候就固定了，replica shard的数量可以随时修改。

(7)primary shard的默认数量是5，replica shrad默认数量是1。

(8)primary shard不能和自己的replica shard放在同一个节点上（否则节点宕机时，primary shard和replica shard都丢失了，起不到容错的作用。），但是可以和其它primary shard的replica shard放在同一个节点上。

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7、单node环境下创建index是什么样子的

（1）单node环境下，创建一个index: 有3个primary shard、3个replica shard

（2）集群状态是yellow

（3）这个时候，只会将3个primary shard分配到仅有的一个node上去，另外3个replica shard是无法分配的

（4）集群可以正常工作，但是一旦出现节点宕机，数据全部丢失，而且集群不可用，无法承担任何请求

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8、两个node环境下replica shard是如何分配的

此时的情况，1个node、3个primary shard、3个replica shard

如果此时新增一个node进来，构成了一个由2个node组成的es集群，如下:

并且：

1. primary shard会自动把数据同步到对应的replica shard上去
2. 客户端的读请求可以发送到primary shard上去，也可以发送到replica shard上去