微服务实战--基础篇之ES（三）
数据同步
elasticsearch中的酒店数据来自于mysql数据库，因此mysql数据发生改变时，elasticsearch也必须跟着改变，这个就是elasticsearch与mysql之间的数据同步。
思路分析
常见的数据同步方案有三种：
- 同步调用
- 异步通知
- 监听binlog
同步调用
方案一：同步调用
基本步骤如下：
- hotel-demo对外提供接口，用来修改elasticsearch中的数据
- 酒店管理服务在完成数据库操作后，直接调用hotel-demo提供的接口，
异步通知
方案二：异步通知
流程如下：
- hotel-admin对mysql数据库数据完成增、删、改后，发送MQ消息
- hotel-demo监听MQ，接收到消息后完成elasticsearch数据修改
监听binlog
方案三：监听binlog
流程如下：
- 给mysql开启binlog功能
- mysql完成增、删、改操作都会记录在binlog中
- hotel-demo基于canal监听binlog变化，实时更新elasticsearch中的内容
选择
方式一：同步调用
- 优点：实现简单，粗暴
- 缺点：业务耦合度高
方式二：异步通知
- 优点：低耦合，实现难度一般
- 缺点：依赖mq的可靠性
方式三：监听binlog
- 优点：完全解除服务间耦合
- 缺点：开启binlog增加数据库负担、实现复杂度高
实现数据同步
思路
利用课前资料提供的hotel-admin项目作为酒店管理的微服务。当酒店数据发生增、删、改时，要求对elasticsearch中数据也要完成相同操作。
步骤：
- 导入课前资料提供的hotel-admin项目，启动并测试酒店数据的CRUD
- 声明exchange、queue、RoutingKey
- 在hotel-admin中的增、删、改业务中完成消息发送
- 在hotel-demo中完成消息监听，并更新elasticsearch中数据
- 启动并测试数据同步功能
导入demo
导入课前资料提供的hotel-admin项目：
运行后，访问 http://localhost:8099
其中包含了酒店的CRUD功能：
声明交换机、队列
MQ结构如图：
1）引入依赖
在hotel-admin、hotel-demo中引入rabbitmq的依赖：
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-amqpartifactId>
dependency>
2）声明队列交换机名称
在hotel-admin和hotel-demo中的cn.itcast.hotel.constatnts包下新建一个类MqConstants：
package cn.itcast.hotel.constatnts;
public class MqConstants {
/**
* 交换机
*/
public final static String HOTEL_EXCHANGE = "hotel.topic";
/**
* 监听新增和修改的队列
*/
public final static String HOTEL_INSERT_QUEUE = "hotel.insert.queue";
/**
* 监听删除的队列
*/
public final static String HOTEL_DELETE_QUEUE = "hotel.delete.queue";
/**
* 新增或修改的RoutingKey
*/
public final static String HOTEL_INSERT_KEY = "hotel.insert";
/**
* 删除的RoutingKey
*/
public final static String HOTEL_DELETE_KEY = "hotel.delete";
}
3）声明队列交换机
在hotel-demo中，定义配置类，声明队列、交换机：
package cn.itcast.hotel.config;
import cn.itcast.hotel.constants.MqConstants;
import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.amqp.core.TopicExchange;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class MqConfig {
@Bean
public TopicExchange topicExchange(){
return new TopicExchange(MqConstants.HOTEL_EXCHANGE, true, false);
}
@Bean
public Queue insertQueue(){
return new Queue(MqConstants.HOTEL_INSERT_QUEUE, true);
}
@Bean
public Queue deleteQueue(){
return new Queue(MqConstants.HOTEL_DELETE_QUEUE, true);
}
@Bean
public Binding insertQueueBinding(){
return BindingBuilder.bind(insertQueue()).to(topicExchange()).with(MqConstants.HOTEL_INSERT_KEY);
}
@Bean
public Binding deleteQueueBinding(){
return BindingBuilder.bind(deleteQueue()).to(topicExchange()).with(MqConstants.HOTEL_DELETE_KEY);
}
}
发送MQ消息
在hotel-admin中的增、删、改业务中分别发送MQ消息：
接收MQ消息
hotel-demo接收到MQ消息要做的事情包括：
- 新增消息：根据传递的hotel的id查询hotel信息，然后新增一条数据到索引库
- 删除消息：根据传递的hotel的id删除索引库中的一条数据
1）首先在hotel-demo的cn.itcast.hotel.service包下的IHotelService中新增新增、删除业务
void deleteById(Long id);
void insertById(Long id);
2）给hotel-demo中的cn.itcast.hotel.service.impl包下的HotelService中实现业务：
@Override
public void deleteById(Long id) {
try {
// 1.准备Request
DeleteRequest request = new DeleteRequest("hotel", id.toString());
// 2.发送请求
client.delete(request, RequestOptions.DEFAULT);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
@Override
public void insertById(Long id) {
try {
// 0.根据id查询酒店数据
Hotel hotel = getById(id);
// 转换为文档类型
HotelDoc hotelDoc = new HotelDoc(hotel);
// 1.准备Request对象
IndexRequest request = new IndexRequest("hotel").id(hotel.getId().toString());
// 2.准备Json文档
request.source(JSON.toJSONString(hotelDoc), XContentType.JSON);
// 3.发送请求
client.index(request, RequestOptions.DEFAULT);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
3）编写监听器
在hotel-demo中的cn.itcast.hotel.mq包新增一个类：
package cn.itcast.hotel.mq;
import cn.itcast.hotel.constants.MqConstants;
import cn.itcast.hotel.service.IHotelService;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
public class HotelListener {
@Autowired
private IHotelService hotelService;
/**
* 监听酒店新增或修改的业务
* @param id 酒店id
*/
@RabbitListener(queues = MqConstants.HOTEL_INSERT_QUEUE)
public void listenHotelInsertOrUpdate(Long id){
hotelService.insertById(id);
}
/**
* 监听酒店删除的业务
* @param id 酒店id
*/
@RabbitListener(queues = MqConstants.HOTEL_DELETE_QUEUE)
public void listenHotelDelete(Long id){
hotelService.deleteById(id);
}
}
集群
单机的elasticsearch做数据存储，必然面临两个问题：海量数据存储问题、单点故障问题。
- 海量数据存储问题：将索引库从逻辑上拆分为N个分片（shard），存储到多个节点
- 单点故障问题：将分片数据在不同节点备份（replica ）
ES集群相关概念:
- 集群（cluster）：一组拥有共同的 cluster name 的 节点。
- 节点（node) ：集群中的一个 Elasticearch 实例
- 分片（shard）：索引可以被拆分为不同的部分进行存储，称为分片。在集群环境下，一个索引的不同分片可以拆分到不同的节点中解决问题：数据量太大，单点存储量有限的问题。
此处，我们把数据分成3片：shard0、shard1、shard2
- 主分片（Primary shard）：相对于副本分片的定义。
- 副本分片（Replica shard）每个主分片可以有一个或者多个副本，数据和主分片一样。
数据备份可以保证高可用，但是每个分片备份一份，所需要的节点数量就会翻一倍，成本实在是太高了！
为了在高可用和成本间寻求平衡，我们可以这样做：
- 首先对数据分片，存储到不同节点
- 然后对每个分片进行备份，放到对方节点，完成互相备份
这样可以大大减少所需要的服务节点数量，如图，我们以3分片，每个分片备份一份为例：
现在，每个分片都有1个备份，存储在3个节点：
- node0：保存了分片0和1
- node1：保存了分片0和2
- node2：保存了分片1和2
搭建ES集群
参考课前资料的文档：
集群脑裂问题
集群职责划分
elasticsearch中集群节点有不同的职责划分：
默认情况下，集群中的任何一个节点都同时具备上述四种角色。
但是真实的集群一定要将集群职责分离：
- master节点：对CPU要求高，但是内存要求第
- data节点：对CPU和内存要求都高
- coordinating节点：对网络带宽、CPU要求高
职责分离可以让我们根据不同节点的需求分配不同的硬件去部署。而且避免业务之间的互相干扰。
一个典型的es集群职责划分如图：
脑裂问题
脑裂是因为集群中的节点失联导致的。
例如一个集群中，主节点与其它节点失联：
此时，node2和node3认为node1宕机，就会重新选主：
当node3当选后，集群继续对外提供服务，node2和node3自成集群，node1自成集群，两个集群数据不同步，出现数据差异。
当网络恢复后，因为集群中有两个master节点，集群状态的不一致，出现脑裂的情况：
解决脑裂的方案是，要求选票超过 ( eligible节点数量 + 1 ）/ 2 才能当选为主，因此eligible节点数量最好是奇数。对应配置项是discovery.zen.minimum_master_nodes，在es7.0以后，已经成为默认配置，因此一般不会发生脑裂问题
例如：3个节点形成的集群，选票必须超过 （3 + 1） / 2 ，也就是2票。node3得到node2和node3的选票，当选为主。node1只有自己1票，没有当选。集群中依然只有1个主节点，没有出现脑裂。
小结
master eligible节点的作用是什么？
- 参与集群选主
- 主节点可以管理集群状态、管理分片信息、处理创建和删除索引库的请求
data节点的作用是什么？
- 数据的CRUD
coordinator节点的作用是什么？
- 路由请求到其它节点
- 合并查询到的结果，返回给用户
集群分布式存储
当新增文档时，应该保存到不同分片，保证数据均衡，那么coordinating node如何确定数据该存储到哪个分片呢？
分片存储测试
插入三条数据：
测试可以看到，三条数据分别在不同分片：
分片存储原理
elasticsearch会通过hash算法来计算文档应该存储到哪个分片：
说明：
- _routing默认是文档的id
- 算法与分片数量有关，因此索引库一旦创建，分片数量不能修改！
新增文档的流程如下：
解读：
- 1）新增一个id=1的文档
- 2）对id做hash运算，假如得到的是2，则应该存储到shard-2
- 3）shard-2的主分片在node3节点，将数据路由到node3
- 4）保存文档
- 5）同步给shard-2的副本replica-2，在node2节点
- 6）返回结果给coordinating-node节点
集群分布式查询
elasticsearch的查询分成两个阶段：
- scatter phase：分散阶段，coordinating node会把请求分发到每一个分片
- gather phase：聚集阶段，coordinating node汇总data node的搜索结果，并处理为最终结果集返回给用户
集群故障转移
集群的master节点会监控集群中的节点状态，如果发现有节点宕机，会立即将宕机节点的分片数据迁移到其它节点，确保数据安全，这个叫做故障转移。
1）例如一个集群结构如图：
现在，node1是主节点，其它两个节点是从节点。
2）突然，node1发生了故障：
宕机后的第一件事，需要重新选主，例如选中了node2：
node2成为主节点后，会检测集群监控状态，发现：shard-1、shard-0没有副本节点。因此需要将node1上的数据迁移到node2、node3：
