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Elasticsearch?Recovery索引分片分配詳解

更新時間：2022年04月19日 18:12:15 作者：terry01203

這篇文章主要為大家介紹了關(guān)于Elasticsearch的Recovery索引分片分配詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪<BR>

基礎(chǔ)知識點

在Eleasticsearch中recovery指的就是一個索引的分片分配到另外一個節(jié)點的過程；一般在快照恢復(fù)、索引副本數(shù)變更、節(jié)點故障、節(jié)點重啟時發(fā)生。由于master保存整個集群的狀態(tài)信息，因此可以判斷出哪些shard需要做再分配，以及分配到哪個結(jié)點，例如:

如果某個shard主分片在，副分片所在結(jié)點掛了，那么選擇另外一個可用結(jié)點，將副分片分配(allocate)上去，然后進行主從分片的復(fù)制。

如果某個shard的主分片所在結(jié)點掛了，副分片還在，那么將副分片升級為主分片，然后做主從分片復(fù)制。

如果某個shard的主副分片所在結(jié)點都掛了，則暫時無法恢復(fù)，等待持有相關(guān)數(shù)據(jù)的結(jié)點重新加入集群后，從該結(jié)點上恢復(fù)主分片，再選擇另外的結(jié)點復(fù)制副分片。

正常情況下，我們可以通過ES的health的API接口，查看整個集群的健康狀態(tài)和整個集群數(shù)據(jù)的完整性：

狀態(tài)及含義如下：

green: 所有的shard主副分片都是正常的；

yellow: 所有shard的主分片都完好，部分副分片沒有或者不完整，數(shù)據(jù)完整性依然完好；

red: 某些shard的主副分片都沒有了，對應(yīng)的索引數(shù)據(jù)不完整。

recovery過程要消耗額外的資源，CPU、內(nèi)存、結(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬等等。這些額外的資源消耗，有可能會導致集群的服務(wù)性能下降，或者一部分功能暫時不可用。了解一些recovery的過程和相關(guān)的配置參數(shù)，對于減小recovery帶來的資源消耗，加快集群恢復(fù)過程都是很有幫助的。

減少集群Full Restart造成的數(shù)據(jù)來回拷貝

ES集群可能會有整體重啟的情況，比如需要升級硬件、升級操作系統(tǒng)或者升級ES大版本。重啟所有結(jié)點可能帶來的一個問題: 某些結(jié)點可能先于其他結(jié)點加入集群，先加入集群的結(jié)點可能已經(jīng)可以選舉好master，并立即啟動了recovery的過程，由于這個時候整個集群數(shù)據(jù)還不完整，master會指示一些結(jié)點之間相互開始復(fù)制數(shù)據(jù)。那些晚到的結(jié)點，一旦發(fā)現(xiàn)本地的數(shù)據(jù)已經(jīng)被復(fù)制到其他結(jié)點，則直接刪除掉本地“失效”的數(shù)據(jù)。當整個集群恢復(fù)完畢后，數(shù)據(jù)分布不均衡，顯然是不均衡的，master會觸發(fā)rebalance過程，將數(shù)據(jù)在節(jié)點之間挪動。整個過程無謂消耗了大量的網(wǎng)絡(luò)流量；合理設(shè)置recovery相關(guān)參數(shù)則可以防范這種問題的發(fā)生。

gateway.expected_nodes
gateway.expected_master_nodes
gateway.expected_data_nodes

以上三個參數(shù)是說集群里一旦有多少個節(jié)點就立即開始recovery過程。不同之處在于，第一個參數(shù)指的是master或者data都算在內(nèi)，而后面兩個參數(shù)則分指master和data node。

在期待的節(jié)點數(shù)條件滿足之前, recovery過程會等待gateway.recover_after_time (默認5分鐘) 這么長時間，一旦等待超時，則會根據(jù)以下條件判斷是否啟動:

gateway.expected_nodes
gateway.expected_master_nodes
gateway.expected_data_nodes

舉例來說，對于一個有10個data node的集群，如果有以下的設(shè)置:

gateway.expected_data_nodes: 10
gateway.recover_after_time: 5m
gateway.recover_after_data_nodes: 8

那么集群5分鐘以內(nèi)10個data node都加入了，或者5分鐘以后8個以上的data node加入了，都會立即啟動recovery過程。

減少主副本之間的數(shù)據(jù)復(fù)制

如果不是full restart，而是重啟單個data node，仍然會造成數(shù)據(jù)在不同結(jié)點之間來回復(fù)制。為避免這個問題，可以在重啟之前，先關(guān)閉集群的shard allocation:

然后在節(jié)點重啟完成加入集群后，再重新打開:

這樣在節(jié)點重啟完成后，盡量多的從本地直接恢復(fù)數(shù)據(jù)。

但是在ES1.6版本之前，即使做了以上措施，仍然會發(fā)現(xiàn)有大量主副本之間的數(shù)據(jù)拷貝。從表面去看，這點很讓人不能理解。

主副本數(shù)據(jù)完全一致，ES應(yīng)該直接從副本本地恢復(fù)數(shù)據(jù)就好了，為什么要重新從主片再復(fù)制一遍呢？原因在于recovery是簡單對比主副本的segment file來判斷哪些數(shù)據(jù)一致可以本地恢復(fù)，哪些不一致需要遠端拷貝的。

而不同節(jié)點的segment merge是完全獨立運行的，可能導致主副本merge的深度不完全一樣，從而造成即使文檔集完全一樣，產(chǎn)生的segment file卻不完全一樣。

為了解決這個問題，ES1.6版本以后加入了synced flush的新特性。對于5分鐘沒有更新過的shard，會自動synced flush一下，實質(zhì)是為對應(yīng)的shard加了一個synced flush ID。這樣當重啟節(jié)點的時候，先對比一下shard的synced flush ID，就可以知道兩個shard是否完全相同，避免了不必要的segment file拷貝，極大加快了冷索引的恢復(fù)速度。

需要注意的是synced flush只對冷索引有效，對于熱索引（5分鐘內(nèi)有更新的索引）沒有作用。如果重啟的結(jié)點包含有熱索引，那么還是免不了大量的文件拷貝

。因此在重啟一個結(jié)點之前，最好按照以下步驟執(zhí)行，recovery幾乎可以瞬間完成:

暫停數(shù)據(jù)寫入程序
關(guān)閉集群shard allocation
手動執(zhí)行POST /_flush/synced
重啟節(jié)點
重新開啟集群shard allocation
等待recovery完成，集群health status變成green
重新開啟數(shù)據(jù)寫入程序

特大熱索引為何恢復(fù)慢

對于冷索引，由于數(shù)據(jù)不再更新，利用synced flush特性，可以快速直接從本地恢復(fù)數(shù)據(jù)。而對于熱索引，特別是shard很大的熱索引，;除了synced flush派不上用場需要大量跨節(jié)點拷貝segment file以外，translog recovery是導致慢的更重要的原因。

從主片恢復(fù)數(shù)據(jù)到副片需要經(jīng)歷3個階段:

對主片上的segment file做一個快照，然后拷貝到復(fù)制片分配到的結(jié)點。數(shù)據(jù)拷貝期間，不會阻塞索引請求，新增索引操作記錄到translog里。
對translog做一個快照，此快照包含第一階段新增的索引請求，然后重放快照里的索引操作。此階段仍然不阻塞索引請求，新增索引操作記錄到translog里。
為了能達到主副片完全同步，阻塞掉新索引請求，然后重放階段二新增的translog操作。

可見，在recovery完成之前，translog是不能夠被清除掉的（禁用掉正常運作期間后臺的flush操作）。

如果shard比較大，第一階段耗時很長，會導致此階段產(chǎn)生的translog很大。重放translog比起簡單的文件拷貝耗時要長得多，因此第二階段的translog耗時也會顯著增加。

等到第三階段，需要重放的translog可能會比第二階段還要多。而第三階段是會阻塞新索引寫入的，在對寫入實時性要求很高的場合，就會非常影響用戶體驗。

因此，要加快大的熱索引恢復(fù)速度，最好的方式是遵從上一節(jié)提到的方法: 暫停新數(shù)據(jù)寫入，手動sync flush，等待數(shù)據(jù)恢復(fù)完成后，重新開啟數(shù)據(jù)寫入，這樣可以將數(shù)據(jù)延遲影響可以降到最低。

萬一遇到Recovery慢，想知道進度怎么辦呢？ CAT Recovery API可以顯示詳細的recovery各個階段的狀態(tài)。這個API怎么用就不在這里贅述了，參考: CAT Recovery。