ElasticSearch 7.7.0 安装部署

前言

本篇主要聊聊ES生产环境的一些规划，以及ES的集群搭建。

一 环境规划

1.1 磁盘的选型

• 固态硬盘（SSD） 提供最佳“热”工作负载的性能。
• 普通磁盘（HDD） 成本低，用于“暖”和“冷”数据存储。

注意：RAID0 可以提高性能。RAID 是可选的，因为 Elastic 默认为 N + 1 分片复制策略。

为了追求硬件级别的高可用性，可以接受标准性能的 RAID 配置（例如 RA1/10/50 等）。不建议，副本机制已经保证了高可用

1.2 内存规划

1.2.1 JVM Heap

存储有关集群索引、分片、段和 fielddata 数据。

建议：可用 RAM 的 50％，最多最大 30GB RAM，以避免垃圾回收。

官方文档最大指 32 GB：

https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/guide/master/heap-sizing.html

1.2.2 操作系统缓存

Elasticsearch 将使用剩余的可用内存来缓存数据（Lucene 使用）， 通过避免在全文检索、文档聚合和排序环节的磁盘读取，极大地提高了性能。

1.3 cpu规划

大多数 Elasticsearch 部署往往对 CPU 要求不高。因此，相对其它资源，具体配置多少个（CPU）不是那么关键。你应该选择具有多个内核的现代处理器，常见的集群使用两到八个核的机器。

如果你要在更快的 CPUs 和更多的核心之间选择，选择更多的核心更好。多个内核提供的额外并发远胜过稍微快一点点的时钟频率。

1.4 带宽规划

快速可靠的网络显然对分布式系统的性能是很重要的。 低延时能帮助确保节点间能容易的通讯，大带宽能帮助分片移动和恢复。现代数据中心网络（1 GbE, 10 GbE）对绝大多数集群都是足够的。

即使数据中心们近在咫尺，也要避免集群跨越多个数据中心。绝对要避免集群跨越大的地理距离。

Elasticsearch 假定所有节点都是平等的—并不会因为有一半的节点在150ms 外的另一数据中心而有所不同。更大的延时会加重分布式系统中的问题而且使得调试和排错更困难。

和 NAS 的争论类似，每个人都声称他们的数据中心间的线路都是健壮和低延时的。这是真的—直到它不是时（网络失败终究是会发生的，你可以相信它）。 从我们的经验来看，处理跨数据中心集群的麻烦事是根本不值得的。

1.5 集群规模和容量规划预估方法

容量规划——预估集群中每个节点的分片数、内存及存储资源。

吞吐量规划——以预期的延迟和吞吐量估算处理预期操作所需的内存，计算和网络资源。

1.5.1 数据量预估

第一，问自己几个问题：

• 您每天将索引多少原始数据（GB）？
• 您将保留数据多少天？
• 每天增量数据是多少？
• 您将强制执行多少个副本分片？
• 您将为每个数据节点分配多少内存？
• 您的内存：数据比率是多少？

第二，预留存储以备错误。(Elastic 官方推荐经验值）

• 预留 15%警戒磁盘水位空间。
• 为错误余量和后台活动预留+ 5％。
• 保留等效的数据节点以处理故障。

第三，容量预估计算方法如下：

• 总数据量（GB） = 原始数据量（GB） /每天 X 保留天数 X 净膨胀系数 X （副本 + 1）
• 磁盘存储（GB） = 总数据量（GB）* ( 1 + 0.15 + 0.05)
• 数据节点 = 向上取整（磁盘存储（GB）/ 每个数据节点的内存量 / 内存：数据比率）+ 1

Tips：腾讯云 在 2019 4 月的 meetup 分享中建议：磁盘容量大小 = 原始数据大小 * 3.38。

1.5.2 分片预估

第一，问自己几个问题：

• 您将创建多少索引？
• 您将配置多少个主和副本分片？
• 您将在什么时间间隔旋转索引？
• 您将保留索引多长时间？
• 您将为每个数据节点分配多少内存？

第二，经验值（Elastic 官方推荐）

• 每 GB JVM 堆内存支持的分片数不超过 20 个。
• 每个分片大小不要超过 50GB。推荐阅读：https://www.elastic.co/cn/blog/how-many-shards-should-i-have-in-my-elasticsearch-cluster

Tips：

• 将小的每日索引整合为每周或每月的索引，以减少分片数。
• 将大型（> 50GB）每日索引分拆分成小时索引或增加主分片的数量。

第三，分片预估方法如下：

1. 总分片数 = 索引个数 X 主分片数 * （副本分片数 +1）X 保留间隔
2. 总数据节点个数 = 向上取整（总分片数 / (20 X 每个节点内存大小））

1.5.3 搜索吞吐量预估

搜索用例场景除了考虑搜索容量外，还要考虑如下目标：

• 搜索响应时间；
• 搜索吞吐量。

这些目标可能需要更多的内存和计算资源。

第一：问自己几个问题

• 您期望每秒的峰值搜索量是多少？
• 您期望平均搜索响应时间是多少毫秒？
• 您期望的数据节点上几核 CPU，每核有多少个线程？

第二：方法论 与其确定资源将如何影响搜索速度，不如通过在计划的固定硬件上进行测量，可以将搜索速度作为一个常数，

然后确定集群中要处理峰值搜索吞吐量需要多少个核。

最终目标是防止线程池排队的增长速度超过了 CPU 的处理能力。

如果计算资源不足，搜索请求可能会被拒绝掉。

第三：吞吐量预估方法

• 峰值线程数 = 向上取整（每秒峰值检索请求数 _ 每个请求的平均响应时间（毫秒）/1000）
• 线程队列大小 = 向上取整（(每个节点的物理 cpu 核数 _ 每核的线程数 * 3 / 2）+ 1)
• 总数据节点个数 = 向上取整（峰值线程数 / 线程队列大小）

1.5.4 冷热集群架构

Elasticsearch 可以使用分片分配感知（shard allocation awareness）在特定硬件上分配分片。

索引密集型业务场景通常使用它在热节点、暖节点和冷（Frozen）节点上存储索引，

然后根据业务需要进行数据迁移（热节点->暖节点->冷节点），以完成数据的删除和存档需要。

这是优化集群性能的最经济方法之一，在容量规划期间，先确定每一类节点的数据规模，然后进行组合。

冷热集群架构推荐：

节点类型	存储目标	建议磁盘类型	内存/磁盘比率
热节点	搜索优化	SSD DAS / SAN（> 200Gb / s）	1:30
暖节点	存储优化	HDD DAS / SAN（〜100Gb / s）	1:160
冷节点	归档优化	最便宜的 DAS / SAN（<100Gb / s）	1:1000+

1.5.5 集群节点角色划分

Elasticsearch 节点执行一个或多个角色。通常，当集群规模大时，每个节点分配一个具体角色很有意义。

您可以针对每个角色优化硬件，并防止节点争夺资源。

角色	描述	存储	内存	计算	网络
数据节点	存储和检索数据	极高	高	高	中
主节点	管理集群状态	低	低	低	低
Ingest 节点	转换输入数据	低	中	高	中
机器学习节点	机器学习	低	极高	极高	中
协调节点	请求转发和合并检索结果	低	中	中	中

二 docker ES集群搭建(三节点)

2.1 创建相关挂载文件夹

cd  /docker/elasticsearch
for number in `seq 1 3`; do \
mkdir -p ./es${number}/logs \
&& mkdir -p ./es${number}/data; \
done
#es的用户id为1000，授权给所有人
sudo chmod 777 es* -R

2.2 拉取相关镜像

#拉取镜像
docker pull elasticsearch:7.7.0
#拉取镜像
docker pull kibana:7.7.0

2.3 创建安全配置文件

主要是两步，1：创建配置文件参考官网提供，2：运行实例获取证书

2.3.1 elasticsearch.yml

network.host: 0.0.0.0
xpack.security.enabled: true
xpack.security.transport.ssl.enabled: true
xpack.security.transport.ssl.keystore.type: PKCS12
xpack.security.transport.ssl.verification_mode: certificate
xpack.security.transport.ssl.keystore.path: elastic-certificates.p12
xpack.security.transport.ssl.truststore.path: elastic-certificates.p12
xpack.security.transport.ssl.truststore.type: PKCS12

xpack.security.audit.enabled: true

• network.host 设置允许其他ip访问，解除ip绑定
• xpack.security 则是安全相关配置，其中ssl的证书需要自己生成

2.3.2 生成elastic-certificates.p12（证书）

#启动一个实例
docker run -dit --name=es elasticsearch:7.7.0 /bin/bash
#进入容器
docker exec -it es /bin/bash
#生成ca: elastic-stack-ca.p12
./bin/elasticsearch-certutil ca
#生成cert: elastic-certificates.p12
./bin/elasticsearch-certutil cert --ca elastic-stack-ca.p12
#拷贝证书到宿主机，后面使用
cd /docker/elasticsearch
docker cp es:/usr/share/elasticsearch/elastic-certificates.p12 .

es提供了生成证书的工具elasticsearch-certutil，我们可以在docker实例中生成它，然后复制出来，后面统一使用

2.4.创建 kibana.yml（监控配置文件）

server.name: kibana
server.host: "0"
# elasticsearch.hosts: [ "http://elasticsearch:9200" ]
elasticsearch.username: kibana
#这里的密码是我们启动集群初始化的密码
elasticsearch.password: hNNuuKBnE1r7xqtIN79B
i18n.locale: zh-CN

2.5.创建编排 docker-compose.yml

version: '3'
services:
  es01:
    image: elasticsearch:7.7.0
    container_name: es01
    environment:
      - node.name=es01
      - cluster.name=es-docker-cluster
      - discovery.seed_hosts=es02,es03
      - cluster.initial_master_nodes=es01,es02,es03
      - bootstrap.memory_lock=true
      - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m"
    ulimits:
      memlock:
        soft: -1
        hard: -1
    volumes:
      - ./es01/data:/usr/share/elasticsearch/data
      - ./es01/logs:/usr/share/elasticsearch/logs
      - ./elasticsearch.yml:/usr/share/elasticsearch/config/elasticsearch.yml
      - ./elastic-certificates.p12:/usr/share/elasticsearch/config/elastic-certificates.p12
    ports:
      - 9200:9200
    restart: always
    networks:
      my-net:
        ipv4_address: 172.30.0.2

  es02:
    image: elasticsearch:7.7.0
    container_name: es02
    environment:
      - node.name=es02
      - cluster.name=es-docker-cluster
      - discovery.seed_hosts=es01,es03
      - cluster.initial_master_nodes=es01,es02,es03
      - bootstrap.memory_lock=true
      - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m"
    ulimits:
      memlock:
        soft: -1
        hard: -1
    volumes:
      - ./es02/data:/usr/share/elasticsearch/data
      - ./es02/logs:/usr/share/elasticsearch/logs
      - ./elasticsearch.yml:/usr/share/elasticsearch/config/elasticsearch.yml
      - ./elastic-certificates.p12:/usr/share/elasticsearch/config/elastic-certificates.p12
    ports:
      - 9201:9200
    restart: always
    networks:
      my-net:
        ipv4_address: 172.30.0.3

  es03:
    image: elasticsearch:7.7.0
    container_name: es03
    environment:
      - node.name=es03
      - cluster.name=es-docker-cluster
      - discovery.seed_hosts=es01,es02
      - cluster.initial_master_nodes=es01,es02,es03
      - bootstrap.memory_lock=true
      - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m"
    ulimits:
      memlock:
        soft: -1
        hard: -1
    volumes:
      - ./es03/data:/usr/share/elasticsearch/data
      - ./es03/logs:/usr/share/elasticsearch/logs
      - ./elasticsearch.yml:/usr/share/elasticsearch/config/elasticsearch.yml
      - ./elastic-certificates.p12:/usr/share/elasticsearch/config/elastic-certificates.p12
    ports:
      - 9202:9200
    restart: always
    networks:
      my-net:
         ipv4_address: 172.30.0.4

  kib01:
    depends_on: 
      - es01
    image: kibana:7.7.0
    container_name: kib01
    ports:
      - 5601:5601
    environment:
      ELASTICSEARCH_URL: http://172.30.0.2:9200
      ELASTICSEARCH_HOSTS: http://172.30.0.2:9200
    volumes:
      - ./kibana.yml:/usr/share/kibana/config/kibana.yml
    restart: always
    networks:
      my-net:
        ipv4_address: 172.30.0.5

networks:
   my-net:
    driver: bridge
    ipam:
      driver: default
      config:
        - subnet: 172.30.0.1/24

2.6 启动集群并生成密码

# 编排文件
docker-compose up
# 进入容器设置密码
docker exec -it es01 /bin/bash
#初始化密码，这个需要手工设置比较麻烦
./bin/elasticsearch-setup-passwords interactive
# 查看帮助提示 
./bin/elasticsearch-setup-passwords -h
#根据提示我们使用自动生成密码策略
./bin/elasticsearch-setup-passwords auto

#生成密码
Changed password for user apm_system
PASSWORD apm_system = XlCcRjHuAz04wIiPsqZJ

Changed password for user kibana
PASSWORD kibana = hNNuuKBnE1r7xqtIN79B

Changed password for user logstash_system
PASSWORD logstash_system = 16fgx7D0gpdQEtizmSYk

Changed password for user beats_system
PASSWORD beats_system = AIHin0qm9hbQGv0yfNeg

Changed password for user remote_monitoring_user
PASSWORD remote_monitoring_user = dLnsltnaCHoMyZS4jOGo

Changed password for user elastic
PASSWORD elastic = csb94dDWqa22mg7m1qEK

2.7 辅助命令

# 批量暂停容器，并移除容器
docker ps -a | grep kibana | awk '{print $1 }' | xargs docker  container  stop
docker ps -a | grep kibana | awk '{print $1 }' | xargs docker container rm
# 批量暂停容器，并移除容器
docker ps -a | grep elasticsearch | awk '{print $1 }' | xargs docker  container  stop
docker ps -a | grep elasticsearch | awk '{print $1 }' | xargs docker container rm
# 添加路由网卡
sudo route -n add -net 172.30.0.1/24  -netmask 255.255.254.0  192.168.64.200 

2.8 相关问题

2.8.1忘记密码怎么办？

 #进入机器
 docker exec -it es01 /bin/bash
 #创建一个临时的超级用户
 ./bin/elasticsearch-users useradd xxx -r superuser
 #用这个用户去修改elastic的密码
 curl -XPUT -u xxx[这个是用户名]:xxx[密码] http://localhost:9200/_xpack/security/user/elastic/_password -H "Content-Type: application/json" -d '
{
  "password": "q5f2qNfUJQyvZPIz57MZ"
}'

可以进入机器去修改

2.8.2 kibana 登录失败报403？

使用elastic用户登录