elasticsearch写入查询原理介绍

一.  es是如何写数据的

    （1）客户端程序随机选择一个es集群中的节点作为协调节点（coordinating node）

    （2）协调节点对请求的doc进行路由，将请求转发给对应的node(primary Shard)上

    （3）node处理请求，将数据写入primary Shard的同时将数据同步到对应的replica Shard上

    （4）primar Shard和replica Shard执行完成后，将处理结果返回给协调节点，协调节点在接收到成功的信息后，将响应结果返回给客户端

二. es是如何读取数据的

1. 基于doc里面的field进行查询

    （1）客户端随机选择一个节点作为协调节点

    （2）协调节点对请求的document进行路由，采用round-robin随机轮询算法，将请求随机转发到primary Shard或者primary shard备份的replica shard上。

    （3）primary shard或replica Shard将查询的结果(实际一些 doc id等可以表示doc的基本信息)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

    （4）协调节点根据最终的结果doc id，从shard中拉取实际的doc信息，最终将结果汇总返回给客户端

2. 基于doc的主键ID进行查询

        保存doc的时候，es会给每个doc指定一个主键id，也可以自己指定，保存的时候，跟对ID进行hash，然后保存在对应的shard上面

        根据主键ID查询Doc，则es会根据id进行hash，判断出doc是保存在哪个shard上。然后将请求转发到对应的shard上进行查询，取回数据。

三. 写数据的底层原理

        解释：os cache为操作系统缓存，写入磁盘文件的数据，都会优先写入到os cache中。

        1. es现将数据写入到内存buffer中的，并同时将数据信息写入到translog日志中。（ps：在内存buffer中的数据是不能够被检索出来的。这也是es具有秒级延时的原因）。

        2.buffer区满了或者到了一定的时间，内存buffer就会将数据refresh到os cache中，并将数据同步到一个新的segment file中，当数据被写入到os cache和segment file中时，数据就可以被检索出来了。这个过程就是refresh过程

        写机制：每隔一秒（这个参数是可调的），数据就会从内存buffer写入的os cache，并同步到segment file中去，这个segment file就存储最近一秒的数据。

        3.重复上面的操作，新的数据不断的被写入到buffer和translog中。并不断的将数据写入的新的segment file中。每次refresh后，buffer都会被清空。translog日志会保留。随着这个过程推进，translog 会变得越来越大。当 translog 达到一定长度的时候，就会触发 commit 操作。

        4.commit 操作发生第一步，就是将 buffer 中现有数据 refresh 到 os cache 中去，清空 buffer。然后，将一个 commit point 写入磁盘文件，里面标识着这个 commit point 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。

        es的数据恢复 主要就是通过translog日志进行恢复的(恢复的主要是写入内存buffer和os cache，而没有写入到磁盘上的数据)；实际上随着时间的推移，segment file 会越来越多，而实际上es会对小的segment进行定期的merge。将多个segment file合并成一个。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，这里会写一个 commit point，标识所有新的 segment file，然后打开 segment file 供搜索使用，同时删除旧的 segment file。

        5.这个 commit 操作叫做 flush。默认 30 分钟自动执行一次 flush，但如果 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 强刷到磁盘上去。

        四.  面试浅谈

        如果面试官问你 es 丢数据的问题，你可以恢复，其实 es 第一是准实时的，数据写入 1 秒后可以搜索到；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。