ES

你。 提交于 2019-12-02 05:06:06

es是分布式,高性能,高可用,可伸缩的搜索和分析系统
什么是全文检索和Lucene?
(1)全文检索,倒排索引
(2)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。用lucene,我们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来针对磁盘上额

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ES的优点:
自动维护数据的分布到多个节点的所有的建立,还有检索请求分布到多个节点的执行
自动维护数据的冗余副本,保证说,一些机器宕机了,不会丢失任何数据
封装了更多的高级功能,以给我们提供更多高级的支持,让我们快速的开发应用,开发更多复杂的应用,复杂的检索功能,聚合分析的功能,根据地理位置的检索

1、Elasticsearch的功能
(1)分布式的搜索引擎和数据分析引擎
搜索:百度,网站的站内搜索,IT系统的检索
数据分析:电商网站,最近7天牙膏这种商品销量排名前10的商家有哪些;新闻网站,最近1个月访问量排名前3的新闻版块是哪些
功能:分布式,搜索,数据分析

(2)全文检索,结构化检索,数据分析
全文检索:我想搜索商品名称包含牙膏的商品,select * from products where product_name like “%牙膏%”
结构化检索:我想搜索商品分类为日化用品的商品都有哪些,select * from products where category_id=‘日化用品’
部分匹配、自动完成、搜索纠错、搜索推荐
数据分析:我们分析每一个商品分类下有多少个商品,select category_id,count(*) from products group by category_id

(3)对海量数据进行近实时的处理
分布式:ES自动可以将海量数据分散到多台服务器上去存储和检索
海联数据的处理:分布式以后,就可以采用大量的服务器去存储和检索数据,自然而然就可以实现海量数据的处理了
近实时:检索个数据要花费1小时(这就不要近实时,离线批处理,batch-processing);在秒级别对数据进行搜索和分析
跟分布式/海量数据相反的:lucene,单机应用,只能在单台服务器上使用,最多只能处理单台服务器可以处理的数据量

2、Elasticsearch的适用场景

国外
(1)维基百科,类似百度百科,牙膏,牙膏的维基百科,全文检索,高亮,搜索推荐
(2)The Guardian(国外新闻网站),类似搜狐新闻,用户行为日志(点击,浏览,收藏,评论)+社交网络数据(对某某新闻的相关看法),数据分析,给到每篇新闻文章的作者,让他知道他的文章的公众反馈(好,坏,热门,垃圾,鄙视,崇拜)
(3)Stack Overflow(国外的程序异常讨论论坛),IT问题,程序的报错,提交上去,有人会跟你讨论和回答,全文检索,搜索相关问题和答案,程序报错了,就会将报错信息粘贴到里面去,搜索有没有对应的答案
(4)GitHub(开源代码管理),搜索上千亿行代码
(5)电商网站,检索商品
(6)日志数据分析,logstash采集日志,ES进行复杂的数据分析(ELK技术,elasticsearch+logstash+kibana)
(7)商品价格监控网站,用户设定某商品的价格阈值,当低于该阈值的时候,发送通知消息给用户,比如说订阅牙膏的监控,如果高露洁牙膏的家庭套装低于50块钱,就通知我,我就去买
(8)BI系统,商业智能,Business Intelligence。比如说有个大型商场集团,BI,分析一下某某区域最近3年的用户消费金额的趋势以及用户群体的组成构成,产出相关的数张报表,**区,最近3年,每年消费金额呈现100%的增长,而且用户群体85%是高级白领,开一个新商场。ES执行数据分析和挖掘,Kibana进行数据可视化

国内
(9)国内:站内搜索(电商,招聘,门户,等等),IT系统搜索(OA,CRM,ERP,等等),数据分析(ES热门的一个使用场景)

3、Elasticsearch的特点
(1)可以作为一个大型分布式集群(数百台服务器)技术,处理PB级数据,服务大公司;也可以运行在单机上,服务小公司
(2)Elasticsearch不是什么新技术,主要是将全文检索、数据分析以及分布式技术,合并在了一起,才形成了独一无二的ES;lucene(全文检索),商用的数据分析软件(也是有的),分布式数据库(mycat)
(3)对用户而言,是开箱即用的,非常简单,作为中小型的应用,直接3分钟部署一下ES,就可以作为生产环境的系统来使用了,数据量不大,操作不是太复杂
(4)数据库的功能面对很多领域是不够用的(事务,还有各种联机事务型的操作);特殊的功能,比如全文检索,同义词处理,相关度排名,复杂数据分析,海量数据的近实时处理;Elasticsearch作为传统数据库的一个补充,提供了数据库所不不能提供的很多功能

lucene和elasticsearch的前世今生
lucene,最先进、功能最强大的搜索库,直接基于lucene开发,非常复杂,api复杂(实现一些简单的功能,写大量的java代码),需要深入理解原理(各种索引结构)
elasticsearch,基于lucene,隐藏复杂性,提供简单易用的restful api接口、java api接口(还有其他语言的api接口)
(1)分布式的文档存储引擎
(2)分布式的搜索引擎和分析引擎
(3)分布式,支持PB级数据
开箱即用,优秀的默认参数,不需要任何额外设置,完全开源
关于elasticsearch的一个传说,有一个程序员失业了,陪着自己老婆去英国伦敦学习厨师课程。程序员在失业期间想给老婆写一个菜谱搜索引擎,觉得lucene实在太复杂了,就开发了一个封装了lucene的开源项目,compass。后来程序员找到了工作,是做分布式的高性能项目的,觉得compass不够,就写了elasticsearch,让lucene变成分布式的系统。

elasticsearch的核心概念
近实时的解释
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(1)Near Realtime(NRT):近实时,两个意思,从写入数据到数据可以被搜索到有一个小延迟(大概1秒);基于es执行搜索和分析可以达到秒级
(2)Cluster:集群,包含多个节点,每个节点属于哪个集群是通过一个配置(集群名称,默认是elasticsearch)来决定的,对于中小型应用来说,刚开始一个集群就一个节点很正常
(3)Node:节点,集群中的一个节点,节点也有一个名称(默认是随机分配的),节点名称很重要(在执行运维管理操作的时候),默认节点会去加入一个名称为“elasticsearch”的集群,如果直接启动一堆节点,那么它们会自动组成一个elasticsearch集群,当然一个节点也可以组成一个elasticsearch集群

(4)Document&field:文档,es中的最小数据单元,一个document可以是一条客户数据,一条商品分类数据,一条订单数据,通常用JSON数据结构表示,每个index下的type中,都可以去存储多个document。一个document里面有多个field,每个field就是一个数据字段。

product document

{
“product_id”: “1”,
“product_name”: “高露洁牙膏”,
“product_desc”: “高效美白”,
“category_id”: “2”,
“category_name”: “日化用品”
}

(5)Index:索引,包含一堆有相似结构的文档数据,比如可以有一个客户索引,商品分类索引,订单索引,索引有一个名称。一个index包含很多document,一个index就代表了一类类似的或者相同的document。比如说建立一个product index,商品索引,里面可能就存放了所有的商品数据,所有的商品document。
(6)Type:类型,每个索引里都可以有一个或多个type,type是index中的一个逻辑数据分类,一个type下的document,都有相同的field,比如博客系统,有一个索引,可以定义用户数据type,博客数据type,评论数据type。

商品index,里面存放了所有的商品数据,商品document

但是商品分很多种类,每个种类的document的field可能不太一样,比如说电器商品,可能还包含一些诸如售后时间范围这样的特殊field;生鲜商品,还包含一些诸如生鲜保质期之类的特殊field

type,日化商品type,电器商品type,生鲜商品type

日化商品type:product_id,product_name,product_desc,category_id,category_name
电器商品type:product_id,product_name,product_desc,category_id,category_name,service_period
生鲜商品type:product_id,product_name,product_desc,category_id,category_name,eat_period

每一个type里面,都会包含一堆document

{
“product_id”: “2”,
“product_name”: “长虹电视机”,
“product_desc”: “4k高清”,
“category_id”: “3”,
“category_name”: “电器”,
“service_period”: “1年”
}

{
“product_id”: “3”,
“product_name”: “基围虾”,
“product_desc”: “纯天然,冰岛产”,
“category_id”: “4”,
“category_name”: “生鲜”,
“eat_period”: “7天”
}

(7)shard:单台机器无法存储大量数据,es可以将一个索引中的数据切分为多个shard,分布在多台服务器上存储。有了shard就可以横向扩展,存储更多数据,让搜索和分析等操作分布到多台服务器上去执行,提升吞吐量和性能。每个shard都是一个lucene index。

(8)replica:任何一个服务器随时可能故障或宕机,此时shard可能就会丢失,因此可以为每个shard创建多个replica副本。replica可以在shard故障时提供备用服务,保证数据不丢失,多个replica还可以提升搜索操作的吞吐量和性能。primary shard(建立索引时一次设置,不能修改,默认5个),replica shard(随时修改数量,默认1个),默认每个索引10个shard,5个primary shard,5个replica shard,最小的高可用配置,是2台服务器。

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elasticsearch核心概念 vs. 数据库核心概念

Elasticsearch 数据库

Document 行
Type 表
Index 库

windows下启动ES
1、安装JDK,至少1.8.0_73以上版本,java -version
2、下载和解压缩Elasticsearch安装包,目录结构
3、启动Elasticsearch:bin\elasticsearch.bat,es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
4、检查ES是否启动成功:http://localhost:9200/?pretty
name: node名称
cluster_name: 集群名称(默认的集群名称就是elasticsearch)
version.number: 5.2.0,es版本号

{
“name” : “4onsTYV”,
“cluster_name” : “elasticsearch”,
“cluster_uuid” : “nKZ9VK_vQdSQ1J0Dx9gx1Q”,
“version” : {
“number” : “5.2.0”,
“build_hash” : “24e05b9”,
“build_date” : “2017-01-24T19:52:35.800Z”,
“build_snapshot” : false,
“lucene_version” : “6.4.0”
},
“tagline” : “You Know, for Search”
}

5、修改集群名称:elasticsearch.yml
6、下载和解压缩Kibana安装包,使用里面的开发界面,去操作elasticsearch,作为我们学习es知识点的一个主要的界面入口
7、启动Kibana:bin\kibana.bat
8、进入Dev Tools界面
9、GET _cluster/health

document数据格式

面向文档的搜索分析引擎

(1)应用系统的数据结构都是面向对象的,复杂的
(2)对象数据存储到数据库中,只能拆解开来,变为扁平的多张表,每次查询的时候还得还原回对象格式,相当麻烦
(3)ES是面向文档的,文档中存储的数据结构,与面向对象的数据结构是一样的,基于这种文档数据结构,es可以提供复杂的索引,全文检索,分析聚合等功能
(4)es的document用json数据格式来表达

public class Employee {

private String email;
private String firstName;
private String lastName;
private EmployeeInfo info;
private Date joinDate;

}

private class EmployeeInfo {

private String bio; // 性格
private Integer age;
private String[] interests; // 兴趣爱好

}

EmployeeInfo info = new EmployeeInfo();
info.setBio(“curious and modest”);
info.setAge(30);
info.setInterests(new String[]{“bike”, “climb”});

Employee employee = new Employee();
employee.setEmail(“zhangsan@sina.com”);
employee.setFirstName(“san”);
employee.setLastName(“zhang”);
employee.setInfo(info);
employee.setJoinDate(new Date());

employee对象:里面包含了Employee类自己的属性,还有一个EmployeeInfo对象

两张表:employee表,employee_info表,将employee对象的数据重新拆开来,变成Employee数据和EmployeeInfo数据
employee表:email,first_name,last_name,join_date,4个字段
employee_info表:bio,age,interests,3个字段;此外还有一个外键字段,比如employee_id,关联着employee表

{
“email”: “zhangsan@sina.com”,
“first_name”: “san”,
“last_name”: “zhang”,
“info”: {
“bio”: “curious and modest”,
“age”: 30,
“interests”: [ “bike”, “climb” ]
},
“join_date”: “2017/01/01”
}

我们就明白了es的document数据格式和数据库的关系型数据格式的区别


电商网站商品管理案例背景介绍

有一个电商网站,需要为其基于ES构建一个后台系统,提供以下功能:

(1)对商品信息进行CRUD(增删改查)操作
(2)执行简单的结构化查询
(3)可以执行简单的全文检索,以及复杂的phrase(短语)检索
(4)对于全文检索的结果,可以进行高亮显示
(5)对数据进行简单的聚合分析


简单的集群管理

(1)快速检查集群的健康状况

es提供了一套api,叫做cat api,可以查看es中各种各样的数据

GET /_cat/health?v

epoch timestamp cluster status node.total node.data shards pri relo init unassign pending_tasks max_task_wait_time active_shards_percent
1488006741 15:12:21 elasticsearch yellow 1 1 1 1 0 0 1 0 - 50.0%

epoch timestamp cluster status node.total node.data shards pri relo init unassign pending_tasks max_task_wait_time active_shards_percent
1488007113 15:18:33 elasticsearch green 2 2 2 1 0 0 0 0 - 100.0%

epoch timestamp cluster status node.total node.data shards pri relo init unassign pending_tasks max_task_wait_time active_shards_percent
1488007216 15:20:16 elasticsearch yellow 1 1 1 1 0 0 1 0 - 50.0%

如何快速了解集群的健康状况?green、yellow、red?

green:每个索引的primary shard和replica shard都是active状态的
yellow:每个索引的primary shard都是active状态的,但是部分replica shard不是active状态,处于不可用的状态
red:不是所有索引的primary shard都是active状态的,部分索引有数据丢失了

为什么现在会处于一个yellow状态?

我们现在就一个笔记本电脑,就启动了一个es进程,相当于就只有一个node。现在es中有一个index,就是kibana自己内置建立的index。由于默认的配置是给每个index分配5个primary shard和5个replica shard,而且primary shard和replica shard不能在同一台机器上(为了容错)。现在kibana自己建立的index是1个primary shard和1个replica shard。当前就一个node,所以只有1个primary shard被分配了和启动了,但是一个replica shard没有第二台机器去启动。

做一个小实验:此时只要启动第二个es进程,就会在es集群中有2个node,然后那1个replica shard就会自动分配过去,然后cluster status就会变成green状态。

(2)快速查看集群中有哪些索引

GET /_cat/indices?v

health status index uuid pri rep docs.count docs.deleted store.size pri.store.size
yellow open .kibana rUm9n9wMRQCCrRDEhqneBg 1 1 1 0 3.1kb 3.1kb

(3)简单的索引操作

创建索引:PUT /test_index?pretty

health status index uuid pri rep docs.count docs.deleted store.size pri.store.size
yellow open test_index XmS9DTAtSkSZSwWhhGEKkQ 5 1 0 0 650b 650b
yellow open .kibana rUm9n9wMRQCCrRDEhqneBg 1 1 1 0 3.1kb 3.1kb

删除索引:DELETE /test_index?pretty

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