elasticsearch 读流程分析

elasticsearch 读流程分析


基于版本:2.3.2
这次分析的读流程指 GET/MGET 过程,不包含搜索过程。

GET/MGET 必须指定三元组: index type id。 type 可以使用 _all 表示从所有 type 获取第一个匹配 id 的 doc。
mget 时, type 留空表示 _all,例如可以这样:

GET 则必须明确指定 _all ,例如必须这样:

而不能

GET 流程


整体分为五个阶段:准备集群信息,内容路由,协调请求,数据读取,回复客户端。

在处理入口,根据action字符串获取对应的TransportAction实现类,对于一个单个doc的get请求,获取到的是一个

一个 TransportSingleShardAction 对象用来处理存在于一个单个主分片或者副本分片上的读请求。

准备集群信息

1.在 TransportSingleShardAction 构造函数中,已准备好 clusterState、nodes 列表等信息

2.resolveRequest函数从ClusterState中获取IndexMetaData,更新可能存在的自定义routing信息

内容路由
确定目标节点,获取shard迭代器,其中包含了目的node信息

作协调请求,向目标节点发送请求,处理响应,回复客户端,主要代码如下 :

代码入口:
rest请求接受和处理的类位于:
HttpRequestHandler::messageReceived

接收到请求后根据action获取handle,调用不同handle进行处理的的实现位于:RequestHandlerRegistry::processMessageReceived

单个shard读请求处理实现位于:
TransportSingleShardAction::messageReceived

index 读取的核心实现位于:
InternalEngine::get

内容路由,获取shardit过程

shardit 是一个List的迭代器,默认情况下是所有 activeShard 中随机选择的一个位置的迭代器,如果存在优先级参数会有些其他的过滤条件.ShardRouting类是对一个独一无二的 shard 相关的路由信息.因此这个环节就是要确定最终目的 shard 是哪个,他的相关节点是哪个。
调用OperationRouting::getShards实现

1.计算 shardid,然后从路由表获取匹配index 和 shard 的activeShardsgenerateShardId()通过对id等进行hash,对主分片取余,获得目的shardid,然后获取 shardid 对应的内容路由表.期间,会检查索引是否存在,不存在则抛异常。

其中内容路由规则:
generateShardId中实现

routing 是一个可变值,默认是文档的 _id ,另外可以根据routing指定的值,或者同时参考id与type
读取的时候也是这样hash计算出的目的shard

2.从 activeShard s 中选择目标.调用OperationRouting::preferenceActiveShardIterator()实现后续流程。首先检查是否存在优先级:preference如果不存在,调用ctiveInitializingShardsRandomIt();从activeshards中返回一个随机的node,随机算法在CollectionUtils.rotate实现,只是用一个随机数对activeShards.size()取余如果请求中存在优先级设置,进入分片查询优先级判断逻辑,优先级算法只是将对 activeShard 的随机选择改成了按一定条件把某个shard 放到List 最前面,然后返回第一个.

协调请求过程

本节点作为协调节点,向目标 node 转发请求,或者目标是本地节点,直接通过函数调用读取数据.发送流程封装了对请求的发送,并且声明了如何对 Response 进行处理:AsyncSingleAction 类中声明的对 Response 进行处理的函数,无论请求在本节点处理还是发送到其他节点,都会经过这个函数处理:

最终调用到给客户端回复 Response ,在RestResponseListener类发送: 

下面看下具体过程:
1.TransportService::sendRequest中检查目标是否本地node

2.如果是本地node,进入TransportService::sendLocalRequest流程sendLocalRequest不发送到网络,直接根据action获取注册的reg,执行processMessageReceived 

3.进入数据读取流程
4.如果是发送到网络,请求被异步发送,sendRequest的时候注册 handle: 

在TransportService::sendRequest中,这个 handle 最终被 添加到

然后,设置超时,等待处理 Response: 

收到其他节点的 Response 后,通过之前声明的handleResponse,给客户端返回响应内容.

本地节点数据读取和发送流程

RequestHandlerRegistry::processMessageReceived作为Request消息处理的总入口,根据action获取handle,调用对应的handler.messageReceived
进行处理 

对于单个shard的读请求,进入

读取数据组织成 Response, 给客户端 channel 返回。

shardOperation主要处理请求中是否有 refresh 选项,然后调用indexShard.getService().get() 读取数据,存储到 GetResult.为什么需要在 realtime 未开启的状态下 refresh 选项才能生效呢?如果一个GET操作要求先刷新数据,以此实现实时读取,这意味着数据从 lucene 获取,不走 translog.那他确实没必要开启 realtime 选项

ShardGetService::get()中,调用GetResult getResult = innerGet()获取到结果.
GetResult类用于存储读取到的真实数据内容.而 Engine::GetResult类封装的是响应的 lucene IndexSearch 和translog 等信息因此,核心的数据读取实现在ShardGetService::innerGet()函数中. 

1.首先,通过indexShard.get()获取Engine.GetResult,里面有重要的 lucene indexsearch,或者Translog.Source 等信息。
get()函数最终实现在InternalEngine::get()
先获取读锁:

如果是 数据位于本机的最新数据(versionMap中存在),则从 translog 获取.非realtime通过 lucene 获取,如果指定了 version 且 version 不存在,读取失败 

2.调用ShardGetService::innerGetLoadFromStoredFields(),根据 type,id,DocumentMapper 等信息从刚刚get 到的信息中获取数据,对指定的field,source,进行过滤(source 过滤只支持对字段),把结果存于GetResult对象 

MGET流程


mget主要处理类:TransportMultiGetAction,其集成关系如下,通过封装单个 GET 请求实现
主要流程如下:
1.request 的 doc 数目中遍历,计算出由 sharid 为 key 组成的 request map.这个过程不在 TransportSingleShardAction 中实现,
是因为如果在那边实现, shardid 会重复
2.循环处理组织好的每个请求,走TransportSingleShardAction中处理单个 doc 的流程.与处理单个 doc 时相比,只是在构建TransportSingleShardAction对象时,传入的泛型:Request,Response不同.这就是说大约只是 shardid 内部计算还是外部计算等3.收集Response,全部 Response返回后执行finishHim(),给客户端返回结果

总结:回复的消息中 doc 顺序与请求的顺序一致如果部分 doc检索失败,不影响其他结果,检索失败的 doc 会在回复信息中标出

通过分析读流程,我们思考以下问题:


读失败是怎么处理的?
没有重试处理.无论是否指定优先级,都不会尝试重读,优先级只是在处理 avtiveshard 的ArrayList时将匹配
的放到了ArrayList前面而已.

怎么选择从主分片还是副本分片读取的?
从 activeshard 中随机选择,通过指定优先级可以从主分片读

分配是 shardit迭代器, 而不是单个目标 node, 难道想挨个尝试?
没有实现挨个尝试,只是向一个发请求后不管

读请求命中 translog 的条件是什么?
写完数据之后,短时间内发起的读操作(无论读操作到达哪个节点,都可以命中,每个主\副分片所在节点都写了 translog)

为什么要加读锁?怕读的时候有人删了改?需要分布式锁吗?
用于多线程间的同步.不需要分布式锁,只锁本节点本进程即可.设想 A 节点在读, B 节点要删除,B 节点删除成功, B 作为协调节点向 A 发送删除请求,该请求会阻塞在读写锁.锁的范围:每个shard有一个读写锁.读写锁是Engine类的成员变量,集群启动的时候, 为存储于本地节点的 index::shard创建一个Engine对象.循环位于:IndicesClusterStateService::applyNewOrUpdatedShards()

读取指定 route 如何处理的?
对GET 请求中 routing 参数的的处理,就是 把默认对 id 进行 hash, 改为对 routing 指定的值进行 hash

对 _source,_field 等过滤器如何处理的?在哪个环节处理的?是否 lucene 处理的?全部读取出来之后才做的 filter 吗?
_source,_field 是在读取了完整的 doc 之后在innerGetLoadFromStoredFields函数中做过滤的

refresh参数在哪实现的?
TransportGetAction::shardOperation()函数,设置 refesh 为 true,并且关闭 realtime 才会刷新 shard.

cache 机制是如何的?
早期版本缓存一切可以缓存的数据
使用频率较高,数据量较大的才进行缓存
缓存老化算法为 LRU: 最近最少使用
参考:
https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/guide/current/filter-caching.htmlhttps://www.elastic.co/guide/cn/elasticsearch/guide/current/filter-caching.html

读取操作是实时还是准实时?
实时指写入完成后立刻读取,是否能读到。
读取是实时的。因为三元组明确,不需要走倒排索引
search 给的的是关键词,必须走倒排才能查到,不走 translog, 所以是近实时的.
参考:
https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/guide/current/near-real-time.htmlhttps://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/2.3/docs-get.html#realtimeGET/MGET

为什么不默认读本地节点?
??

GET 相关参数


realtime
默认开启2.3.2版本:尝试从 translog 读取.命中条件:写完数据之后,短时间内发起的读操作会命中,无论这个读取操作被发到哪个节点.因为当一个写操作返回时,所有主,副分片所在节点都有 translog 可以命中5.5的版本中,不受索引刷新速率的影响,如果一个document没有被更新了,但是还没有刷新,那么get API获取此文档的时候会先刷新,然后再get 

Optional Type
如果想要查询所有的类型,可以直接指定_type为_all,从而匹配所有的类型。返回匹配 id 的第一个 doc

Source filtering
默认情况下get操作会返回_source字段,除非你使用了fields字段或者禁用了_source字段。通过设置_source属性,可以禁止返回source内容:

如果想要返回特定的字段,可以使用_source_include或者_source_exclude进行过滤。可以使用逗号分隔来设置多种匹配模式,比如:

如果希望返回特定的字段,也可以直接写上字段的名称:

Fields
get操作允许设置fields字段,返回特定的字段:
curl -XGET ‘http://localhost:9200/twitter/tweet/1?fields=title,content’
如果请求的字段没有被存储,那么他们会从source中分析出来,这个功能也可以用 source filter来替代。
元数据比如_routing和_parent是永远不会被返回的。
只有叶子字段才能通过field选项返回.所以对象字段这种是不能返回的,这种请求也会失败。

Routing
当索引的时候指定了路由,那么查询的时候就一定要指定路由。
curl -XGET ‘http://localhost:9200/twitter/tweet/1?routing=kimchy’
如果路由信息不正确,就会查找不到文档

Preference
控制为get请求维护一个分片的索引,这个索引可以设置为:
_primary 这个操作仅仅会在主分片上执行。
_local 这个操作会在本地的分片上执行。
Custom (string) value 用户可以自定义值,对于相同的分片可以设置相同的值。这样可以保证不同的刷新状态下,查询不同的分片。就像sessionid或者用户名一样。

Refresh
refresh参数可以让每次get之前都刷新分片,使这个值可以被搜索。设置true的时候,尽量要考虑下性能问题,因为每次刷新都会给系统带来一定的压力

Versioning support
使用 version 参数检索文档,只有当前版本号与指定版本号相同时才能成功,这种机制对所有版本类型都有效,除了FOUCE, 他总是返回 doc.

ref:
http://blog.csdn.net/u010994304/article/details/50441419
http://www.code123.cc/2582.html
http://www.jianshu.com/p/62febe581fcb
http://blog.csdn.net/july_2/article/details/24777931
http://blog.csdn.net/laigood/article/details/8450331
http://www.cnblogs.com/xing901022/p/5317698.html

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