es的写入性能比mysql高吗 es写入原理

转载

字节小舞神 2023-12-26 11:01:50

文章标签 es的写入性能比mysql高吗 ES读写数据原理数据搜索倒排索引 文章分类 MySQL 数据库

es写入数据的工作原理是什么啊？es查询数据的工作原理是什么？底层的lucence介绍一下呗？倒排索引了解吗？

一、ES写数据过程

客户端选择一个node发送请求过去，这个node就是coordinating node(协调节点）
coordinating node对document进行路由，将请求转发给对应的node（有primary shard）
实际的node上的primary shard处理请求，然后将数据同步到replica node。
coordinating node如果发现primary node和replica node都搞定之后，就返回响应结果给客服端。

二、ES度数据过程

可以通过doc id来查询，会根据doc id进行hash，判断出来当时把doc id分配到哪个shard上面去，从那个shard去查询

客户端发送请求到任意一个node，成为coordinating node
coordinating node对doc id进行哈希路由，将请求转发到对应node，此时会使用roud-robin随机轮询算法，在primary shard以及其所有replica中随机选择一个，让读请求负载均衡
接收请求的node返回document给coordinating node
coordinating node返回docum给客户端。

三、ES搜索数据过程

es最强大的是做全文检索

客户端发送请求到一个coordinating node。
协调节点将搜索请求转发到所有的shard对应的primary shard或者replica shard，都可以
query phase:每个shard将自己搜索的结果（其中就是一些doc id）返回给协调节点，由协调节点进行数据的合并、排序、分页等操作，产出最终结果。
fetch phase: 接着有协调节点根据doc id去各个节点上拉取实际的document数据，最终返回给客户端。
写请求是写入primary shard，然后同步给所有的replica shard
读请求可以从primary shard或者replica shard读取，采用的是随机轮询算法。

es的写入性能比mysql高吗 es写入原理_搜索

四、写数据底层原理

先写入内存buffer，在buffer里的数据是搜索不到的；同时将数据写入translog日志文件。
如果buffer快满了，或者到达一定时间，就将内存buffer数据refresh到一个新的segment file中，但是此时数据不是直接进入segment file磁盘文件，而是先进入os cache。这个过程就是refresh。
这里新segment会被先写入到文件系统缓存–这一步代价会比较低，稍后再被刷新到磁盘–这一步代价比较高。不过只要文件已经在缓存中，就可以像其它文件一样被打开和读取了，内存buffer被清空。此时，新segment 中的文件就可以被搜索了，这就意味着document从被写入到可以被搜索需要一秒种，如果要更改这个属性，可以执行以下操作

PUT /my_index
{
  "settings": {
    "refresh_interval": "30s" 
  }
}

每隔1秒钟，es将buffer中的数据写入一个新的segment file，每秒钟会写入一个新的segment file，这个segment file中就存储最近1秒内 buffer中写入的数据。

但是如果buffer里面此时没有数据，那当然不会执行refresh操作，如果buffer里面有数据，默认1秒钟执行一次refresh操作，输入一个新的segment file中。
操作系统里面，磁盘文件其实都有一个东西，叫做os cache，即操作系统缓存，就是说数据写入磁盘文件之前，会先进入os cache，先进入操作系统级别的一个内存缓存中去。只要buffer中的数据被refresh操作输入os cache中，这个数据就可以被搜索到了。
为什么叫es是准实时的？NRT，全称near real-time。默认就是每个1miaorefresh一次的，所以es是准实时的，因为写入的数据1s之后才能被看到。
可以通过es的restfull api或者java api，手动执行一次refresh操作，就是手动将buffer中的数据刷入os cache中，让数据立马就可以被搜索到。只要数据被输入os cache中，buffer就会被清空了，因为不需要保留buffer了，数据在translog里面已经持久化到磁盘去一份了。
重复上面的步骤，新的数据就不断进入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保留
随着这个过程的推荐，translog会变得越来越大。当translog达到一定的长度时候，就会触发commit操作。
commit操作发送的第一步，就是讲buffer中现有的数据refresh到os cache中，清空buffer。然后将一个commit point写入磁盘文件，里面标识着这个commit对应的所有segment file，同时强行将os cache中目前所有的数据都fsync到磁盘文件中去。最后清空现有translog日志文件，重启一个translog，此时commit操作完成。
这个commit操作叫做flush。默认30分钟自动执行一次flush。但是如果translog过大，也会触发flush。flush操作就对应着commit的全过程。我们可以通过es api，手动执行flush操作，手动将os cache中的数据fsync强制刷到磁盘上去。
translog日志文件的作用是什么？
执行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还是os cache都是内存，一旦这条机器挂了，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，一旦此时机器宕机了，再次重启的时候，es会自动读取translog日志文件中的数据，恢复到内存buffer和os cache中去。
translog其实也是也写入os cache的，默认每隔5秒刷新一次到磁盘中，所以默认情况下，可能有5s的数据会仅仅停留在buffer或者translog文件的os cache中，如果此时机器挂了，会丢失5秒钟的数据。但是这样性能比较好，最多丢失5秒的数据。
也可以将translog设置成每次写必须是直接fsync到磁盘，但是性能会差很多
es第一是准实时的，数据写入1秒后就可以搜索到：可能会丢失数据的。有5秒的数据，停留在buffer、translog os cache 、segment file os cache中，而不在磁盘上，

此时如果宕机，会导致5秒的数据丢失。
10. 总结：数据写写入内存buffer，然后每隔1s，将数据refresh到os cache，到了os cache数据就能被搜索到。
每隔5s，将数据写入到translog文件（这样如果机器宕机，内存数据全美，最多有5s的数据丢失）
translog达到一定量或者默认每隔30min，会触发commit操作，将缓存区的数据flush到segment file磁盘文件中。
数据写入到segment file之后，同时就建立好了倒排索引

五、删除、更新数据底层原理

如果是删除操作，commit的时候会生成一个.del
文件，里面讲某个doc标识为delete状态，那么搜索的时候根据.del文件就知道这个doc是被删除了。
如果是更新操作，就是讲原来的doc标识为delete状态，然后重新写入一条记录。

buffer没refresh一次，就会产生一个segment file，所以默认情况下是1秒钟产生一个segment file，这样segment会越来越多，此时ES会定期执行merge。
每次merge的时候，会将多个大小相似的segment file合并为一个，同时这里会将标识为deleted的doc给物理删除掉，然后将新的segment file写入磁盘，这样会写一个commit point，标识所有新的segment file，然后打开segment file功搜索使用，同时删除旧的segment file。