Elasticsearch数据库

1. 什么是ElasticSearch

1.1 概念及特点

1. Elasticsearch和MongoDB/Redis/Memcache一样，是非关系型数据库。是一个接近实时的搜索平台，从索引这个文档到这个文档能够被搜索到只有一个轻微的延迟，企业应用定位：采用Restful API标准的可扩展和高可用的实时数据分析的全文搜索工具。

2. 可拓展：支持一主多从且扩容简易，只要cluster.name一致且在同一个网络中就能自动加入当前集群；本身就是开源软件，也支持很多开源的第三方插件。

3. 高可用：在一个集群的多个节点中进行分布式存储，索引支持shards和复制，即使部分节点down掉，也能自动进行数据恢复和主从切换。

4. 数据存储的最小单位是文档，本质上是一个JSON 文本：

1.2 ElasticSearch适用场景概述

1. 维基百科，类似百度百科，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. 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）

2. 安装ElasticSearch

2.1 下载安装包

官网下载地址：
https://www.elastic.co/cn/downloads/past-releases

2.2 环境说明

//系统版本
[root@localhost ~]# cat /etc/redhat-release 
CentOS Linux release 7.8.2003 (Core)

//关闭防火墙
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
[root@localhost ~]# sed -i '7s/enforcing/disabled/g' /etc/selinux/config
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# getenforce
Permissive

2.3 创建es的用户

[root@localhost ~]# groupadd es
[root@localhost ~]# useradd -g es -s /bin/bash -md /home/es es

2.4 创建es存储位置

//存放在/var/es（根据实际需求）
[root@localhost ~]# mkdir /var/es && cd /var/es
[root@localhost es]# mkdir data && mkdir log
[root@localhost es]# chown -Rf es:es /var/es/

2.5 安装es

//创建文件夹，并将安装包上传到这里
[root@localhost ~]# mkdir /usr/local/es && cd /usr/local/es

//上传安装包
[root@localhost src]# ls
debug  elasticsearch-6.8.20.tar.gz  kernels

//解压安装包
[root@localhost src]# tar xf elasticsearch-6.8.20.tar.gz -C /usr/local/es/
[root@localhost src]# cd /usr/local/es/
[root@localhost es]# chown -Rf es:es /usr/local/es/elasticsearch-6.8.20/

2.5 修改配置文件

//编辑配置文件
[root@localhost es]# vim /usr/local/es/elasticsearch-6.8.20/config/elasticsearch.yml

//取消cluster.name前的#号注释，改成自己起的名字。（注意前面的数字代表行号）
17 cluster.name: my-application

//node.name取消#号
23 node.name: node-1

//设置path.data，取消#号，改为如下的
33 path.data: /var/es/data

//设置path.logs，取消#号，改为如下的
37 path.logs: /var/es/log

//network.host取消#号，改为0.0.0.0（允许所有ip访问）
55 network.host: 0.0.0.0

//取消http.port#
59 http.port: 9200

//在文件的最后添加以下配置
 89 bootstrap.memory_lock: false
 90 bootstrap.system_call_filter: false

2.6 系统优化

//修改文件1
[root@localhost es]# vi /etc/security/limits.conf
末尾添加
62 es soft nofile 65536
63 es hard nofile 65536
64 es soft nproc 4096
65 es hard nproc 4096

//修改文件2
[root@localhost es]# vim /etc/sysctl.conf 
末尾添加
11 vm.max_map_count = 655360
[root@localhost es]# sysctl -p
vm.max_map_count = 655360

2.7 安装jdk环境

//上传jdk安装包
[root@localhost src]# ls
debug  elasticsearch-6.8.20.tar.gz  jdk-8u131-linux-x64.tar.gz  kernels

//解压安装包
[root@localhost src]# tar xf jdk-8u131-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/

//添加环境变量
[root@localhost src]# vim /etc/profile
末尾添加
 78 #JAVA_HOME
 79 export JAVA_HOME=/usr/local/java
 80 #JRE_HOME
 81 export JRE_HOME=/usr/local/java/jre
 82 #CALSSPATH
 83 export CLASSPATH=$CLASSPATH:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
 84 #PATH
 85 export PATH=$PATH:${JAVA_HOME}/bin:${JRE_HOME}/bin

//重命名
[root@localhost ~]# mv /usr/local/jdk1.8.0_131/ /usr/local/java
[root@localhost ~]# source /etc/profile
[root@localhost ~]# java -version
java version "1.8.0_131"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_131-b11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.131-b11, mixed mode)

2.8 切换es用户启动数据库

[root@localhost ~]# su es
[es@localhost root]$ /usr/local/es/elasticsearch-6.8.20/bin/elasticsearch &

2.9 systemctl管理

2.10 访问

用浏览器访问ip:9200（安装的设备9200端口），看到如下的说明安装成功：

3. kibana

3.1 kibana介绍

Kibana是一个开源的分析与可视化平台，设计出来用于和Elasticsearch一起使用的。你可以用kibana搜索、查看存放在Elasticsearch中的数据。Kibana与Elasticsearch的交互方式是各种不同的图表、表格、地图等，直观的展示数据，从而达到高级的数据分析与可视化的目的。
Elasticsearch、Logstash和Kibana这三个技术就是我们常说的ELK技术栈，可以说这三个技术的组合是大数据领域中一个很巧妙的设计。一种很典型的MVC思想，模型持久层，视图层和控制层。Logstash担任控制层的角色，负责搜集和过滤数据。Elasticsearch担任数据持久层的角色，负责储存数据。而我们这章的主题Kibana担任视图层角色，拥有各种维度的查询和分析，并使用图形化的界面展示存放在Elasticsearch中的数据。

3.2 安装kibana

官网下载地址：
https://www.elastic.co/cn/downloads/past-releases#kibana

3.3 上传安装包

//使用rz命令或者xftp上传
[root@localhost src]# ls
debug  elasticsearch-6.8.20.tar.gz  jdk-8u131-linux-x64.tar.gz  kernels  kibana-6.8.20-linux-x86_64.tar.gz

3.4 解压文件

[root@localhost src]# tar xf kibana-6.8.20-linux-x86_64.tar.gz -C /usr/local/

3.5 修改配置文件

//下列的序号为行号
[root@localhost src]# vim /usr/local/kibana-6.8.20-linux-x86_64/config/kibana.yml
7 server.host: "192.168.5.55"                           //ES服务器主机地址
28 elasticsearch.hosts: ["http://192.168.5.55:9200"]    //ES服务器地址

3.6 启动

[root@localhost src]# cd /usr/local/kibana-6.8.20-linux-x86_64/
[root@localhost kibana-6.8.20-linux-x86_64]# ./bin/kibana &

3.7 浏览器访问

http://192.168.5.55:5601/app/kibana

4. Elasticsearch高可用集群

4.1 ES是如何解决高并发

ES是一个分布式全文检索框架，隐藏了复杂的处理机制，核心内容 分片机制、集群发现、分片负载请求路由。

4.2 ES基本概念名词

Cluster

代表一个集群，集群中有多个节点，其中有一个为主节点，这个主节点是可以通过选举产生的，主从节点是对于集群内部来说的。es的一个概念就是去中心化，字面上理解就是无中心节点，这是对于集群外部来说的，因为从外部来看es集群，在逻辑上是个整体，你与任何一个节点的通信和与整个es集群通信是等价的。

Shards

代表索引分片，es可以把一个完整的索引分成多个分片，这样的好处是可以把一个大的索引拆分成多个，分布到不同的节点上。构成分布式搜索。分片的数量只能在索引创建前指定，并且索引创建后不能更改

replicas

代表索引副本，es可以设置多个索引的副本，副本的作用一是提高系统的容错性，当某个节点某个分片损坏或丢失时可以从副本中恢复。二是提高es的查询效率，es会自动对搜索请求进行负载均衡。

Recovery

代表数据恢复或叫数据重新分布，es在有节点加入或退出时会根据机器的负载对索引分片进行重新分配，挂掉的节点重新启动时也会进行数据恢复。

4.3 ES为什么要实现集群

ES集群中索引可能由多个分片构成，并且每个分片可以拥有多个副本。通过将一个单独的索引分为多个分片，我们可以处理不能在一个单一的服务器上面运行的大型索引，简单的说就是索引的大小过大，导致效率问题。不能运行的原因可能是内存也可能是存储。由于每个分片可以有多个副本，通过将副本分配到多个服务器，可以提高查询的负载能力。

ES集群核心原理分析：

1. 每个索引会被分成多个分片shards进行存储，默认创建索引是分配5个分片进行存储。
   每个分片都会分布式部署在多个不同的节点上进行部署，该分片成为primary shards。
   注意：索引的主分片primary shards定义好后，后面不能做修改。

2. 为了实现高可用数据的高可用，主分片可以有对应的备分片replics shards，replic shards分片承载了负责容错、以及请求的负载均衡。

注意: 每一个主分片为了实现高可用，都会有自己对应的备分片，主分片对应的备分片不能存放同一台服务器上（单台ES没有备用分片的）。主分片primary shards可以和其他replics shards存放在同一个node节点上。
在往主分片服务器存放数据时候，会对应实时同步到备用分片服务器：

但是查询时候，所有（主、备）都进行查询。

主的可以存放副的：

Node1 ：P1+P2+R3组成了完整 的数据！ 分布式存储

ES核心存放的核心数据是索引!
如果ES实现了集群的话，会将单台服务器节点的索引文件使用分片技术，分布式存放在多个不同的物理机器上。
分片就是将数据拆分成多台节点进行存放
在ES分片技术中，分为主（primary）分片、副(replicas)分片。这样做是为了容错性

5. 高可用ES集群部署

5.1 环境说明

系统环境：
[es@localhost root]$ cat /etc/redhat-release 
CentOS Linux release 7.8.2003 (Core)

主机：

IP地址	节点	数据库版本	可视化工具
192.168.5.55	node1（主）	elasticsearch-6.8.20	kibana-6.8.20
192.168.5.56	node2	elasticsearch-6.8.20
192.168.5.100	node3	elasticsearch-6.8.20

5.2 安装过程

需要准备好三台主机已经安装好ES数据库，安装的过程请查看目录第二节
注：关闭防火墙

5.3 修改配置文件

修改192.168.5.55配置文件
[root@localhost config]# pwd
/usr/local/es/elasticsearch-6.8.20/config
[root@localhost config]# vim elasticsearch.yml
注：前面的序号为行号，标记多少行

前面省略……
17 cluster.name: myes   //集群名称，保证三台集群名字相同
23 node.name: node-1   //当前节点名称，集群内节点名字不能相同
33 path.data: /var/es/data //数据存放目录
37 path.logs: /var/es/log  //日志存放目录
55 network.host: 0.0.0.0   //主机  
59 http.port: 9200        //端口号
68 discovery.zen.ping.unicast.hosts: ["192.168.5.55", "192.168.5.56","192.168.5.100"]  //多个服务集群ip
72 discovery.zen.minimum_master_nodes: 1   //最少主节点数量
89 bootstrap.memory_lock: false     //添加以下两行，开放网络权限
90 bootstrap.system_call_filter: false

剩下的两台利用scp命令远程覆盖配置文件
注意：记得修改节点名称，集群内节点名字不能相同
[root@localhost ~]# cd /usr/local/es/elasticsearch-6.8.20/config/
[root@localhostconfig]# scp elasticsearch.yml [email protected]:/usr/local/es/  
elasticsearch-6.8.20/config/

5.4 启动es数据库

三台依次启动
[root@localhost config]# su es
[es@localhost config]$ /usr/local/es/elasticsearch-6.8.20/bin/elasticsearch &

5.5 集群测试

通过浏览器访问如下地址查看集群启动状态
192.168.5.55:9200/_cat/health?v

//查看集群信息
[root@localhost config]# curl 192.168.5.55:9200/_cat/nodes
192.168.5.56  14 96 1 0.05 0.15 0.13 mdi - node-2
192.168.5.100 14 90 0 0.00 0.06 0.06 mdi - node-3
192.168.5.55  23 97 2 0.00 0.04 0.05 mdi * node-1  带*号表示主节点

//检查分片是否正常

 [root@localhost ~]# curl 192.168.5.55:9200/_cat/shards
.kibana_task_manager            0 p STARTED     2   6.8kb 192.168.5.55  node-1
.kibana_task_manager            0 r STARTED     2   6.8kb 192.168.5.56  node-2
.kibana_1                       0 p STARTED     4  19.8kb 192.168.5.56  node-2
.kibana_1                       0 r STARTED     4  19.8kb 192.168.5.100 node-3
.monitoring-kibana-6-2023.05.15 0 p STARTED  2194 747.9kb 192.168.5.55  node-1
.monitoring-kibana-6-2023.05.15 0 r STARTED  2194 680.4kb 192.168.5.100 node-3
.monitoring-kibana-6-2023.05.12 0 p STARTED  1180   420kb 192.168.5.56  node-2
.monitoring-kibana-6-2023.05.12 0 r STARTED  1180   420kb 192.168.5.100 node-3
.monitoring-es-6-2023.05.15     0 p STARTED 28065    14mb 192.168.5.55  node-1
.monitoring-es-6-2023.05.15     0 r STARTED 28065    14mb 192.168.5.56  node-2
.monitoring-es-6-2023.05.12     0 p STARTED 11490   5.6mb 192.168.5.55  node-1
.monitoring-es-6-2023.05.12     0 r STARTED 11490   5.6mb 192.168.5.100 node-3

P 表示primar shard 主分片，前面的数字表示分片数量
R 表示 replica shard 副本分片

5.6 验证ES集群故障转移

注意实心星号的是主节点，我们尝试将 192.168.5.55 节点服务关闭，验证，主节点是否进行重新选举，并再次启动 192.168.5.55，看看是否变成候选节点：
[root@localhost ~]# ps -ef | grep /usr/local/es/ela
[root@localhost ~]# kill -9 3184

[es@localhost config]$ curl 192.168.5.56:9200/_cat/nodes
192.168.5.56  21 96 1 0.03 0.02 0.05 mdi - node-2
192.168.5.100 24 95 1 0.30 0.10 0.07 mdi * node-3

发现 192.168.5.100变成了主节点，然后启动 192.168.5.55，验证其是否变成了候选节点
[root@localhost ~]# curl 192.168.5.55:9200/_cat/nodes
192.168.5.100 27 94 2 0.08 0.08 0.07 mdi * node-3
192.168.5.55  26 96 1 0.97 0.25 0.12 mdi - node-1
192.168.5.56  22 96 1 0.03 0.03 0.05 mdi - node-2

6. 配置kibana监控集群

6.1 修改配置文件

安装过程请查看目录第三部分

修改配置kibana配置文件
[root@localhost ~]# vim /usr/local/kibana-6.8.20-linux-x86_64/config/kibana.yml
7 server.host: "0.0.0.0"  //服务器主机地址
//集群ip端口号
28 elasticsearch.hosts: ["http://192.168.5.55:9200","http://192.168.5.56:9200",
"http://192.168.5.100:9200"]

[root@localhost ~]# cd /usr/local/kibana-6.8.20-linux-x86_64/bin/
[root@localhost bin]# ./bin/kibana &

6.2 访问

成功监控到整个集群

6.3 验证分片

三个节点正常的时候下面显示是16个分片
Node1：5个
Node2: 6个
Node3：5个

模拟故障：
现在把node1节点关掉，正常应该是node1节点的五个分片会重新分配给剩下的两个节点，使总数到达16个分片

[root@localhost kibana-6.8.20-linux-x86_64]# netstat –tunlp
[root@localhost kibana-6.8.20-linux-x86_64]# kill -9 2036

验证成功，可以看到node1挂了，剩下的两个节点各自分配了8个分片