十张图带大家看懂 ES 原理！明白为什么说：ES 是准实时的！

前言

" 说到 Elasticsearch ，其中最明显的一个特点就是 near real-time 准实时 —— 当文档存储在Elasticsearch中时，将在1秒内以几乎实时的方式对其进行索引和完全搜索。那为什么说 ES 是准实时的呢？ "

Lucene 和 ES

Lucene

Lucene 是 Elasticsearch所基于的 Java 库，它引入了按段搜索的概念。

Segment：也叫段，类似于倒排索引，相当于一个数据集。

Commit point：提交点，记录着所有已知的段。

Lucene index：“a collection of segments plus a commit point”。由一堆 Segment 的集合加上一个提交点组成。

对于一个 Lucene index 的组成，如下图所示。

Lucene

一个 Elasticsearch Index 由一个或者多个 shard （分片）组成。

而 Lucene 中的 Lucene index 相当于 ES 的一个 shard。

写入过程

写入过程 1.0 （不完善）

画图如下：

将文件刷新到磁盘是非常耗费资源的，而且在内存缓冲区和磁盘中间存在一个高速缓存（cache），一旦文件进入到 cache 就可以像磁盘上的 segment 一样被读取了。

写入过程 2.0

画图如下：

数据从 buffer 到 cache 的过程是定期每秒刷新一次。所以新写入的 Document 最慢 1 秒就可以在 cache 中被搜索到。

而 Document 从 buffer 到 cache 的过程叫做 ?refresh 。一般是 1 秒刷新一次，不需要进行额外修改。当然，如果有修改的需要，可以参考文末的相关资料。这也就是为什么说 Elasticsearch 是准实时的。

使文档立即可见：

代码语言：javascript复制

PUT /test/_doc/1?refresh
{"test": "test"}

// 或者
PUT /test/_doc/2?refresh=true
{"test": "test"}

Translog 事务日志

此处可以联想 Mysql 的 binlog， ES 中也存在一个 translog 用来失败恢复。

flush 操作会分为以下几步执行：

值得注意的是：

手动执行flush：

代码语言：javascript复制

POST /my-index-000001/_flush

删除和更新

segment 不可改变，所以 docment 并不能从之前的 segment 中移除或更新。

所以每次 commit，生成 commit point 时，会有一个 .del 文件，里面会列出被删除的 document（逻辑删除）。

而查询时，获取到的结果在返回前会经过 .del 过滤。

更新时，也会标记旧的 docment 被删除，写入到 .del 文件，同时会写入一个新的文件。此时查询会查询到两个版本的数据，但在返回前会被移除掉一个。

segment 合并

每 1s 执行一次 refresh 都会将内存中的数据创建一个 segment。

segment 数目太多会带来较大的麻烦。每一个 segment 都会消耗文件句柄、内存和cpu运行周期。更重要的是，每个搜索请求都必须轮流检查每个 segment ；所以 segment 越多，搜索也就越慢。

在 ES 后台会有一个线程进行 segment 合并：

refresh操作会创建新的 segment 并打开以供搜索使用。
合并进程选择一小部分大小相似的 segment，并且在后台将它们合并到更大的 segment 中。这并不会中断索引和搜索。
当合并结束，老的 segment 被删除说明合并完成时的活动：
1. 新的 segment 被刷新（flush）到了磁盘。写入一个包含新 segment 且排除旧的和较小的 segment的新 commit point。
2. 新的 segment 被打开用来搜索。
3. 老的 segment 被删除。