2022-11-14

一. 知识储备

1.0 什么是ES

Elasticsearch 是一个高度可扩展的开源全文搜索和分析引擎。它可以近乎实时地快速存储、搜索和 分析大量数据。它通常用作支持具有复杂搜索功能和要求的应用程序的底层引擎/技术。

Elasticsearch是一个可实时的分布式存储、搜索、分析大量数据的引擎

  • Index:Elasticsearch的Index相当于数据库的Table

  • Type:这个在新的Elasticsearch版本已经废除(在以前的Elasticsearch版本,一个Index下支持多个Type--有点类似于消息队列一个topic下多个group的概念)

  • Document:Document相当于数据库的一行记录

  • Field:相当于数据库的Column的概念

  • Mapping:相当于数据库的Schema的概念

  • DSL:相当于数据库的SQL(给我们读取Elasticsearch数据的API)

1.1字段类型

1.字符串:text和keyword,text会被分词器解析, 生成倒排索引, 支持模糊、精确查询, 不用于排序, 很少用于聚合。keyword不进行分词,直接索引, 支持模糊、精确查询, 支持聚合。

2. 数值类型:byte, short, integer, long,浮点数:float, half_float, scaled_float, double

3. Object类型:Json嵌套json格式,ES索引的时候会扁平化

4. date类型

5. array类型

6. ip类型,range类型

7. nested类型,是一个数组,数组里面是对象

1.2 各类查询

1.2.1 match:模糊搜索,入参会被分词

1.2.2 term:精确查找,入参不会被分词

1.2.3 match_parse: .........

详情参考:https://www.jianshu.com/p/2156335257b6,讲得非常好

1.3 数据结构

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倒排索引,存入ES的字段会被分词,然后构建倒排索引。

分词存在termDictionary,文档id存在posting中。由于Term Dictionary的词实在太多了,不可能把Term Dictionary所有的词都放在内存中,于是Elasticsearch还抽了一层叫做Term Index,这层只存储 部分 词的前缀,Term Index会存在内存中(检索会特别快),在内存中是以FST(Finite State Transducers)的形式保存的,其特点是非常节省内存。

具体参考:https://cdn.modb.pro/db/115165

1.4 数据写入

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1.5.查询过程

  • 客户端请求发送到集群的某个节点上。集群上的每个节点都是coordinate node (协调节点)

  • 然后协调节点将搜索的请求转发到所有分片上(主分片和副本分片都行)

  • 每个分片将自己搜索出的结果(doc id) 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。

  • 接着由协调节点根据 doc id 去各个节点上拉取实际的 document 数据,最终返回给客户端。

一个查询语句究竟具有什么样的行为和得到什么结果,主要取决于它到底是处Query还是Filter。两者有很大区别,我们来看下:

Query context 查询上下文这种语句在执行时既要计算文档是否匹配,还要计算文档相对于其他文档的匹配度有多高,匹配度越高,_score 分数就越高

Filter context 过滤上下文 过滤上下文中的语句在执行时只关心文档是否和查询匹配,不会计算匹配度,也就是得分。

1.6.倒排索引查询

  1. 通过 Term Index 数据(.tip文件)中的 StartFP 获取指定字段的 FST

  2. 通过 FST 找到指定 Term 在 Term Dictionary(.tim 文件)可能存在的 Block

  3. 将对应 Block 加载内存,遍历 Block 中的 Entry,通过后缀(Suffix)判断是否存在指定 Term

  4. 存在则通过 Entry 的 TermStat 数据中各个文件的 FP 获取 Posting 数据

  5. 如果需要获取 Term 对应的所有 DocId 则直接遍历 TermFreqs,如果获取指定 DocId 数据则通过 SkipData 快速跳转

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具体参考:https://zhuanlan.zhihu.com/p/395787179

1.7.监控指标

参考:https://blog.csdn.net/pangyemeng/article/details/77524332

二. 查询分析

查询条件:所有自选股票通过stock字段match,通过tags字段嵌套match,查询出来的结果取并集。这个并集用sortkey降序排列,且必需sortkey大于某个值,取前面20条数据。

image
  1. 查询是否有缓存,比如{"match": {"stock": "601901"}} 结果会被缓存,然后重复使用吗

不会缓存( Lucene页缓存除外),filter过滤会有缓存(用bitset缓存文档是否匹配)

  1. 嵌套查询的原理是什么,有倒排索引吗

嵌套是ES的增强功能,lucene本身没有,原理是会拆分多个文档存储。性能较差,高性能场景不建议使用。

  1. 查询传进来的自选股票数量最大多少,是否可以控制在一个范围

should条件过多,查询也会比较慢,需要控制要查询的自选股票数

  1. range查询是否需要回表才能过滤

现在需要,可以把sortkey创建在索引里

  1. 分页查询的话,每一个分片应该查询多少数据

每一页都会返回20条数据,汇总之后排序再取前20条

  1. 排序是在哪执行的,每个分片还是调度者。

排序在每个分片上会执行,总体的时候还会执行一遍

数据是:stock,content都是text类型。tags是nested类型

image

三. 对外沟通

  1. ES能够直接TO C吗,可以承接多大的流量(目前我们只能抗400QPS),ES集群需要什么样的配置(目前我们是3台物理机(16C 32G 1TB),每台物理机部署2个节点,总共6个节点,一个备份)(master,数据节点,协调节点,预处理节点)

ES可以直接对外提高服务,对于索引的创建和数据查询需要谨慎设计,美团地图搜索大约能够承载3WQPS的查询。

  1. 目前的数据体量,千万级数据(新闻,投研,公告),单条数据最大10M,一般可能100KB。

  2. ES查询运行的原理是什么,有类似mysql的 cache buffer吗,如果内存没有,磁盘搜索快吗。

lucene会有页缓存,如果使用filter会有bitset缓存。

  1. ES query查询和filter查询的区别,为什么网上说filter查询可以用到缓存,这个缓存是如何更新的呢

query:是会计算doc对搜索条件的relevance score,还会根据这个score去排序

filter:只是简单过滤出想要的数据,不计算relevance score,也不排序。更新或者删除文档会更新缓存。

  1. ES集群搭建有哪些常用优化手段(JVM,连接池,分片,备份,linux参数)

建议jvm内存设置成物理内存的一半,一台物理机只部署一个节点。连接池和linux参数采取默认值即可。

四. 总体优化建议

  1. match操作修改为filter操作,因为没有相关性评分需求

  2. 嵌套查询尽可能改成非嵌套模式

  3. ES机器一台物理机只部署一个节点,jvm内存设置成物理内存的一半

  4. sortkey包含在索引里

  5. 控制需要查询的自选股数量

  6. content字段比较大,而且不需要被索引,建议分开创建文档结构存储

  7. 冷热数据分离,举例:一年前的数据从当前索引剥离

  8. 建议使用id进行排序和分页,目前的must条件过滤不掉什么数据

一阶段todo:

@廖佳豪

1. 排序逻辑修改

2. termQuery是filter逻辑吗,到ES的语句是什么样的

@李文水

3.执行计划调查

添加"profile": "true", 可查看执行计划

4.嵌套查询是影响性能吗

嵌套查询与match查询,性能相差一倍。60个自选股用match匹配(80)和nested匹配(150ms)。建议stock字段和tags字段揉合加工到一个字段。

5.自选股分布情况,30个和300个差别多大

性能随着自选股数量增多而恶化,30个自选股耗时300ms,60个自选股耗时600ms。建议自选股数量限制在50个

五. 总体思考&实施建议

目标QPS:1.6W,目前ES可抗400QPS。

<colgroup><col width="128"><col width="133"><col width="244"><col width="287"><col width="154"></colgroup>
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方向

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子方向

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现状

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建议

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备注

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查询语句

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根据标签查询资讯

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query match匹配

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Filter term匹配

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标签匹配思考:

一个标签一定需要匹配一次,只能尽可能减少匹配次数和每一次匹配速度。

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一个标签有2个stock match匹配,一个tags nested匹配

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减少匹配数量,做到一个标签一次匹配

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标签数量最多300个

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300个标签过多,建议控制在50个

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排序分页

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sortkey小于XX,from size模式

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search_after模式

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ES数据结构

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搜索字段定义

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1.Content(contentSegStr) text类型,默认分词器

2.Stock text类型,空格分词器

3.Tags nested类型,tagCode keyword类型,highlight integer类型。

4.sortkey keyword类型

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1.Content(contentSegStr)不要分词

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嵌套结构

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tags为嵌套结构

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性能比非嵌套结构差一倍,建议换成扁平结构

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C端尽量扁平,离线尽量多干活。

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数据隔离

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一个标签可能查询出来上万个文档,但是我们一般可能只需要前面1000个

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冷热数据隔离,建立一个最近1年数据的别名

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