Elasticsearch快速入門和環境搭建

• 內容概述
• 什麼是Elasticsearch，為什麼要使用它？
• 基礎概念簡介
  • 節點(node)
  • 索引(index)
  • 型別對映(mapping)
  • 文件(doc)
• 本地環境搭建，建立第一個index
• 常用RESTful Api示例
  • 新增文件
  • 查詢文件-不分詞型別
  • 查詢文件-分詞型別

內容概述

本文內容主要集中在應用層，通過下面幾個部分介紹當前最流行的搜尋工具：Elasticsearch，瞭解這些內容後，可以快速開始使用它。

• 什麼是Elasticsearch，為什麼要使用它？
• 基礎概念：節點，索引，型別對映和文件
• 本地環境搭建，建立第一個index
• 常用RESTful Api示例

什麼是Elasticsearch，為什麼要使用它？

Elasticsearch 是一個分散式、RESTful 風格的搜尋和資料分析引擎。

它基於Lunece實現，使用java語言編寫。Lunece是一個優秀的搜尋引擎庫，但它使用起來非常複雜。

Elasticsearch通過對 Lunece的封裝，隱藏了複雜性，提供了使用簡單的RESTful Api。

同時也實現了分散式叢集特性，具有儲存資料大，查詢效能好，擴充套件方便等特點。

為什麼要使用它

在業務開發中，基於ES的特性，通常有下面這些場景需要使用它：

• 儲存大量資料。通過在使用mysql儲存的時候，資料的單位是G。使用ES的時候，資料的單位是T。由此可以看出ES使用於大資料量的儲存場景，基於分散式特性，它也支援備份和容災，並且可以很容易水平擴充套件容量。
• 分詞搜尋引擎。ES具有強大的分詞能力，可以支援高效能的實時搜尋。
• 高效資料分析。ES提供的聚合分析功能，可實現對儲存的大量資料的近實時統計分析。

基礎概念簡介

要使用ES，需要了解幾個最基本的概念，節點(node)，索引(index)，型別對映(mapping)和文件(doc)。

節點(node)

節點是組成ES叢集的基本單位，每個節點是一個執行的ES例項。每個物理機器上可以有多個節點，使用不同的埠和節點名稱。

節點按主要功能可以分為三種：主節點(Master Node)，協調節點(Coordianting Node)和資料節點(Data Node)。下面簡單介紹下：

• 主節點：處理建立，刪除索引等請求，維護叢集狀態資訊。可以設定一個節點不承擔主節點角色
• 協調節點：負責處理請求。預設情況下，每個節點都可以是協調節點。
• 資料節點：用來儲存資料。可以設定一個節點不承擔資料節點角色

索引(index)

索引是ES中的邏輯概念，是文件的容器。對ES的操作，基本都是對索引操作，一個ES叢集中，可以建立多個索引。

索引定義了一組文件的資料模型和處理方法。每個索引可以有多個主分片和副本分片，分別儲存在不同的節點。

• 主分片的作用是對索引的擴容，使一個索引的容量可以突破單機的限制。
• 副本分片是對資料的保護，每個主分片對應一個或多個副本分片，當主分片所在節點當機時，副本分片會被提升為對應的主分片使用。
• 一個主分片和它的副本分片，不會分配到同一個節點上。
• 一個索引的分片數在建立時指定，如果要修改需要重建索引，代價很高。

型別對映(mapping)

mapping定義了一個索引中，文件儲存的每個欄位的資料型別。根據資料型別的不同，在新增文件時對每個欄位的處理也不同。

例如，對text型別的欄位，會先使用分詞器分詞，生成倒排索引，用於之後的搜尋。對keyword型別的欄位，不會分詞，搜尋時只能精確查詢。

一個簡單的mapping示例如下：

{
    "javalogs": { //索引名稱
        "mappings": {
            "properties": {
                "log_content": { //text型別，分詞，用於之後的分詞索引
                    "type": "text"
                },
                "date": {//時間型別
                    "type": "date" 
                },
                "log_level": { //keyword型別，不分詞
                    "type": "keyword" 
                },
                "ip": {
                    "type": "keyword"
                }
            }
        }
    }
}

在6.x版本中，每個索引中還可以有多個type，區分不同的mapping。在7.x中，type被取消，每個索引只有一個type:_doc

文件(doc)

• 文件是Elasticsearch中的最小單位，每個索引都是有數量眾多的文件組成的。

• 文件中包含多個欄位，每個欄位的型別由mapping定義。

• 在一個索引中每個文件都有一個唯一id，可以在新增時指定，也可以自動生成。

下面通過一張圖來描述，節點(node)，索引(index)和文件(doc)之間的關係。

本地環境搭建，建立第一個index

一切知識都要通過實踐掌握，所以在瞭解基本的概念和邏輯後，下面就進入實踐環節。

這裡推薦使用docker來搭建本地開發環境，docker對應windows和mac系統都有桌面版本，使用非常方便。因為網路限制，直接使用docker官方倉庫拉取映象會很慢，所以在安裝完成後，需要在設定中將倉庫的地址替換為國內源，這裡推薦https://docker.mirrors.ustc.edu.cn，速度很快，設定如下：

{
  "registry-mirrors": [
    "https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"
  ]
}

下面我們使用docker安裝Elasticsearch和kibana映象，kibana是es官方配套的視覺化分析工具，使用它的頁面dev tools可以很方便的通過api操作es。

因為要同時部署兩個docker映象，這裡推薦使用docker-composer，桌面版安裝完成後就帶有該命令，需要的配置如下：

services:
  kibana:
    image: kibana:7.2.0
    container_name: kibana-simple
    environment:
      - TIMELION_ENABLED=true
    ports:
      - "5601:5601"
    networks:
      - mynetwork
  elasticsearch:
    image: elasticsearch:7.2.0
    container_name: es-simple
    environment:
      - cluster.name=mytestes #這裡就是ES叢集的名稱
      - node.name=es-simple #節點名稱
      - bootstrap.memory_lock=true
      - network.publish_host=elasticsearch #節點發布的網路名稱
      - discovery.seed_hosts=es-simple #設定叢集中的主機地址
      - cluster.initial_master_nodes=es-simple #手動設定可以成為master的節點集合
    ulimits:
     memlock:
      soft: -1
      hard: -1
    volumes:
      - esdata1:/usr/local/elasticsearch/simpledata
    ports:
      - 9200:9200
    networks:
      - mynetwork

volumes:
  esdata1:
    driver: local

networks:
  mynetwork:
    driver: bridge

建立一個名稱為docker-compose.yaml檔案，複製下面的配置到檔案中，然後再檔案所在目錄執行docker-compose up，之後會啟動兩個docker例項，分別是elasticsearch和kibana。

在本地瀏覽器中，訪問http://127.0.0.1:5601/，可以看到kibana的介面如下：

建立好的kibana已經預設新增了Elasticsearch的配置，通過管理工具可以很方便的檢視ES叢集的狀態，索引情況，刪除索引等。

下面通過dev tools建立索引，dev tools提供的命令提示很方便，並且可以把已寫好的請求儲存在瀏覽器快取中，非常適合用來學習Elasticsearch。

這裡通過ES提供的RESTful Api建立了第一個索引， 並且設定了該索引中的mapping，ES的地址已經設定過，這裡可以不寫完整的域名，對應的curl完整請求如下：

curl --location --request PUT 'http://127.0.0.1:9200/javalogs' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data-raw '{
    "mappings": {
        "properties": {
            "log_content": {
                "type": "text"
            },
            "date": {
                "type": "date"
            },
            "log_level": {
                "type": "keyword"
            },
            "ip": {
                "type": "keyword"
            }
        }
    }
}'

常用RESTful Api示例

下面介紹下Elasticsearch中常用的api，這些例子都是直接在kibana的dev tools中執行的，如果想用curl訪問，可參考前一節中的轉換例子。

新增文件

//自動生成_id
POST javalogs/_doc
{
  "log_content" : "get user_id 123456",
  "date" : "2020-04-15T11:09:08",
  "log_level": "info",
  "ip": "10.223.32.67"
}

//指定_id
POST javalogs/_doc/111
{
  "log_content" : "api response in 55ms",
  "date" : "2020-04-15T11:09:07",
  "log_level": "info",
  "ip": "10.223.32.67"
}

查詢文件-不分詞型別

ES在文件查詢時，對於不分詞的查詢，直接按值查詢即可，例如下面這樣：

//不分詞型別查詢
POST javalogs/_search
{
  "query": {
    "match": {
      "ip": "10.223.32.67"
    }
  }
}

查詢文件-分詞型別

這裡主要說下分詞型別的查詢，對於分析型別的field在查詢時，也會預設把查詢的語句分詞。假設有兩個文件如下：

//文件1
{
  "log_content" : "call aaa service error",
  "date" : "2020-04-15T11:09:07",
  "log_level": "error",
  "ip": "10.223.32.67"
}

//文件2
{
  "log_content" : "call bbb service error",
  "date" : "2020-04-15T11:09:08",
  "log_level": "error",
  "ip": "10.223.32.67"
}

當搜尋條件為call aaa service時，實際上會把兩個文件都搜尋出來。
這是因為在搜尋時，條件call aaa service會被分詞為call，aaa和service，所有包含這三個詞的文件都會被搜尋出來，例如下面：

//普通搜尋，兩個文件都會返回
POST javalogs/_search
{
  "query": {
    "match": {
      "log_content": "call aaa service"
    }
  }
}

那如果想要只搜尋包含call aaa service的文件，應該如何做呢？

按照上面的分析，需要同時包含這三個詞，並且按照給定的順序，才返回對應的文件，那麼這個可以使用match_phrase實現，示例如下：

//文件必須同時包含三個詞，並且順序與搜尋條件一致才會返回。這裡只會返回-文件1
POST javalogs/_search
{
  "profile": "true", 
  "query": {
    "match_phrase": {
      "log_content": "call aaa service"
    }
  }
}

那如果條件是包含call，aaa和service，但是不一定是連著的，該如何搜尋呢？可以使用operator操作符實現。

例如有第三個文件如下：

//文件3
{
  "log_content" : "call inner aaa service error",
  "date" : "2020-04-15T11:09:08",
  "log_level": "error",
  "ip": "10.223.32.67"
}

要想把文件1和文件2都搜尋出來，查詢的示例如下：

//文件中同時包含call,aaa和service就會返回，不按順序。會返回-文件1和文件2
POST javalogs/_search
{
  "query": {
    "match": {
      "log_content": 
      {
        "query": "call aaa service",
        "operator": "and"
      }
    }
  }
}

上面就是對Elasticsearch的簡單介紹和實戰操作示例，希望能幫助大家快速入門使用ES。

以上內容屬個人學習總結，如有不當之處，歡迎在評論中指正