一 分片和副本

• 分片特性
  分片存储部分数据，可以分布任意节点上；
  分片在创建索引时指定且不许更改，默认为5个；
  分片有主副之分，四线数据高可用；
  副本分片的数据由主分片同步，提高读取吞吐量；
• 实例操作

集群设置：
node1/node2/node3，且node1为主节点；
创建索引：
PUT test_index
{
  "settings":{
    "number_of_shards":3, ##分片数为3
    "number_of_replicas":1 ##副本数为1
  }
}
分片和副本分布：
node1-p0 r1 node2-p1 r2 node3-p2 r0

• 问题

1-在上述的分布式环境中，增加节点数是否提高test_index的数据容量？
不能，因为只有3个分片，且已经分布在3台节点上，新增节点无法使用；
2-增加副本数是否可以提高test_index的读取吞吐量？
不能，新增的副本依然分布在三个节点上，利用同样资源；
3-建议：
分片数过小，无法通过新增节点实现水平扩容；
分片数过大，导致一个节点上存在多个分片，造成资源浪费；

二 集群状态

• 集群状态
  Green:健康状态，所有主副分片正常分配；
  Yellow:主分片分配正常，但是副本分片分配不正常；
  Red:存在主分片未分配；
• 故障转移

集群设置：
node1/node2/node3，且node1为主节点；
主分片数为3，副本数为1，

故障转移：
1-主副分片分布为：node1-p0 r1 node2-p1 r2 node3-p2 r0,当前集群为Green状态；
2-node1宕机，node2/node3发现node1宕机后，发起master选举，假设node2为新主节点，
此时主副分片分布为：node2-p1 r2 node3-p2 r0，集群为Red状态；
3-由于主分片p0未分配，新主节点node2将node3上的r0副分片提升为主分片p0，
此时主副分片分布为：node2-p1 r2 node3-p2 p0，集群为Yellow状态；
4-node2为p0和p1生成新的副本，
此时主副分片分布为：node2-p1 r2 r0 node3-p2 p0 r1，集群为Green状态；

三 文档分布式存储

• 文档到分片的映射
  文档在分片中尽量分布均匀，充分利用资源；

文档映射算法：
shard = hash(routing) % number_of_primary_shards
1-hash算法保证数据均匀分布在分片中；
2-routing是关键参数，默认是文档id，也可自行指定；
3-算法与主分片数有关，分片数确定后不可更改的原因；

四 脑裂问题

• 脑裂
  同一个集群中两个master，维护不同的cluster state，网络恢复后无法选择正确的master；
• 实例操作

集群设置：
node1/node2/node3，且node1为主节点；
脑裂发生：
1-node1与node2和node3间的网络发生隔离；
2-node2与node3自己选举新主节点node2，node2维护新的cluster state；
3-node1自己组成集群后，更新自己的cluster state；
4-网络恢复后，一个集群两个master，两个cluster state，无法恢复统一；
解决方案：
可选举的master-eligible节点数大于quorum时进行master选举，
quorum = master-eligible/2 + 1
在以上问题中，node1数目小于quorum2，无法进行master选举；
设定discovery.zen.minumum_master_nodes为quorum即可避免脑裂；

五 文档搜索实时性

• refresh
  segment写入磁盘耗时，借助文件系统缓存特性，将segment缓存并开放搜索实时性，称为refresh；
  refresh之前将文档存储到一个buffer中，refresh时将buffer中的文档清空生成segment；

refresh发生时机：
1-间隔时间到达，通过index.settings.refresh_interval来设定，默认时1秒；
2-index.buffer满时，其大小通过indices.memory.index_buffer_size设置，默认为JVM heap的10%，所有shard共享；
3-flush发生时发生；

• translog
  解决内存中segment未写入磁盘就发生宕机问题；
  文档写入buffer时，同时将请求操作写入translog，6.x默认每个请求都落盘；
  Es启动时检查translog文件，并从中恢复数据；

• flush
  负责将内存中的segmet写入磁盘；
  将index buffer清空，其中的文档生成一个新的segment，相当于一个refresh操作；
  更新commit point并写入磁盘；
  执行fsync操作，将内存中的segment写入磁盘；
  删除旧的translog日志；

flush发生时机：
1-间隔时间到达时，默认时间时30分钟，5.x之前通过index.translog.flush_threshold_period修改；
2-translog占满时，大小通过index.translog.flush_threshold_size控制，默认时512m；

• 删除与更新文档
  segment一旦创建就不能更改，如何删除与更新文档呢?

删除：
1-维护一个.del文件，记录所有删除文档的id，查询时过滤.del中的所有文档；
更新：
1-首先删除文档，后新建文档；

• segment merge
  Es会定时在后台进行segment merge操作，减少segment的数量；
  通过force_merge api实现手动强制做segment merge；