EleasticSearch 线上大索引按日期分割

1. 背景

由于项目初期设计问题,采集到es的业务日志只使用了一个索引(index),随着线上日志量的增长,es很快飙升到磁盘警戒线,网上找了一圈,很多文章版本都比较老旧,最终直接啃官方文档,没有copy别人博客,如果你中途不走神,本文总共15min。version 适用于es 6.0+

本文前提保障:

  1. 文档中有时间字段,方便按日期切割
  2. index的mapping配置中,_source需为 true(默认),以保证es存入了源文档,而不仅仅是docId,便于执行reindex!
curl -XGET "localhost:9200/your_index_name/_mapping"
# 如果没有显示 _source, 代表"_source": false

2. 删文档(不建议)

这第一个想到的方法,将最老旧的日志删掉,如只保留近3个月的,采用 delete_by_query 接口

curl -X POST "localhost:9200/twitter/_delete_by_query" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
  "query": {
    "range" : {
        "day" : {
           "lt" : "2018-12-01"
        }
    }
  }
}
'

但是,es的delete,并不是真正的物理删,磁盘使用率(utilization)并不会下降。删除的文档仅仅被标记,es将文档存入一个个segment file中,其file数量随着文档的写入不断增加,es因此会有合并segment file的操作,将多个小的segment合并成一个大的segment file,当segment合并的时候,标记的文档才会真正的物理删除。

这种方案,只适合在 项目早期、文档量少、且机器负载不高 情况下进行,因为批量读写会导致cpu utilization的飙升,造成系统负载加重,可以在晚上业务量不高的时候进行

3. 磁盘扩容 (短期有效)

那如果标记删除不能立即解决问题,那就对磁盘扩容吧!1T 到 2T,2T 到 4T,由于升级磁盘需要重启机器,所以,如何做到优雅滚动关停es至关重要!

3.1 停止es集群服务

常见就是ps看一下es的进程,然后kill,先等一下!在此之前,需对集群进行配置,方便更加快速的服务重启

3.1.1 停止分片分配

由于es中的index是分布式存储,所以一个index分成了多个shard,分布在各个节点node上,每个shard都可以单独提供服务,同时每个shard可以配置多个副本(replicas),保证集群的高可用,提高了查询效率。同时,es在管理这些分片时,有一套自有的均衡算法,保证shard均匀分散在各个node上,同时保证每个shard和其对应的replica不在同一node上。正是这种机制,使得当node离开和重新加入的时候,分片的分配会copy文件,会造成大量的io,因为node重启很快就回来,所以暂时关掉自动分片分配,详情参见另一篇文章,介绍集群重启步骤。这里选择直接停止分配

curl -X PUT "localhost:9200/_cluster/settings" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
  "persistent": {
    "cluster.routing.allocation.enable": "none"
  }
}'

这样,在node停掉的时候,不会出现分片分配重新均衡了。

3.1.2 挂载新盘

由于机器是云上资源,因此按照各个云上的扩容文档操作即可,无论是自有机房还是云上机器,无非是下面几个步骤:

  1. reboot重启

  2. df -h 看一下现在的挂载点(如/dev/vdb)和 挂载路径(如/data/es/)

  3. fdisk -l 可以进一步确认盘的信息

  4. fdisk /dev/vdb,对新盘进行重新挂载,命令中可能涉及到的选项,不分区的话,大部分按回车默认选项:d n p 1 wq

  5. 其他操作 如e2fsck -f /dev/vdb,resize2fs /dev/vdb

  6. mount /dev/vdb /data 重新挂载即可

3.1.3 恢复分配分配

curl -X PUT "localhost:9200/_cluster/settings" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
  "transient": {
    "cluster.routing.allocation.enable": "all"
  }
}
'

这一步,会有部分io,等到recovery结束,集群恢复正常。如果有 Unassigned 状态的shard,需要手动执行分片分配,对应的命令reroute,这个不难,正常情况下,几乎不会出现 Unassigned 的shard。
执行完上述操作,磁盘体积翻倍。在短期内,可以保证服务正常。

4. 索引拆分(最佳实践)

无论标记删除,还是磁盘扩容,都没有真正的解决索引过大的问题,随着文档数的增加,索引势必会变得更大。针对大索引,标记删除以及扩容后分片恢复的操作时间,也会大幅增加,可能会从几小时到一两天。上述方法不可行!

因为es对index的删除是物理删除,是立即的,既然不能直接删除原索引,得想办法把大索引拆成小索引,然后再删除老旧的。那么es有么有这种api,将大的索引按照某种条件(按天、按月)进行拆分呢?为此,我找了很多博客,最后发现,很多博客里介绍的api都很老旧,还是官网的文档最实在,文档是英文,不过理解起来并不复杂。墙裂推荐看官方文档。为此,我调研了这些api:_rolloveraliastemplatereindex,大家可以有针对的深入学习这几个api,细节这里就不讲了,先看我怎么用的吧~

4.1. 错误尝试

_rollover 当看到这个api时,我以为找到了最接近需求的api,这个api介绍如下

The rollover index API rolls an alias over to a new index when the existing index is considered to be too large or too old.

显然被 too largetoo old 吸引了。。。

curl -X PUT "localhost:9200/logs-000001" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
  "aliases": {
    "logs_write": {}
  }
}
'
# Add > 1000 documents to logs-000001
curl -X POST "localhost:9200/logs_write/_rollover" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
  "conditions": {
    "max_age":   "7d", #当文档创建时间大于7天
    "max_docs":  1000, #当文档数量超过上限1000
    "max_size":  "5gb" #当索引大小超过5GB
  }
}
'

思路:

先给 index 建一个别名 alias,再 rollover,当执行时,满足任一个条件即可创建新索引,同时别名 alias 指向新的,除此之外,_rollover还可以按日期生成新索引

问题:

  1. 拆分只在api执行时生效,后面不会自动拆分,如果按天索引,则必须每天定时执行,增加维护成本,如果定时任务失败…
  2. 当别名滚向新的索引后,旧索引不能通过 alias 再访问
  3. 并没有将历史的索引按天生成,只是在此api执行后,新文档才会进新index

4.2 最佳实践

假设原索引name knight-log,当前月份 2019-02

思路:

  1. 创建别名alias:alias-knight-log
  2. 为旧的 knight-log 关联别名 alias-knight-log
  3. 创建索引模板template: template-knight-log,该模板匹配所有 knight-log.* 索引,在模板中定义settings和mappings,以及自动关联别名 alias-knight-log

此外,将项目中读写es的操作分别设置:

  1. alias-knight-log,可以查询所有关联索引
  2. knight-log.2019-02,在原索引后append月份即可!调用Java api进行索引时,接口规定每条文档需要指定index name,因此将原来的 name 变为 name + current_month 即可,其他语言同理!

更新业务代码,重新上线后,新文档会进入到形如 knight-log.2019-02 的索引中,原 knight-log 将不会有写请求,读请求也经过别名 alias-knight-log 代理了

经过上述步骤,旧的index只读不写,写请求全部进入 knight-log.2019-02 的索引中,保障了这一点,我们就可以对 knight-log 按时间粒度以大化小,逐个删除了!

Sad,没有这种直接的api,不过,不起眼的reindex却承担起这个重任,一开始我觉得跟这个api应该没有关系,不仅不省空间,反而还翻倍,直到发现可以按条件reindex后,眼前一亮!我按时间条件reindex不就好了嘛~~

# 将 2019-01 月的文档, 全部 reindex 到 knight-log.2019-01 中
curl -X POST "localhost:9200/_reindex" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
  "source": {
    "index": "knight-log",
    "type": "your_doc_type",
    "query": {
      "bool": {
        "filter": {
          "range": {
            "day": {
              "gte": "2019-01-01",
              "lt": "2019-02-01"
            }
          }
        }
      }
    }
  },
  "dest": {
    "index": "knight-log.2019-01"
  }
}
'

tips1: 在reindex到新index之前,为了加快索引,可以对新index设置,常规的批量索引设置注意项,这里也适用,如:replicas=0,refresh_interval=-1

tips2:第一次使用reindex,没有开启slice(相当于多线程),io和cpu虽然都不高,但很慢,可适当开启,但注意slice不要超过index的shard数,看官方文档,此处不多提!

tips3:如果一个月的文档数太多,不放心一次性操作,你可以尝试先按天reindex到新月份index中,这样可以观察cup和io,然后适当调整reindex相关参数后,再把当月余下天数的文档全部reindex到新index中

tips4:当进行完一次reindex,恢复 refresh_interval 后,可以对新旧索引同时查询,看文档数是否一致!确保无异常!

tips5:手误执行reindex,可以中途取消本次task

knight-log 的replicas数从默认的1 变为 0,这样整个index省掉一半大小(非必须,剩余磁盘多可以忽略),然后,对 knight-log 按月份进行reindex,这样反复操作几次,可完成近几月的备份,形如 knight-log.2019-01knight-log.2018-12 等(不要忘记2月的旧文档哦,同样需要reindex,这样2月的index才会完整),同时因为模板的特性,月份索引会自动加上 alias-knight-log 这个别名,一举两得!

reindex完必要的数据后(如近3月),就可以直接删掉 knight-log

若几个月后,磁盘又满了,就可以将最久老月份的index直接物理删除,方便快捷!

5. 总结

追根究底,这种问题就不应该存在!可能一开始使用es不熟吧,起码按天/月索引是应该具备的基本sense吧,大家要避免这个坑!

其次,如果单条文档体积较大,可以考虑将数据存入HBase,es中只存docId即可,通过条件搜出对应的docId,然后用docId去HBase取数据,进一步高效利用es,这通过禁用_source字段(保存原文档的json字段)实现。不过,因为es只存倒排索引,所以没了原文档,会缺失部分便捷性,慎重考虑!

说回来,es不支持将大的索引按时间拆分成小索引,只能在多个api组合中找到最优实践,对应用来说,需要改动索引名后重启,已经是最小化改动,在整个过程中,es保障了正常提供服务,不影响其他业务。
经历过上述操作,更加熟练的掌握了es多个相关api,了解查询原理,写入原理,分片分配策略以及查询语句优化等知识点。另: kibana下使用dev tools也非常爽,会弹提示,算是发现的彩蛋,建议多用!

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