elasticsearch 性能优化

所有的修改都可以在elasticsearch.yml里面修改，也可以通过api来修改。推荐用api比较灵活

1.不同分片之间的数据同步是一个很大的花费，默认是1s同步，如果我们不要求实时性，我们可以执行如下:

$ curl -XPUT 'http://localhost:9200/twitter/' -d '{
    "settings" : {
        "index" : {
         "refresh_interval":"60s"
        }
    }
}'

 此处我们是修改为60s 其实可以改为-1s  这样就是不刷新，我们需要在查询的时候进行一次索引刷新然后再查询，这个嘛就得看你们用户能容忍多少时间长度了。

2.选择正确的存储

       一般来说，如果运行的是64位操作系统，你应该选择mmapfs。如果没有运行64位操作系统，为UNIX系统选择niofs，为Windows系统选择simplefs。如果你可以容忍一个易失的存储，但希望它非常快，可以看看memory存储，它会给你最好的索引访问性能，但需要足够的内存来处理所有索引文件、索引和查询。

3.优化es的线程池 

cache：这是无限制的线程池，为每个传入的请求创建一个线程。

fixed：这是一个有着固定大小的线程池，大小由size属性指定，允许你指定一个队列（使用queue_size属性指定）用来保存请求，直到有一个空闲的线程来执行请求。如果Elasticsearch无法把请求放到队列中（队列满了），该请求将被拒绝。有很多线程池（可以使用type属性指定要配置的线程类型），然而，对于性能来说，最重要的是下面几个。

index：此线程池用于索引和删除操作。它的类型默认为fixed，size默认为可用处理器的数量，队列的size默认为300。
search：此线程池用于搜索和计数请求。它的类型默认为fixed，size默认为可用处理器的数量乘以3，队列的size默认为1000。
suggest：此线程池用于建议器请求。它的类型默认为fixed，size默认为可用处理器的数量，队列的size默认为1000。
get：此线程池用于实时的GET请求。它的类型默认为fixed，size默认为可用处理器的数量，队列的size默认为1000。
bulk：你可以猜到，此线程池用于批量操作。它的类型默认为fixed，size默认为可用处理器的数量，队列的size默认为50。
percolate：此线程池用于预匹配器操作。它的类型默认为fixed，size默认为可用处理器的数量，队列的size默认为1000。

elasticsearch.yml中可以设置 ：

threadpool.index.type: fixed
threadpool.index.size: 100
threadpool.index.queue_size: 500

当然可以restAPI设置

curl -XPUT 'localhost:9200/_cluster/settings' -d '{
    "transient": {
        "threadpool.index.type": "fixed",
        "threadpool.index.size": 100,
        "threadpool.index.queue_size": 500
    }
}'

4.index过于庞大导致es经常奔溃

    es最近老是挂掉，无缘无故，表现症状为 对于大小超过100g的index（5个分片 1e数据量左右）插入超级慢，由于机器资源有限 ，只能想出 将每一天的数据建立一个index+“yyyy-MM-dd” 这样可以有效缓解我们集群的压力，有人会说如果改成这种方案那么之前写的查询岂不是废了，其实很easy，es支持index通配符 比如你之前是logment  现在是logment2015-05-01和logment2015-05-02  现在只需要将查询的代码中index改为 logment* 就ok了 ，而且此法便于删除过期的index 写一个定时任务就ok了 
    我们日志的架构是这样的 logstash(client1) 采集日志到 redis  然后通过 logstash(client2) 从redis转至 elasticsearch ，logstash写入elasticsearch的时候默认就是按照每天来建立索引的 在其配置文件无需指明 index和type 即可。 

    此处会产生一个问题，就是logstash 自动建立索引的时候是根据格林尼治时间来建立的 正正比我们的时间 迟了8小时，我们需要在logstash的lib里面找到event.rb  然后找到 org.joda.time.DateTimeZone.UTC 格林尼治时间  改成 org.joda.time.DateTimeZone.getDefault() （获取本地时间类型 我这边运行就是中国/上海） 即可  话说logstash用的居然是大名鼎鼎的joda 果然是优秀程序 。

5. 采用G1垃圾回收机制代替默认CMS

    这里我不分析cms和g1的细节区别，大内存（超过8g）下G1还是很给力的，亲测有效,用了G1 一周内一次FULLGC 都没有，哈哈

    elasticsearch.in.sh 内 将

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

# Force the JVM to use IPv4 stack if [ "x$ES_USE_IPV4" != "x" ]; then   JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Djava.net.preferIPv4Stack=true" fi   JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -XX:+UseParNewGC" JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -XX:+UseConcMarkSweepGC"   JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75" JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly"

　　替换为

1 2	JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -XX:+UseG1GC" JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -XX:MaxGCPauseMillis=200"

　　大功告成

      顺便说句JVM调优，调优最主要目标:1.就是降低 GC 次数时间；2.降低FULLGC 几率

      PS:优化代码比优化JVM实在多了

6. 清理掉没用的缓存

   回忆之前的问题发现jvm调优对于老年代的回收并没有很显著的效果，随着时间的推移内存还是不够~后来才发现是es cache的问题

　其实集群建立时我们是可以调整每隔节点的缓存比例、类型、者大小的

   

# 锁定内存，不让JVM写入swapping，避免降低ES的性能
bootstrap.mlockall: true
# 缓存类型设置为Soft Reference，只有当内存不够时才会进行回收
index.cache.field.max_size: 50000
index.cache.field.expire: 10m
index.cache.field.type: soft

   但是如果你不想重新配置节点并且重启，你可以做一个定时任务来定时清除cache 

http://10.22.2.201:9200/*/_cache/clear  //清除所有索引的cache，如果对查询有实时性要求，慎用！

   到了晚上资源空闲的时候我们还能合并优化一下索引

http://10.22.2.201:9200/*/_optimize

  

   截止现在我们es集群有38亿左右数据量，比较稳定~ 

Elasticsearch性能优化的最终目的：用户体验爽。
关于爽的定义——著名产品人梁宁曾经说过“人在满足时候的状态叫做愉悦，人不被满足就会难受，就会开始寻求。如果这个人在寻求中，能立刻得到即时满足，这种感觉就是爽！”。
Elasticsearch的爽点就是：快、准、全!
关于Elasticsearch性能优化，阿里、腾讯、京东、携程、滴滴、58等都有过很多深入的实践总结，都是非常好的参考。本文换一个思路，基于Elasticsearch的爽点，进行性能优化相关探讨。

1、集群规划优化实践
1.1 基于目标数据量规划集群
在业务初期，经常被问到的问题，要几个节点的集群，内存、CPU要多大，要不要SSD？
最主要的考虑点是：你的目标存储数据量是多大？可以针对目标数据量反推节点多少。

1.2 要留出容量Buffer
注意：Elasticsearch有三个警戒水位线，磁盘使用率达到85%、90%、95%。
不同警戒水位线会有不同的应急处理策略。
这点，磁盘容量选型中要规划在内。控制在85%之下是合理的。
当然，也可以通过配置做调整。

1.3 ES集群各节点尽量不要和其他业务功能复用一台机器。
除非内存非常大。
举例：普通服务器，安装了ES+Mysql+redis，业务数据量大了之后，势必会出现内存不足等问题。

1.4 磁盘尽量选择SSD
Elasticsearch官方文档肯定推荐SSD，考虑到成本的原因。需要结合业务场景，
如果业务对写入、检索速率有较高的速率要求，建议使用SSD磁盘。
阿里的业务场景，SSD磁盘比机械硬盘的速率提升了5倍。
但要因业务场景而异。

1.5 内存配置要合理
官方建议：堆内存的大小是官方建议是：Min（32GB，机器内存大小/2）。
Medcl和wood大叔都有明确说过，不必要设置32/31GB那么大，建议：热数据设置：26GB，冷数据：31GB。
总体内存大小没有具体要求，但肯定是内容越大，检索性能越好。
经验值供参考：每天200GB+增量数据的业务场景，服务器至少要64GB内存。
除了JVM之外的预留内存要充足，否则也会经常OOM。

1.6 CPU核数不要太小
CPU核数是和ESThread pool关联的。和写入、检索性能都有关联。
建议：16核+。

1.7 超大量级的业务场景，可以考虑跨集群检索
除非业务量级非常大，例如：滴滴、携程的PB+的业务场景，否则基本不太需要跨集群检索。

1.8 集群节点个数无需奇数
ES内部维护集群通信，不是基于zookeeper的分发部署机制，所以，无需奇数。
但是discovery.zen.minimum_master_nodes的值要设置为：候选主节点的个数/2+1，才能有效避免脑裂。

1.9 节点类型优化分配
集群节点数：<=3，建议：所有节点的master：true， data：true。既是主节点也是路由节点。
集群节点数：>3, 根据业务场景需要，建议：逐步独立出Master节点和协调/路由节点。

1.10 建议冷热数据分离
热数据存储SSD和普通历史数据存储机械磁盘，物理上提高检索效率。

2、索引优化实践
Mysql等关系型数据库要分库、分表。Elasticserach的话也要做好充分的考虑。

2.1 设置多少个索引？
建议根据业务场景进行存储。
不同通道类型的数据要分索引存储。举例：知乎采集信息存储到知乎索引；APP采集信息存储到APP索引。

2.2 设置多少分片？
建议根据数据量衡量。
经验值：建议每个分片大小不要超过30GB。

2.3 分片数设置？
建议根据集群节点的个数规模，分片个数建议>=集群节点的个数。
5节点的集群，5个分片就比较合理。
注意：除非reindex操作，分片数是不可以修改的。

2.4副本数设置？
除非你对系统的健壮性有异常高的要求，比如：银行系统。可以考虑2个副本以上。
否则，1个副本足够。
注意：副本数是可以通过配置随时修改的。

2.5不要再在一个索引下创建多个type
即便你是5.X版本，考虑到未来版本升级等后续的可扩展性。
建议：一个索引对应一个type。6.x默认对应_doc，5.x你就直接对应type统一为doc。

2.6 按照日期规划索引
随着业务量的增加，单一索引和数据量激增给的矛盾凸显。
按照日期规划索引是必然选择。
好处1：可以实现历史数据秒删。很对历史索引delete即可。注意：一个索引的话需要借助delete_by_query+force_merge操作，慢且删除不彻底。
好处2：便于冷热数据分开管理，检索最近几天的数据，直接物理上指定对应日期的索引，速度快的一逼！
操作参考：模板使用+rollover API使用。

2.7 务必使用别名
ES不像mysql方面的更改索引名称。使用别名就是一个相对灵活的选择。

3、数据模型优化实践
3.1 不要使用默认的Mapping
默认Mapping的字段类型是系统自动识别的。其中：string类型默认分成：text和keyword两种类型。如果你的业务中不需要分词、检索，仅需要精确匹配，仅设置为keyword即可。
根据业务需要选择合适的类型，有利于节省空间和提升精度，如：浮点型的选择。

3.2 Mapping各字段的选型流程

3.3 选择合理的分词器
常见的开源中文分词器包括：ik分词器、ansj分词器、hanlp分词器、结巴分词器、海量分词器、“ElasticSearch最全分词器比较及使用方法” 搜索可查看对比效果。
如果选择ik，建议使用ik_max_word。因为：粗粒度的分词结果基本包含细粒度ik_smart的结果。

3.4 date、long、还是keyword
根据业务需要，如果需要基于时间轴做分析，必须date类型；
如果仅需要秒级返回，建议使用keyword。

4、数据写入优化实践
4.1 要不要秒级响应？
Elasticsearch近实时的本质是：最快1s写入的数据可以被查询到。
如果refresh_interval设置为1s，势必会产生大量的segment，检索性能会受到影响。
所以，非实时的场景可以调大，设置为30s，甚至-1。

4.2 减少副本，提升写入性能。
写入前，副本数设置为0，
写入后，副本数设置为原来值。

4.3 能批量就不单条写入
批量接口为bulk，批量的大小要结合队列的大小，而队列大小和线程池大小、机器的cpu核数。

4.4 禁用swap
在Linux系统上，通过运行以下命令临时禁用交换：

sudo swapoff -a
1
5、检索聚合优化实战
5.1 禁用 wildcard模糊匹配
数据量级达到TB+甚至更高之后，wildcard在多字段组合的情况下很容易出现卡死，甚至导致集群节点崩溃宕机的情况。
后果不堪设想。
替代方案：
方案一：针对精确度要求高的方案:两套分词器结合，standard和ik结合，使用match_phrase检索。
方案二：针对精确度要求不高的替代方案：建议ik分词，通过match_phrase和slop结合查询。

5.2极小的概率使用match匹配
中文match匹配显然结果是不准确的。很大的业务场景会使用短语匹配“match_phrase"。
match_phrase结合合理的分词词典、词库，会使得搜索结果精确度更高，避免噪音数据。

5.3 结合业务场景，大量使用filter过滤器
对于不需要使用计算相关度评分的场景，无疑filter缓存机制会使得检索更快。
举例：过滤某邮编号码。

5.3控制返回字段和结果
和mysql查询一样，业务开发中，select * 操作几乎是不必须的。
同理，ES中，_source 返回全部字段也是非必须的。
要通过_source 控制字段的返回，只返回业务相关的字段。
网页正文content，网页快照html_content类似字段的批量返回，可能就是业务上的设计缺陷。
显然，摘要字段应该提前写入，而不是查询content后再截取处理。

5.4 分页深度查询和遍历
分页查询使用：from+size;
遍历使用：scroll；
并行遍历使用：scroll+slice。
斟酌集合业务选型使用。

5.5 聚合Size的合理设置
聚合结果是不精确的。除非你设置size为2的32次幂-1，否则聚合的结果是取每个分片的Top size元素后综合排序后的值。
实际业务场景要求精确反馈结果的要注意。
尽量不要获取全量聚合结果——从业务层面取TopN聚合结果值是非常合理的。因为的确排序靠后的结果值意义不大。

5.6 聚合分页合理实现
聚合结果展示的时，势必面临聚合后分页的问题，而ES官方基于性能原因不支持聚合后分页。
如果需要聚合后分页，需要自开发实现。包含但不限于：
方案一：每次取聚合结果，拿到内存中分页返回。
方案二：scroll结合scroll after集合redis实现。

6、业务优化
让Elasticsearch做它擅长的事情，很显然，它更擅长基于倒排索引进行搜索。
业务层面，用户想最快速度看到自己想要的结果，中间的“字段处理、格式化、标准化”等一堆操作，用户是不关注的。
为了让Elasticsearch更高效的检索，建议：
1）要做足“前戏”
字段抽取、倾向性分析、分类/聚类、相关性判定放在写入ES之前的ETL阶段进行；
2）“睡服”产品经理
产品经理基于各种奇葩业务场景可能会提各种无理需求。
作为技术人员，要“通知以情晓之以理”，给产品经理讲解明白搜索引擎的原理、Elasticsearch的原理，哪些能做，哪些真的“臣妾做不到”。

7、小结
实际业务开发中，公司一般要求又想马儿不吃草，又想马儿飞快跑。
对于Elasticsearch开发也是，硬件资源不足（cpu、内存、磁盘都爆满）几乎没有办法提升性能的。
除了检索聚合，让Elasticsearch做N多相关、不相干的工作，然后得出结论“Elastic也就那样慢，没有想像的快”。
你脑海中是否也有类似的场景浮现呢？
提供相对NB的硬件资源、做好前期的各种准备工作、让Elasticsearch轻装上阵，相信你的Elasticsearch也会飞起来！

下面的这些配置都是针对于Elasticsearch版本大于6.0的服务配置。

配置JVM HEAP MAP
1 $ sudo vim /etc/elasticsearch/jvm.options
2 ""
3 -Xms4g
4 -Xmx4g
5 ""
6 $ sudo systemctl restart elasticsearch.service
参考：https://stackoverflow.com/questions/18132719/how-to-change-elasticsearch-max-memory-size

修改系统允许的最大文件打开数
1 // 使用下面命令然后查看open file的数字
2 $ ulimit -a
3 // 将最大文件打开数调整为20480
4 $ sudo vim /etc/security/limits.conf
5 ""
6 * soft nofile 20480
7 * hard nofile 20480
8 ""
9 $ sudo reboot -h now
最大内存不要超过32G
跨 32G 时，有一个现象，使用更多的内存，比如 40G，效果还不如31G！
https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/guide/master/heap-sizing.html#compressed_oops

heap内存锁定
1 $ sudo vim /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml
2 ""
3 // 让 JVM 启动的时候就 锁定 heap 内存，防止被OS SWAP掉
4 bootstrap.mlockall: true
5 ""
6 $ sudo systemctl restart elasticsearch.service
禁止内存交互
从内存交换到硬盘，会损失执行的速度，所以我们为了速度的提升，可以禁止数据SWAP到硬盘

1 $ sudo vim /etc/fstab
然后注释掉带swap字符串的那一行

清除缓存
$ curl -XPOST "localhost:9200/_cache/clear" -u elastic