ElasticSearch 入门教程 一（体系结构）

全文检索的介绍

全文检索的需求介绍

首先我们谈几个公司，如雷贯耳的：百度、谷歌、维基百科；这些公司都有一个相似性就是门户网站，可以提供我们通过关键字搜索，然后快速的检索出我们想要的信息；
【网页百度展示】
比如我们检索关键词，百度后台就会按照这个关键字进行查找（里面有搜索库，以及爬虫库），然后按照权重来进行从上到下的排序，给我们高亮的展示出现。
【京东或者淘宝展示】
随便搜索东西，就会高精度的展示我们想要的；就会根据关键词进行海量数据的快速的检索。
比如我们查找：”护手霜“ ， 那么这期间内部会经过大体的：1、分词（护手，手霜，护等）2、根据这些词去海量的数据中检索 3、然后根据权重把检索出来的信息进行排序展示给我们。
【传统做法】
那么对于一般的公司，初期是没有那么多数据的，所以很多公司更倾向于使用传统的数据库：mysql；比如我们要查找关键字”大数据“，那么查询的方式大概就是:select * from table where field like ‘%大数据%’; 但是随着业务发展，数据会不断的膨胀，那么问题就来了；mysql单表查询能力即便经过了优化，它的极限也就是400W左右的数据量。而且还会经常出现查询超时的现象；
然后很多公司开始对数据库进行横向和纵向的扩容，开始进行数据库表的“拆分”：横向拆分和纵向拆分；但是即便这样操作，仍然会出现很多问题，比如：

1、数据库会出现单点故障问题，于是先天主从复制关系，于是增加了运维成本。
2、因为对表的拆分，增加了后期维护的难度，同样也是增加了运维成本。
3、即便做了大量的维护，但对于大数据的检索操作，依然很慢，完全达不到期望值。

于是出现了lucene，全文检索的工具。但是lucene对外暴露出的可用接口对于开发人员来说，操作是非常的复杂，而且没有效率的；于是在lucene的基础上进一步的封装，有了一个叫做solr的高性能分布式检索服务框架，但是，solr有一个致命的缺点就是：在建立索引期间，solr的搜索能力会极度下降，这就在一定程度上造成了solr在实时索引上效率并不高；
最后，出现了一个叫做elasticsearch的框架，同样是以lucene为基础，并且吸收了前两代的教训而开发出的分布式多用户能力的全文搜索引擎，并且elasticsearch是基于RESTful web接口RESTful web接口进行发布的，那么这就意味着，我们开发人员操作起来更方便快捷；同时es拓展节点方便，可用于存储和检索海量数据，接近实时搜索能力，自动发现节点、副本机制保障可用性。

非结构化数据查找方法

1：顺序扫描法(Serial Scanning)
所谓顺序扫描，比如要找内容包含某一个字符串的文件，就是一个文档一个文档的看，对于每一个文档，从头看到尾，如果此文档包含此字符串，则此文档为我们要找的文件，接着看下一个文件，直到扫描完所有的文件。如利用windows的搜索也可以搜索文件内容，只是相当的慢。
2：全文检索(Full-text Search)
将非结构化数据中的一部分信息提取出来，重新组织，使其变得有一定结构，然后对此有一定结构的数据进行搜索，从而达到搜索相对较快的目的。这部分从非结构化数据中提取出的然后重新组织的信息，我们称之索引。
例如：字典。字典的拼音表和部首检字表就相当于字典的索引，对每一个字的解释是非结构化的，如果字典没有音节表和部首检字表，在茫茫辞海中找一个字只能顺序扫描。然而字的某些信息可以提取出来进行结构化处理，比如读音，就比较结构化，分声母和韵母，分别只有几种可以一一列举，于是将读音拿出来按一定的顺序排列，每一项读音都指向此字的详细解释的页数。我们搜索时按结构化的拼音搜到读音，然后按其指向的页数，便可找到我们的非结构化数据——也即对字的解释。
这种先建立索引，再对索引进行搜索的过程就叫全文检索(Full-text Search)。
虽然创建索引的过程也是非常耗时的，但是索引一旦创建就可以多次使用，全文检索主要处理的是查询，所以耗时间创建索引是值得的。
3、如何实现全文检索
可以使用Lucene实现全文检索。Lucene是apache下的一个开放源代码的全文检索引擎工具包（提供了Jar包，实现全文检索的类库）。它提供了完整的查询引擎和索引引擎，部分文本分析引擎。Lucene的目的是为软件开发人员提供一个简单易用的工具包，以方便地在目标系统中实现全文检索的功能。
注意：Lucene只是一个引擎，只是一个工具包，如果使用Lucene开发全文检索功能，要记住Lucene是不能单独运行的。

lucene实现全文检索流程

绿色表示索引过程，对要搜索的原始内容进行索引构建一个索引库，索引过程包括：确定原始内容即要搜索的内容→采集文档→创建文档→分析文档→索引文档。红色表示搜索过程，从索引库中搜索内容，搜索过程包括：用户通过搜索界面→创建查询→执行搜索，从索引库搜索→渲染搜索结果。
从上面了解到的知识点也可看出，索引和搜索流程图也可表示为：

总结：全文检索过程分为索引、搜索两个过程：

索引

从关系数据库中、互联网上、文件系统采集源数据(要搜索的目标信息)，源数据的来源是很广泛的。将源数据采集到一个统一的地方，要创建索引，将索引创建到一个索引库（文件系统）中，从源数据库中提取关键信息，从关键信息中抽取一个一个词，词和源数据是有关联的。也即创建索引时，词和源数据有关联，索引库中记录了这个关联，如果找到了词就说明找到了源数据（http的网页、pdf电子书等……）。

搜索

用户执行搜索（全文检索）编写查询关键字。从索引库中搜索索引，根据查询关键字搜索索引库中的一个一个词。展示搜索的结果。

全文检索框架介绍

市面上全文检索的框架很多，较早期的一个框架就是lucene，基本上所有的全文检索的工作都交给lucene来实现，但是lucene最大的弊端就是API太原生，没有经过任何封装，不太好使用。所以后来出现一个叫做solr的框架，它也是基于lucene进行改造封装和包装，将服务端单独提取出来，客户端进行请求即可。
另外一个框架就是大名鼎鼎的elasticsearch了，es也是一个基于lucene打造的全文检索的框架，且一经推出就迅速被市场认可，市场占有率越来越多，现在首选的全文检索的框架基本就是ES了。

Elasticsearch介绍

Elaticsearch，简称为es， es是一个开源的高扩展的分布式全文检索引擎，它可以近乎实时的存储、检索数据；本身扩展性很好，可以扩展到上百台服务器，处理PB级别的数据。es也使用Java开发并使用Lucene作为其核心来实现所有索引和搜索的功能，但是它的目的是通过简单的RESTful API来隐藏Lucene的复杂性，从而让全文搜索变得简单。

ElasticSearch使用案例

• 2013年初，GitHub抛弃了Solr，采取ElasticSearch 来做PB级的搜索。 “GitHub使用ElasticSearch搜索20TB的数据，包括13亿文件和1300亿行代码”
• 维基百科：启动以elasticsearch为基础的核心搜索架构
• SoundCloud：“SoundCloud使用ElasticSearch为1.8亿用户提供即时而精准的音乐搜索服务”
• 百度：百度目前广泛使用ElasticSearch作为文本数据分析，采集百度所有服务器上的各类指标数据及用户自定义数据，通过对各种数据进行多维分析展示，辅助定位分析实例异常或业务层面异常。目前覆盖百度内部20多个业务线（包括casio、云分析、网盟、预测、文库、直达号、钱包、风控等），单集群最大100台机器，200个ES节点，每天导入30TB+数据
• 新浪使用ES 分析处理32亿条实时日志
• 阿里使用ES 构建挖财自己的日志采集和分析体系

ElasticSearch对比Solr

• Solr 利用 Zookeeper 进行分布式管理，而 Elasticsearch 自身带有分布式协调管理功能;
• Solr 支持更多格式的数据，而 Elasticsearch 仅支持json文件格式；
• Solr 官方提供的功能更多，而 Elasticsearch 本身更注重于核心功能，高级功能多有第三方插件提供；
• Solr 在传统的搜索应用中表现好于 Elasticsearch，但在处理实时搜索应用时效率明显低于 Elasticsearch

ElasticSearch架构图以及基本概念(术语)

es概述

Elasticsearch是面向文档(document oriented)的，这意味着它可以存储整个对象或文档(document)。然而它不仅仅是存储，还会索引(index)每个文档的内容使之可以被搜索。在Elasticsearch中，你可以对文档（而非成行成列的数据）进行索引、搜索、排序、过滤。
Elasticsearch比传统关系型数据库如下：
Relational DB -> Databases -> Tables -> Rows -> Columns
Elasticsearch -> Indices -> Types -> Documents -> Fields

ES架构模块

Gateway是ES用来存储索引的文件系统，支持多种类型。
Gateway的上层是一个分布式的lucene框架。
Lucene之上是ES的模块，包括：索引模块、搜索模块、映射解析模块等
ES模块之上是 Discovery、Scripting和第三方插件。
Discovery是ES的节点发现模块，不同机器上的ES节点要组成集群需要进行消息通信，集群内部需要选举master节点，这些工作都是由Discovery模块完成。支持多种发现机制，如 Zen 、EC2、gce、Azure。
Scripting用来支持在查询语句中插入javascript、python等脚本语言，scripting模块负责解析这些脚本，使用脚本语句性能稍低。ES也支持多种第三方插件。
再上层是ES的传输模块和JMX.传输模块支持多种传输协议，如 Thrift、memecached、http，默认使用http。JMX是java的管理框架，用来管理ES应用。
最上层是ES提供给用户的接口，可以通过RESTful接口和ES集群进行交互。

Elasticsearch核心概念

1、索引 index
一个索引就是一个拥有几分相似特征的文档的集合。比如说，你可以有一个客户数据的索引，另一个产品目录的索引，还有一个订单数据的索引。一个索引由一个名字来标识（必须全部是小写字母的），并且当我们要对对应于这个索引中的文档进行索引、搜索、更新和删除的时候，都要使用到这个名字。在一个集群中，可以定义任意多的索引。
2、类型 type
在一个索引中，你可以定义一种或多种类型。一个类型是你的索引的一个逻辑上的分类/分区，其语义完全由你来定。通常，会为具有一组共同字段的文档定义一个类型。比如说，我们假设你运营一个博客平台并且将你所有的数据存储到一个索引中。在这个索引中，你可以为用户数据定义一个类型，为博客数据定义另一个类型，当然，也可以为评论数据定义另一个类型。
3、字段Field
相当于是数据表的字段，对文档数据根据不同属性进行的分类标识
4、映射 mapping
mapping是处理数据的方式和规则方面做一些限制，如某个字段的数据类型、默认值、分析器、是否被索引等等，这些都是映射里面可以设置的，其它就是处理es里面数据的一些使用规则设置也叫做映射，按着最优规则处理数据对性能提高很大，因此才需要建立映射，并且需要思考如何建立映射才能对性能更好。
5、文档 document
一个文档是一个可被索引的基础信息单元。比如，你可以拥有某一个客户的文档，某一个产品的一个文档，当然，也可以拥有某个订单的一个文档。文档以JSON（Javascript Object Notation）格式来表示，而JSON是一个到处存在的互联网数据交互格式。
在一个index/type里面，你可以存储任意多的文档。注意，尽管一个文档，物理上存在于一个索引之中，文档必须被索引/赋予一个索引的type。
6、集群 cluster
一个集群就是由一个或多个节点组织在一起，它们共同持有整个的数据，并一起提供索引和搜索功能。一个集群由一个唯一的名字标识，这个名字默认就是“elasticsearch”。这个名字是重要的，因为一个节点只能通过指定某个集群的名字，来加入这个集群
7、节点 node
一个节点是集群中的一个服务器，作为集群的一部分，它存储数据，参与集群的索引和搜索功能。和集群类似，一个节点也是由一个名字来标识的，默认情况下，这个名字是一个随机的漫威漫画角色的名字，这个名字会在启动的时候赋予节点。这个名字对于管理工作来说挺重要的，因为在这个管理过程中，你会去确定网络中的哪些服务器对应于Elasticsearch集群中的哪些节点。
一个节点可以通过配置集群名称的方式来加入一个指定的集群。默认情况下，每个节点都会被安排加入到一个叫做“elasticsearch”的集群中，这意味着，如果你在你的网络中启动了若干个节点，并假定它们能够相互发现彼此，它们将会自动地形成并加入到一个叫做“elasticsearch”的集群中。
在一个集群里，只要你想，可以拥有任意多个节点。而且，如果当前你的网络中没有运行任何Elasticsearch节点，这时启动一个节点，会默认创建并加入一个叫做“elasticsearch”的集群。
8、分片和复制 shards&replicas
一个索引可以存储超出单个结点硬件限制的大量数据。比如，一个具有10亿文档的索引占据1TB的磁盘空间，而任一节点都没有这样大的磁盘空间；或者单个节点处理搜索请求，响应太慢。为了解决这个问题，Elasticsearch提供了将索引划分成多份的能力，这些份就叫做分片。当你创建一个索引的时候，你可以指定你想要的分片的数量。每个分片本身也是一个功能完善并且独立的“索引”，这个“索引”可以被放置到集群中的任何节点上。分片很重要，主要有两方面的原因： 1）允许你水平分割/扩展你的内容容量。 2）允许你在分片（潜在地，位于多个节点上）之上进行分布式的、并行的操作，进而提高性能/吞吐量。
至于一个分片怎样分布，它的文档怎样聚合回搜索请求，是完全由Elasticsearch管理的，对于作为用户的你来说，这些都是透明的。
在一个网络/云的环境里，失败随时都可能发生，在某个分片/节点不知怎么的就处于离线状态，或者由于任何原因消失了，这种情况下，有一个故障转移机制是非常有用并且是强烈推荐的。为此目的，Elasticsearch允许你创建分片的一份或多份拷贝，这些拷贝叫做复制分片，或者直接叫复制。
复制之所以重要，有两个主要原因： 在分片/节点失败的情况下，提供了高可用性。因为这个原因，注意到复制分片从不与原/主要（original/primary）分片置于同一节点上是非常重要的。扩展你的搜索量/吞吐量，因为搜索可以在所有的复制上并行运行。总之，每个索引可以被分成多个分片。一个索引也可以被复制0次（意思是没有复制）或多次。一旦复制了，每个索引就有了主分片（作为复制源的原来的分片）和复制分片（主分片的拷贝）之别。分片和复制的数量可以在索引创建的时候指定。在索引创建之后，你可以在任何时候动态地改变复制的数量，但是你事后不能改变分片的数量。
默认情况下，Elasticsearch中的每个索引被分片5个主分片和1个复制，这意味着，如果你的集群中至少有两个节点，你的索引将会有5个主分片和另外5个复制分片（1个完全拷贝），这样的话每个索引总共就有10个分片。