Elasticsearch optimizācija: visaptverošs ceļvedis globālai mērogam

Elasticsearch ir kļuvis par mūsdienīgas meklēšanas infrastruktūras stūrakmeni, kas nodrošina visu, sākot no e-komercijas produktu meklēšanas līdz žurnālu analīzes paneļiem. Tā izplatītā daba un jaudīgās vaicājumu iespējas padara to ideāli piemērotu milzīgu datu kopu un sarežģītu meklēšanas prasību apstrādei. Tomēr optimālas veiktspējas sasniegšana no Elasticsearch prasa rūpīgu plānošanu, konfigurāciju un pastāvīgu optimizāciju. Šis visaptverošais ceļvedis sniedz praktiskas stratēģijas un labāko praksi, lai maksimāli palielinātu Elasticsearch izvietojuma efektivitāti un mērogojamību neatkarīgi no ģeogrāfiskās atrašanās vietas vai nozares.

Izpratne par Elasticsearch arhitektūru

Pirms iedziļināties optimizācijas metodēs, ir svarīgi saprast Elasticsearch pamatā esošo arhitektūru:

• Nodes: atsevišķi serveri vai virtuālās mašīnas, kurās darbojas Elasticsearch.
• Clusters: mezglu kolekcija, kas darbojas kopā, lai saglabātu un indeksētu datus.
• Indices: loģiska dokumentu grupēšana, līdzīga tabulai relāciju datubāzē.
• Documents: pamata datu vienība Elasticsearch, kas attēlota kā JSON objekti.
• Shards: indeksi ir sadalīti shardos, kas ir izplatīti vairākos mezglos, lai nodrošinātu mērogojamību un redundanci.
• Replicas: shardu kopijas, kas nodrošina kļūdu toleranci un uzlabo lasīšanas veiktspēju.

Efektīva Elasticsearch optimizācija ietver šo komponentu pielāgošanu, lai sasniegtu vēlamo līdzsvaru starp veiktspēju, mērogojamību un kļūdu toleranci.

Indeksēšanas optimizācija

Indeksēšana ir procesa pārvēršana jēldati meklējamā formātā. Indeksēšanas veiktspējas optimizācija ir ļoti svarīga, lai samazinātu latentumu un uzlabotu kopējo sistēmas caurlaidspēju.

1. Kartēšanas dizains

Kartēšana nosaka, kā Elasticsearch jāinterpretē un jāglabā katrs lauks jūsu dokumentos. Pareizo datu tipu un analizētāju izvēle var ievērojami ietekmēt indeksēšanu un vaicājumu veiktspēju.

• Datu tipi: izmantojiet vispiemērotāko datu tipu katram laukam. Piemēram, izmantojiet keyword laukiem, kas tiek izmantoti precīzai saskaņošanai, un text laukiem, kuriem nepieciešama pilna teksta meklēšana.
• Analizētāji: analizētāji tiek izmantoti teksta lauku tokenizēšanai un normalizēšanai. Pareizā analizētāja izvēle ir atkarīga no jūsu meklēšanas lietojumprogrammas īpašajām prasībām. Piemēram, standard analizētājs ir labs sākumpunkts vispārējai teksta meklēšanai, savukārt whitespace analizētājs ir piemērots laukiem, kas satur atstarpēm atdalītus tokenus. Apsveriet valodai specifiskus analizētājus (piemēram, english, spanish, french), lai uzlabotu atvasināšanu un atkritumu vārdu noņemšanu daudzvalodu saturam.

Piemērs: apsveriet produktu kataloga indeksu. Produkta nosaukuma lauks ir jāanalizē ar valodai specifisku analizētāju, lai uzlabotu meklēšanas precizitāti. Produkta ID lauks ir jākartē kā keyword tips precīzai saskaņošanai.

2. Lielapjoma indeksēšana

Tā vietā, lai indeksētu dokumentus atsevišķi, izmantojiet lielapjoma API, lai indeksētu vairākus dokumentus vienā pieprasījumā. Tas samazina kopējo režiju un ievērojami uzlabo indeksēšanas ātrumu. Lielapjoma API ir būtisks jebkuram datu ielādes procesam.

Piemērs: partijas 1000 dokumenti vienā lielapjoma pieprasījumā, nevis nosūtiet 1000 atsevišķus indeksa pieprasījumus. Tas var ievērojami uzlabot veiktspēju.

3. Atsvaidzināšanas intervāls

Atsvaidzināšanas intervāls kontrolē, cik bieži Elasticsearch padara jaunizveidotos indeksētos dokumentus meklējamus. Atsvaidzināšanas intervāla samazināšana palielina indeksēšanas ātrumu, bet var arī palielināt meklēšanas latentumu. Pielāgojiet atsvaidzināšanas intervālu atbilstoši jūsu lietojumprogrammas īpašajām prasībām. Augstas ievades scenārijos, kur tūlītēja meklējamība nav kritiska, apsveriet iespēju iestatīt atsvaidzināšanas intervālu uz -1, lai atspējotu automātiskos atsvaidzinājumus un manuāli veiktu atsvaidzināšanu pēc vajadzības.

4. Indeksēšanas bufera lielums

Elasticsearch izmanto buferi, lai saglabātu indeksēšanas datus atmiņā pirms to izskalošanas diskā. Indeksēšanas bufera lieluma palielināšana var uzlabot indeksēšanas veiktspēju, bet arī palielina atmiņas izmantošanu. Pielāgojiet indeksēšanas bufera lielumu atkarībā no pieejamās atmiņas un indeksēšanas caurlaidspējas prasībām.

5. Translog izturība

Translog ir transakciju žurnāls, kas nodrošina indeksēšanas operāciju izturību. Pēc noklusējuma Elasticsearch fsyncs translog pēc katras operācijas, kas nodrošina, ka dati netiek zaudēti kļūmes gadījumā. Tomēr tas var ietekmēt indeksēšanas veiktspēju. Apsveriet iespēju iestatīt translog izturību uz async, lai uzlabotu indeksēšanas ātrumu, nedaudz samazinot datu izturību. Ņemiet vērā, ka datu zudums joprojām ir maz ticams, bet iespējams ekstrēmos kļūmes scenārijos.

Vaicājumu optimizācija

Vaicājumu optimizācija ir ļoti svarīga, lai samazinātu meklēšanas latentumu un uzlabotu lietotāja pieredzi. Slikti optimizēts vaicājums var sabojāt visu jūsu Elasticsearch klasteri. Izpratne par to, kā Elasticsearch izpilda vaicājumus, un pareizu vaicājumu veidu izmantošana ir galvenais optimālas veiktspējas sasniegšanai.

1. Vaicājumu tipi

Elasticsearch piedāvā dažādus vaicājumu veidus, no kuriem katrs ir paredzēts konkrētiem lietošanas gadījumiem. Pareizā vaicājuma veida izvēle var ievērojami ietekmēt veiktspēju.

• Term Queries: izmantojiet terminu vaicājumus precīzai atslēgvārdu saskaņošanai. Tie ir ātri un efektīvi indeksēto terminu meklēšanai.
• Match Queries: izmantojiet atbilstošus vaicājumus pilna teksta meklēšanai. Tie analizē vaicājuma virkni un saskaņo dokumentus, kas satur attiecīgos terminus.
• Range Queries: izmantojiet diapazona vaicājumus meklēšanai noteiktā vērtību diapazonā. Tie ir efektīvi datu filtrēšanai, pamatojoties uz skaitliskiem vai datumu diapazoniem.
• Boolean Queries: izmantojiet boolean vaicājumus, lai apvienotu vairākus vaicājumus, izmantojot boolean operatorus (AND, OR, NOT). Tie ir daudzpusīgi sarežģītu meklēšanas kritēriju izveidei.
• Multi-Match Queries: izmantojiet vairāku atbilstošu vaicājumu, lai meklētu vairākos laukos ar dažādiem pastiprināšanas faktoriem.
• Wildcard Queries: izmantojiet aizstājējzīmju vaicājumus, lai saskaņotu modeļus, izmantojot aizstājējzīmes (*, ?). Esiet piesardzīgs, izmantojot aizstājējzīmju vaicājumus, jo tie var būt lēni un resursietilpīgi.
• Fuzzy Queries: izmantojiet neskaidrus vaicājumus, lai atrastu dokumentus, kas ir līdzīgi meklēšanas terminam, pat ja tie satur kļūdas vai variācijas.

Piemērs: meklējot produktus pēc nosaukuma, izmantojiet match vaicājumu. Lai filtrētu produktus pēc cenu diapazona, izmantojiet range vaicājumu. Lai apvienotu vairākus meklēšanas kritērijus, izmantojiet bool vaicājumu.

2. Filtrēšana

Izmantojiet filtrēšanu, lai sašaurinātu meklēšanas rezultātus pirms dārgāku vaicājumu lietošanas. Filtrēšana parasti ir ātrāka nekā vaicājumu izpilde, jo tā darbojas ar iepriekš indeksētiem datiem.

Piemērs: tā vietā, lai izmantotu bool vaicājumu ar should klauzulu gan filtrēšanai, gan meklēšanai, izmantojiet bool vaicājumu ar filter klauzulu filtrēšanai un must klauzulu meklēšanai.

3. Kešēšana

Elasticsearch kešē bieži izmantotos vaicājumus un filtrus, lai uzlabotu veiktspēju. Konfigurējiet kešatmiņas iestatījumus, lai palielinātu kešatmiņas trāpījumu skaitu un samazinātu vaicājumu latentumu.

• Node Query Cache: kešē vaicājumu rezultātus mezgla līmenī.
• Shard Request Cache: kešē shard līmeņa pieprasījumu rezultātus.

Iespējojiet kešatmiņu lasīšanas smagiem darba apstākļiem un pielāgojiet kešatmiņas lielumu atkarībā no pieejamās atmiņas.

4. Lapošana

Izvairieties no liela skaita dokumentu izgūšanas vienā pieprasījumā. Izmantojiet lapošanu, lai izgūtu rezultātus mazākos gabalos. Tas samazina slodzi uz Elasticsearch klasteri un uzlabo atbildes laiku.

• Size un From: izmantojiet parametrus size un from, lai lapotu rezultātus.
• Scroll API: izmantojiet scroll API, lai izgūtu lielas datu kopas secīgā veidā.

5. Profilēšana

Izmantojiet Elasticsearch profilēšanas API, lai analizētu vaicājumu veiktspēju. Profilēšanas API nodrošina detalizētu informāciju par to, kā Elasticsearch izpilda vaicājumus, un identificē potenciālos šķēršļus. Izmantojiet šo informāciju, lai optimizētu vaicājumus un uzlabotu veiktspēju. Identificējiet lēnus vaicājumus un analizējiet to izpildes plānu, lai noteiktu uzlabojamus apgabalus, piemēram, neefektīvus filtrus vai trūkstošus indeksus.

Aparatūras apsvērumi

Aparatūras infrastruktūra spēlē kritisku lomu Elasticsearch veiktspējā. Pareiza aparatūras komponentu izvēle un to pareiza konfigurēšana ir būtiska optimālas veiktspējas sasniegšanai.

1. CPU

Elasticsearch ir CPU ietilpīgs, īpaši indeksēšanas un vaicājumu apstrādes laikā. Izvēlieties CPU ar augstu pulksteņa frekvenci un vairākiem kodoliem optimālai veiktspējai. Apsveriet iespēju izmantot procesorus ar AVX-512 instrukcijām, lai uzlabotu vektoru apstrādi.

2. Atmiņa

Elasticsearch lielā mērā paļaujas uz atmiņu kešatmiņai un indeksēšanai. Piešķiriet pietiekami daudz atmiņas Elasticsearch kaudzei un operētājsistēmas kešatmiņai. Ieteicamais kaudzes lielums parasti ir 50% no pieejamā RAM, maksimāli 32 GB.

3. Uzglabāšana

Izmantojiet ātrgaitas atmiņas ierīces, piemēram, SSD, lai saglabātu Elasticsearch datus. SSD nodrošina ievērojami labāku lasīšanas un rakstīšanas veiktspēju, salīdzinot ar tradicionālajiem cietajiem diskiem. Apsveriet NVMe SSD izmantošanu vēl ātrākai veiktspējai.

4. Tīkls

Nodrošiniet augstas joslas platuma, zema latentuma tīkla savienojumu starp Elasticsearch mezgliem. Tas ir ļoti svarīgi izplatīto meklēšanas operāciju veikšanai. Izmantojiet 10 Gigabit Ethernet vai ātrāku optimālai veiktspējai.

Klastera konfigurācija

Pareiza Elasticsearch klastera konfigurēšana ir būtiska mērogojamībai, kļūdu tolerancei un veiktspējai.

1. Sadalīšana

Sadalīšana ļauj sadalīt datus vairākos mezglos, uzlabojot mērogojamību un veiktspēju. Izvēlieties pareizo shardu skaitu, pamatojoties uz jūsu datu lielumu un klastera mezglu skaitu. Pārsadalīšana var izraisīt palielinātu režiju, savukārt nepiesadalīšana var ierobežot mērogojamību.

Noteikums: mērķis ir shardiem, kuru izmērs ir no 20 GB līdz 40 GB.

2. Replicas

Replicas nodrošina kļūdu toleranci un uzlabo lasīšanas veiktspēju. Konfigurējiet repliku skaitu, pamatojoties uz vēlamo redundances līmeni un lasīšanas caurlaidspējas prasībām. Parasta konfigurācija ir viena replika uz shardu.

3. Mezglu lomas

Elasticsearch atbalsta dažādas mezglu lomas, piemēram, galvenie mezgli, datu mezgli un koordinējošie mezgli. Piešķiriet mezglu lomas, pamatojoties uz katra mezgla īpašajām funkcijām. Īpašie galvenie mezgli ir atbildīgi par klasteru pārvaldību, savukārt datu mezgli glabā un indeksē datus. Koordinējošie mezgli apstrādā ienākošos pieprasījumus un izplata tos attiecīgajiem datu mezgliem.

4. Maršrutēšana

Maršrutēšana ļauj kontrolēt, uz kuriem shardiem ir indeksēts dokuments. Izmantojiet maršrutēšanu, lai optimizētu vaicājuma veiktspēju, nodrošinot, ka saistītie dokumenti tiek saglabāti vienā shardā. Tas var būt noderīgi lietojumprogrammām, kurām nepieciešama saistīto dokumentu meklēšana.

Monitorings un uzturēšana

Pastāvīgs monitorings un uzturēšana ir ļoti svarīga, lai uzturētu jūsu Elasticsearch klastera veselību un veiktspēju.

1. Monitoringa rīki

Izmantojiet Elasticsearch monitoringa rīkus, piemēram, Kibana, lai izsekotu klastera veiktspēju. Uzraugiet galvenos rādītājus, piemēram, CPU izmantošanu, atmiņas izmantošanu, diska I/O un vaicājumu latentumu. Iestatiet brīdinājumus, lai paziņotu par potenciālajām problēmām.

2. Žurnālu analīze

Analizējiet Elasticsearch žurnālus, lai identificētu kļūdas un veiktspējas šķēršļus. Izmantojiet žurnālu apkopošanas rīkus, piemēram, pašu Elasticsearch, lai centralizētu un analizētu žurnālus no visiem klastera mezgliem.

3. Indeksu pārvaldība

Regulāri optimizējiet un uzturiet savus indeksus. Izdzēsiet vecos vai nerelevantos datus, lai samazinātu uzglabāšanas izmaksas un uzlabotu vaicājumu veiktspēju. Izmantojiet indeksa dzīves cikla pārvaldību (ILM), lai automatizētu indeksa pārvaldības uzdevumus, piemēram, pāreju, saraušanos un dzēšanu.

4. Klastera atjauninājumi

Uzturiet savu Elasticsearch klasteri atjauninātu ar jaunākajām versijām. Jaunās versijas bieži ietver veiktspējas uzlabojumus, kļūdu labojumus un drošības ielāpus. Plānojiet un rūpīgi izpildiet klastera atjauninājumus, lai samazinātu dīkstāvi.

Papildu optimizācijas metodes

Papildus pamatoptimēšanas metodēm ir vairākas uzlabotas stratēģijas, kas var vēl vairāk uzlabot Elasticsearch veiktspēju.

1. Circuit Breakers

Elasticsearch izmanto circuit breakers, lai novērstu kļūdas, kas saistītas ar atmiņas trūkumu. Circuit breakers uzrauga atmiņas izmantošanu un novērš operācijas, kas, visticamāk, pārsniegs pieejamo atmiņu. Pielāgojiet circuit breaker iestatījumus, pamatojoties uz pieejamo atmiņu un darba slodzes īpašībām.

2. Lauka datu ielāde

Lauka dati tiek izmantoti kārtošanai un apkopojumiem teksta laukos. Lauka datu ielāde atmiņā var būt resursietilpīga. Izmantojiet doc vērtības lauku datu vietā kārtošanai un apkopojumiem lielos teksta laukos. Doc vērtības tiek saglabātas diskā un ir efektīvākas lielām datu kopām.

3. Adaptīvā repliku izvēle

Elasticsearch var automātiski atlasīt labāko repliku vaicājumam, pamatojoties uz replikas veiktspēju un pieejamību. Iespējojiet adaptīvo repliku izvēli, lai uzlabotu vaicājumu veiktspēju lielas trafika scenārijos.

4. Indeksa kārtošana

Sakārtojiet dokumentus savā indeksā, pamatojoties uz konkrētu lauku. Tas var uzlabot vaicājumu veiktspēju vaicājumiem, kas izmanto vienu un to pašu kārtošanas secību. Indeksa kārtošana var būt īpaši noderīga uz laiku balstītiem indeksiem, kur vaicājumi bieži filtrē pēc laika diapazona.

5. Spēka apvienošana

Ar spēku apvienojiet segmentus savā indeksā, lai samazinātu segmentu skaitu un uzlabotu vaicājumu veiktspēju. Spēka saplūšana jāveic ārpus sezonas stundām, jo tā var būt resursietilpīga. Apsveriet iespēju izmantot _forcemerge API ar parametru max_num_segments, lai konsolidētu segmentus.

Globālie apsvērumi

Izvietojot Elasticsearch globālā vidē, ir jāņem vērā vairāki papildu faktori.

1. Ģeo-izplatīšana

Izvietojiet Elasticsearch klasterus vairākos ģeogrāfiskos reģionos, lai samazinātu latentumu un uzlabotu pieejamību lietotājiem visā pasaulē. Izmantojiet starpklasteru replicēšanu (CCR), lai sinhronizētu datus starp klasteriem dažādos reģionos.

2. Valodu atbalsts

Elasticsearch nodrošina plašu valodu atbalstu teksta datu indeksēšanai un vaicāšanai. Izmantojiet valodai specifiskus analizētājus, lai uzlabotu meklēšanas precizitāti dažādām valodām. Apsveriet ICU spraudņa izmantošanu uzlabotam Unicode atbalstam.

3. Laika zonas

Pareizi apstrādājiet laika zonas, indeksējot un vaicājot uz laiku balstītus datus. Saglabājiet datumus UTC formātā un pārvērsiet tos lietotāja vietējā laika joslā, kad tos rādāt. Izmantojiet datu tipu date un norādiet atbilstošu laika zonas formātu.

4. Datu lokalizācija

Apsveriet datu lokalizācijas prasības, veidojot savus Elasticsearch indeksus. Saglabājiet datus dažādos indeksos, pamatojoties uz lietotāja lokalizāciju vai reģionu. Tas var uzlabot vaicājuma veiktspēju un samazināt latentumu lietotājiem dažādās pasaules daļās.

Secinājums

Elasticsearch optimizācija ir nepārtraukts process, kas prasa pastāvīgu uzraudzību, analīzi un regulēšanu. Ievērojot šajā ceļvedī izklāstītās stratēģijas un labāko praksi, jūs varat atraisīt Elasticsearch pilno potenciālu un sasniegt optimālu veiktspēju savām meklēšanas lietojumprogrammām neatkarīgi no mēroga vai globālā sasniedzamības. Atcerieties pielāgot savus optimizācijas pasākumus savas lietojumprogrammas īpašajām prasībām un nepārtraukti uzraudzīt un pielāgot savu konfigurāciju, mainoties datiem un lietošanas modeļiem. Efektīva optimizācija ir ceļojums, nevis galamērķis.