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作者:手留余香

转自: Java架构深思录

面试题

es 写入数据的作业原理是什么啊?es 查询数据的作业原理是什么啊?底层的 lucene 介绍一下呗?倒排索引了解吗?

面试官心思分析

问这个,其实面试官便是要看看你了解不了解 es 的一些根本原理,由于用 e爱品选s 无非便是写入数据,查找数据。你要是不明白你建议一个写入和查找恳求的时分,es 在干什么,那你真的是......

对 es 根本便是个黑盒,你还精干啥?你仅有精干的便是用 es 的 api 读写数据了。要是出点我的傻瓜娇妻什么问题,你啥都不知道,那还能指望你什么呢?

面试题分析

es 写数据进程

  • 客户端挑选一个 node 发送恳求曩昔,这个 node 便是 coordinating node(和谐节点)。

  • coordinating node对 document 进行路由,将恳求转发给对应的 node(有 primary shard)。

  • 实践的 node 上的 primary shard处理恳求,然后将数据同步到replica node

  • coordinating node假如发现primary node和一切replica node都搞定之后,就回来呼应成果给客户端。

es 读数据进程

能够通过 doc id来查询,会依据doc id进行 hash,判别出来其时把doc id分配到了哪个 shard 上面去,从爆料李钟硕私生活那个 shard 去查询。

  • 客户端发送恳求到恣意一个 node,成为 coordinate node

  • coordinate no撩妹,轻松了解面试官心思!ElasticSearch写入数据的作业原理是什么? | 技术头条,搞笑小说dedoc撩妹,轻松了解面试官心思!ElasticSearch写入数据的作业原理是什么? | 技术头条,搞笑小说 id进行哈希路由,将恳求转发到对应的 node,此刻会运用round-robin随机轮询算法,在primary shard以及其一切 replica 中随机挑选一个,让读恳求负载均衡。

  • 接纳恳求的 node 回来 document 给 coordinate node

  • coordinate node回来 document 给客户端。

es 查找数据进程

es 最强壮的是做全文检索,便是比方你有三条数据:

java真好玩儿啊java好难学啊j2ee特别牛

你依据 java关键词来查找,将包括javadocument给查找出来。es 就会给你回来:java真好玩儿啊,java好难学啊。

  • 客户端发送恳求到一个 coordinate node

  • 和谐节腹组词点将查找恳求转发到一切的 shard 对应的 p林贞恩rimary shardreplica shard,都能够。

  • query phase:每个 shard 将自己的查找成果(其实便是一些 doc id)返重生战国之魏武大帝回给和谐节点,由和谐节点进行数据的兼并、排序、分页等操作,产出终究成果。

  • fetch phase:接着由和谐节点依据 doc id去各个节点上拉取实践的document数据,终究回来给客户端。

写恳求是写入 primary shard,然后搜搜贷同步给一切的 replica shard;读恳求能够从 primary shard 或 replica shard 读取,选用的是随机轮询算法。

写数据底层原理

先写入内存 buffer,在 buffer 里的时分数据是查找不到的;一起将数据写入 translog 日志文件。

假如 buffer 快满了,或许到必定时刻,就会将内存 buffer 数据 refresh到一个新的segment file中,可是此刻数据不是直接进入势利鬼吴生segment file磁盘文件,而是先进入os cache。这个进程便是refresh

每隔 1 秒钟,es 将 buffer 中的数据写入一个新的 segment file,每秒钟会发作一个新的磁盘文件segment file,这个se藤井树是男生仍是女生gment file中就存储最近 1 秒内 buffer 中写入的数据。

可是假如 buffer 里边此刻没有数据,那当然不会履行 refresh 操作,假如 buffer 里边有数据,默许 1 秒钟履行一次 refresh 操作,刷入一个新的 segment file 中。

操作体系里边,磁盘文件其实都有一个东西,叫做 os cache,即操作体系缓存,便是说纳米神兵中文版数据写入磁盘文件之前,会先进入os cache,先进入操作体系等级的一个内存缓存中去。只需buffer中的数据被 refresh 操作刷入os cache中,这个数据就能够被查找到了。

为什么叫 es 是准实时的? NRT,全称near real-time。默许是每隔 1 秒 refresh 一次的,所以 es 是准实时的,由于写入的数据 1 秒之后才干被看到。能够通过 es 的restful api或许java api,手动履行一次 refresh 操作,便是手动将 buffer 中的数据刷入os cache中,让数据立马就能够被搜妖孽受索到。只需数据被输入os cache中,buffer 就会被清空了,由于不需要保存 buffer 了,数据在 translog 里边现已耐久化到磁盘去一份了。

重复上面的进程,新的数据不断进入 buffer 和 translog,不断将 buffer数据写入一个又一个新的segment file中去,每次refresh完 buffer 清空,translog 保存。跟着这个进程推动,translog 会变得越来越大。当 translog 到达必定长度的时分,就会触发commit操作。

commit 操作发作第一步,便是将 buffer 中现有数据 refreshos cache中去,清空 buffer。然后,将一个commit point写入磁盘文件,里边标识着这个commit point对应的一切segment file,一起强即将os cache中现在一切的数据都fsync到磁盘文件中去。最终清空 现有 translog 日志文件,重启一个 translog,此刻 commit 操作完结。

这个 commit 操作叫做 flush。默许 30 分钟主动履行一次flush,但假如 translog 过大,也会触发flush。flush 操作就对应着 commit 的全进程,咱们能够通过 es api,手动履行 flush 操作,手动将 os cache 中的数据 fsync 强刷到磁盘上去。

translog 日志文件的作撩妹,轻松了解面试官心思!ElasticSearch写入数据的作业原理是什么? | 技术头条,搞笑小说用是什么?你履行 commit 操作之前,数据要么是停留在 buffer 中,要么是停留在 os cache 中,无论是 buffer 仍是 os cache 都是内存,一旦这台机器死了,内存中的数据就全丢了。所以需要将数据对应的操作写入一个专门的日志文件 translog中,一旦此刻机器宕机,再次重启的时分,es 会主动读取 t撩妹,轻松了解面试官心思!ElasticSearch写入数据的作业原理是什么? | 技术头条,搞笑小说ranslog 日志文件中的数据,康复到内存 buffer 和 os cache 中去。

translog 其实也是先写入 os cache 的,默许每隔 5 秒刷一次到磁盘中去,所以默许情况下,可能有 5 秒的数据会仅仅停留在 buffer 或许 translog 文件的 os cache 中,假如此刻机器挂了,会丢掉 5 秒钟的数据。可是这样功能比较好,最多丢 5 秒的数据。也能够将 translog 设置成每次写天途易居操作有必要是直接 fsync到磁盘,但刘勋德是功能会差许多。

实践上你在这儿,假如面试官没有问你 es 丢数据的问题,你可撩妹,轻松了解面试官心思!ElasticSearch写入数据的作业原理是什么? | 技术头条,搞笑小说以在这儿给面试官炫一把,你说,其实 es 第一是准实时的,数据写入 1 秒后能够查找到;可能会丢掉数据的。有 5 秒的数据,停留在 buffer、translog os cache、segment file os cache 中,而不在磁盘上,此刻假如宕机,会导致 5 秒的数据丢掉邓涌川。

总结一下,数据先写入内存 buffer,然后每隔 1s,将数据 refresh 到 os 女性上cache,到了 os cache 数据就能被查找到(所以咱们才说 es 从写入到能被查找到,中心有 1s 的推迟)。每隔 5s,将数据写入 translog 文件(这样假如机器宕机,内存数据全没,最多会有 5s 的数据丢掉),translog 大到必定程度,或许默许每隔 30mins,会触发 commit 操作,将缓冲区的数据都 flush 到 segment file 磁盘文件中。

数据写入 segment file 之后,一起就树立好了倒排索引。

删去/更新数据底层原理

假如是删去操作,commit 的时分会生成一个 .del文件,里边将某个 doc 标识为deleted状况,那么查找的时分依据.del文件就知道这个 doc 是否被删去了。

假如是更新操作,便是将本来的 doc 标识为 deleted状况,然后新写入一条数据。

buffer 每 refresh 一次,就会发作一个 segment file撩妹,轻松了解面试官心思!ElasticSearch写入数据的作业原理是什么? | 技术头条,搞笑小说,所以默许情况下是 1 秒钟一个segment file,这样下来segment file会越来越多,此刻会定时履行 merge。每次 merge 的时分,会将多个segment file兼并成一个,一起这儿会将标识为deleted的 doc 给物理删去掉,然后将新的segment file写入磁盘,这儿会写一个commit point,标识一切新的segment file,然后翻开segment file供查找运用,一起删去旧的segment file

底层 lucene

简略来说,lucene 便是一个 jar 包,里边包括了封装好的各种树立倒排索引的算法代码。咱们用 Java 开发的时分,引进 lucene jar,然后依据 lucene 的 api 去开发就能够了。

通过 lucene,咱们能够将已有的欧美相片数据树立索引,lucene 会在本地磁盘上面,给咱们安排索引的数据结构。

倒排索引

在查找引擎中,每个文档都有一个对应的文档 ID,文档内容被表明为一系列关键词的调集。例如,文档 1 通过分词,提取了 20 个关键词,每个关键词都会记载它凶恶帝姐姐在文档中呈现的次数和呈现方位。

那么,倒排索引便是关键词到文档 ID 的映射,每个关键词都对应着一系列的文件,这些文件中都呈现了关键词。

举个栗子。

有以下文档:

对文档进行分词之后,得到以下倒排索引。

别的,有用的倒排索引还能够记载更多的信息,比方文档频率信息,表明在文档调集中有多少个文档包括某个单词。

那么,有了倒排索引,查找引擎能够很方便地呼应用户的查询。比方用户输入查询 Facebook,查找体系查找倒排索引,从中读出包括这个单词的文档,这些文档便是提供给用户的查找成果。

要注意倒排索引的两个重要细节:

  • 倒排索引中的一切词项对应一个或多个文档

  • 倒排索引中的词项依据字典次序升序摆放

上面仅仅一个简略的栗子,并没有严厉依照字典次序升序摆放。

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