【搜索分析引擎】Elasticsearch

Elasticsearch（简称ES）是一个分布式、可扩展、实时的搜索与数据分析引擎，它基于Apache Lucene构建，提供了全文搜索、结构化搜索、数据分析、复杂的语言处理、地理位置和对象间关联关系等多种功能。

一、Elasticsearch的核心特性

1. 分布式架构：

   • Elasticsearch可以在多个服务器上运行，支持水平扩展，能够处理大规模数据。
   • 它能够自动在服务器之间进行负载均衡，确保数据的高可用性和系统的稳定性。

2. 高性能：

   • 利用Lucene的倒排索引技术，在大规模数据下提供快速的搜索和分析能力。
   • 实时索引和搜索功能，确保数据写入后立即可进行搜索。

3. 多语言支持：

   • 支持多种编程语言的客户端，包括Java、Python、PHP、JavaScript等，便于开发者与Elasticsearch进行交互。

4. RESTful API：

   • 提供了RESTful API，使得用户可以使用HTTP请求进行索引、搜索、分析等操作，便于集成和调用。

5. 丰富的查询方式：

   • 支持全文搜索、精确匹配、范围查询、模糊查询、聚合等多种查询方式，满足不同场景下的需求。

6. 可扩展性：

   • 随着业务需求的变化，Elasticsearch可以灵活增加资源，实现无缝扩展。

7. 高可用性：

   • 在硬件故障或节点故障的情况下，具有容错能力，能够保持数据的完整性和服务的可用性。

二、Elasticsearch的应用场景

1. 全文搜索：

   • 网站、电商平台、在线文档库等场景，通过Elasticsearch实现复杂的搜索需求，如支持同义词查询、拼写纠正、权重调整等。

2. 日志分析：

   • 结合Logstash和Kibana（ELK Stack），构建强大的日志分析平台，实现实时日志监控、运维管理、安全审计、业务监控等功能。

3. 数据分析：

   • 作为分布式的数据分析引擎，Elasticsearch能够处理大规模数据的聚合操作，支持实时分析，在商业智能(BI)、市场趋势分析、用户行为分析等领域有着广泛的应用。

4. 地理位置搜索：

   • 支持基于地理位置的数据索引和查询，包括地理坐标数据的存储、地理形状的搜索等，在地图服务、位置搜索、物流跟踪、地理信息系统(GIS)等应用场景中非常有用。

5. 个性化推荐：

   • 通过分析用户的行为数据、搜索历史等信息，构建个性化推荐系统，在电商、新闻媒体、社交网络等领域实现内容或产品的实时推荐。

6. 元数据管理：

   • 用于管理大量的元数据和内容，如数字资产管理(DAM)、内容管理系统(CMS)，高效索引和查询能力使用户能够快速检索到所需资源。

三、Elasticsearch的优缺点

优点：

• 高性能：基于Lucene的倒排索引技术，提供快速搜索和分析能力。
• 分布式架构：支持水平扩展，能够处理大规模数据。
• 实时性：支持实时索引和搜索，满足快速响应需求。
• 丰富的查询方式：支持多种查询方式，满足不同场景需求。
• 高可用性：具有容错能力，确保数据和服务的高可用性。

缺点：

• 复杂度较高：对于初学者来说，Elasticsearch的配置和使用可能具有一定的复杂度。
• 资源消耗：在处理大规模数据时，Elasticsearch需要消耗较多的计算资源和存储资源。

四、搜索引擎的基本原理

搜索引擎组成

通常搜索引擎包括了数据采集模块、文本分析模块、索引存储模块、搜索模块等。

• 数据采集模块：负责采集需要搜索的数据源；
• 文本分析模块：把结构化数据中的长文本切分成有实际意义的词；
• 索引存储模块：将数据采集模块写入的数据按定义好的结构写入索引，保存每个词在索引中的文档编号以及它们出现在文档中的位置；
• 搜索模块的功能是根据用户输入的查询文本找到索引中匹配的文档，相关度越高的文档排名越靠前；
  

倒排索引

• 倒排索引就是对每个词汇记录出现过在这些词的文档，并且一般还会记录词汇的出现位置、出现频率等。这样在进行全文搜索时，不用遍历每个文档是否出现过目标词汇，可以直接拿到包含目标词汇的文档；
• 文档在被写入ES时，ES就会对文本进行分词并建立倒排索引，从而查询时可以很方便地根据目标关键词找到相应的文档；
• 倒排索引的缺点是需要一定的存储空间，并且写入数据时需要重新构建；
  

五、Elasticsearch和Kibana的安装

拉取镜像

docker pull elasticsearch:7.4.2  //存储和检索数据
docker pull kibana:7.4.2		 //可视化检索数据

创建挂载目录

mkdir -p /mydata/elasticsearch/config
mkdir -p /mydata/elasticsearch/data
// 任何远程机器都能访问es
echo "http.host: 0.0.0.0" >> /mydata/elasticsearch/config/elasticsearch.yml
chmod -R 777 /mydata/elasticsearch/ 改变文件权限

创建elasticsearch容器实例

docker run -d -p 9200:9200 -p 9300:9300 \
--restart=always \
-e "discovery.type=single-node" \
-e ES_JAVA_OPTS="-Xms64m -Xmx512m" \
-v /mydata/elasticsearch/config/elasticsearch.yml:/usr/share/elasticsearch/config/elasticsearch.yml \
-v /mydata/elasticsearch/data:/usr/share/elasticsearch/data \
-v /mydata/elasticsearch/plugins:/usr/share/elasticsearch/plugins \
--name elasticsearch elasticsearch:7.4.2

命令解释：
-e “discovery.type=single-node”：使es单节点运行
-e ES_JAVA_OPTS=“-Xms64m -Xmx512m”：设置es占用的内存

开放对应的端口

firewall-cmd --zone=public --add-port=9200/tcp --permanent
firewall-cmd --zone=public --add-port=9300/tcp --permanent
systemctl restart firewalld.service
firewall-cmd --zone=public --query-port=9200/tcp

访问9200端口测试

创建kibana容器实例

docker run -d -p 5601:5601 \
--restart=always \
-e ELASTICSEARCH_HOSTS=http://192.168.26.160:9200 \
--name kibana \
kibana:7.4.2

开放对应端口

firewall-cmd --zone=public --add-port=5601/tcp --permanent
systemctl restart firewalld.service

访问对应的5601端口

六、概念

文档

elasticsearch是面向文档存储的，可以是数据库中的一条商品数据，一个订单信息。

文档数据会被序列化为json格式后存储在elasticsearch中。

索引

索引（index）：相同类型的文档的集合

映射（mapping）：索引中文档的字段约束信息，类似表的结构约束

概念对比

应用

MySQL：擅长事物类型操作，可以确保数据的安全和一致性

Elaticsearch：擅长海量数据的搜索，分析，计算

总结
文档：一条数据就是一个文档，es中是Json格式

字段：Json文档中的字段

索引：同类型文档的集合

映射：索引中文档的约束，比如字段名称，类型

elasticaserch与数据库的关系：

• 数据库负责事物类型操作
• elasticsearch负责海量数据的搜索，分析，计算

七、入门操作

_cat

GET /_cat/nodes：查看所有节点

GET /_cat/health：查看 es 健康状况

GET /_cat/master：查看主节点

GET /_cat/indices：查看所有索引

​ 相当于Mysql数据库的show databases

PUT&POST新增数据

PUT 和 POST 都可以， POST 新增。如果不指定 id，会自动生成 id。指定 id 就会修改这个数据，并新增版本号 。

PUT 可以新增可以修改。PUT 必须指定 id；由于 PUT 需要指定 id，我们一般都用来做修改操作，不指定 id 会报错。

保存一个数据，保存在哪个索引的哪个类型下，指定用哪个唯一标识 PUT customer/external/1；

在 customer 索引下的 external 类型下保存 1 号数据为

POST /customer/external/1

保存的数据

{ 
    "name": "zhangsan"
}

如果当前索引不存在就会自动创建：

PUT&POST修改数据

POST /customer/external/1/_update

{
    "doc": {
        "name": "lisi"
    }
}

此种方式会查询数据，如果相同不允许修改

POST /customer/external/1/

{
    "name": "zhangsan"
}

PUT /customer/external/1/

{
    "name": "zhangsan"
}

GET查询数据

GET /索引/类型/数据id

结果：

{
    "_index": "customer",//在哪个索引 
    "_type": "external",//在哪个类型
    "_id": "1", //记录 id
    "_version": 6,//版本号
    "_seq_no": 5,//并发控制字段，每次更新就会+1，用来做乐观锁
    "_primary_term": 1,//同上，主分片重新分配，如重启，就会变化
    "found": true,  //查询是否成功
    "_source": {    //真正的内容
        "name": "zhangsan"
    }
}

DELETE删除数据

DELETE /customer/external/1

bulk批量操作

POST /customer/external/_bulk

{"index":{"_id":"1"}}
{"name":"John Doe"}
{"index":{"_id":"2"}}
{"name":"Jane Doe"}

语法格式：

{ action: { metadata }}\n
{ request body }\n
{ action: { metadata }}\n
{ request body }\n

切换到kibana的Dev Tools指定命令

乐观锁字段

对应GET的查询结果，其中有一个字段_sep_no，其为了是进行并发控制，当修改数据后，对应的_sep_no版本就会更改。

实现方式：

更新携带 ?if_seq_no=*&if_primary_term=1

​ 再次指定_sep_no为相同值将不会生效

参考

高性能分布式搜索引擎Elasticsearch
Elasticsearch搜索引擎
搜索引擎——Elasticsearch