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ElasticSearch 索引别名的动态管理策略

2024-03-085.3k 阅读

ElasticSearch 索引别名的动态管理策略

索引别名基础概念

在 Elasticsearch 中，索引别名（Index Alias）是指向一个或多个索引的可移动的指针。它提供了一种灵活的方式来管理索引，允许我们在不改变应用程序代码的情况下，将查询、写入操作等重定向到不同的索引。

从功能上来说，别名就像是索引的一个别名或者快捷方式。假设我们有一系列按时间命名的索引，如 logs_2023_01、logs_2023_02 等。我们可以创建一个别名 current_logs，并将其指向当前月份的日志索引。这样，应用程序在查询日志时，只需要使用 current_logs 这个别名，而不需要关心具体的索引名称。当月份切换时，我们只需要更新别名的指向，而应用程序代码无需更改。

别名还支持多索引指向。例如，我们可以创建一个名为 all_logs 的别名，将其指向所有的日志索引 logs_2023_01、logs_2023_02、logs_2023_03 等。这样，当我们执行搜索操作时，使用 all_logs 别名就可以一次性搜索所有相关的索引。

创建索引别名

通过 Elasticsearch 的 REST API，我们可以轻松创建索引别名。以下是使用 curl 命令创建索引别名的示例：

首先，我们创建两个索引 index1 和 index2：

curl -X PUT "localhost:9200/index1" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
    "settings": {
        "number_of_shards": 1,
        "number_of_replicas": 0
    }
}'

curl -X PUT "localhost:9200/index2" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
    "settings": {
        "number_of_shards": 1,
        "number_of_replicas": 0
    }
}'

然后，我们创建一个别名 alias1，指向 index1 和 index2：

curl -X POST "localhost:9200/_aliases" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
    "actions": [
        {
            "add": {
                "index": "index1",
                "alias": "alias1"
            }
        },
        {
            "add": {
                "index": "index2",
                "alias": "alias1"
            }
        }
    ]
}'

在 Java 中，使用 Elasticsearch 的 Java High - Level REST Client 创建别名的代码如下：

import org.apache.http.HttpHost;
import org.elasticsearch.action.alias.Alias;
import org.elasticsearch.action.alias.IndicesAliasesRequest;
import org.elasticsearch.action.alias.IndicesAliasesResponse;
import org.elasticsearch.client.RequestOptions;
import org.elasticsearch.client.RestClient;
import org.elasticsearch.client.RestHighLevelClient;
import org.elasticsearch.client.indices.CreateIndexRequest;
import org.elasticsearch.client.indices.CreateIndexResponse;

import java.io.IOException;

public class ElasticsearchAliasExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        RestHighLevelClient client = new RestHighLevelClient(
                RestClient.builder(
                        new HttpHost("localhost", 9200, "http")));

        // 创建索引
        CreateIndexRequest createIndexRequest1 = new CreateIndexRequest("index1");
        CreateIndexResponse createIndexResponse1 = client.indices().create(createIndexRequest1, RequestOptions.DEFAULT);

        CreateIndexRequest createIndexRequest2 = new CreateIndexRequest("index2");
        CreateIndexResponse createIndexResponse2 = client.indices().create(createIndexRequest2, RequestOptions.DEFAULT);

        // 创建别名
        IndicesAliasesRequest indicesAliasesRequest = new IndicesAliasesRequest();
        indicesAliasesRequest.addAliasAction(
                IndicesAliasesRequest.AliasActions.add()
                       .index("index1")
                       .alias("alias1"));
        indicesAliasesRequest.addAliasAction(
                IndicesAliasesRequest.AliasActions.add()
                       .index("index2")
                       .alias("alias1"));

        IndicesAliasesResponse indicesAliasesResponse = client.indices().updateAliases(indicesAliasesRequest, RequestOptions.DEFAULT);

        client.close();
    }
}

动态管理策略之基于时间的索引切换

在许多应用场景中，我们需要按时间来管理索引。比如，日志数据可能按天、周或月来创建新的索引。我们可以利用索引别名来实现动态的索引切换。

假设我们按天生成日志索引，命名格式为 logs_YYYYMMDD。每天凌晨，我们需要将别名 current_logs 从旧的日志索引切换到新的日志索引。

使用 curl 命令实现这种动态切换的步骤如下：

首先，获取昨天的日期，假设我们使用 shell 脚本：

YESTERDAY=$(date -d "yesterday" +%Y%m%d)
TODAY=$(date +%Y%m%d)

然后，移除别名 current_logs 对昨天索引的指向：

curl -X POST "localhost:9200/_aliases" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
    "actions": [
        {
            "remove": {
                "index": "logs_'$YESTERDAY'",
                "alias": "current_logs"
            }
        }
    ]
}'

接着，将别名 current_logs 指向今天的索引：

curl -X POST "localhost:9200/_aliases" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
    "actions": [
        {
            "add": {
                "index": "logs_'$TODAY'",
                "alias": "current_logs"
            }
        }
    ]
}'

在 Python 中，使用 Elasticsearch 的官方 Python 客户端 elasticsearch - py 实现类似功能的代码如下：

from elasticsearch import Elasticsearch
from datetime import datetime, timedelta

es = Elasticsearch(['http://localhost:9200'])

yesterday = (datetime.now() - timedelta(days = 1)).strftime('%Y%m%d')
today = datetime.now().strftime('%Y%m%d')

# 移除别名对昨天索引的指向
remove_action = {
    "actions": [
        {
            "remove": {
                "index": f"logs_{yesterday}",
                "alias": "current_logs"
            }
        }
    ]
}
es.indices.update_aliases(remove_action)

# 将别名指向今天的索引
add_action = {
    "actions": [
        {
            "add": {
                "index": f"logs_{today}",
                "alias": "current_logs"
            }
        }
    ]
}
es.indices.update_aliases(add_action)

动态管理策略之滚动索引策略

滚动索引策略（Rolling Index Strategy）是处理数据增长的一种常用方法。当索引达到一定的大小或文档数量限制时，我们创建一个新的索引，并将别名切换到新的索引上。

假设我们设定每个索引最多存储 10000 个文档。当当前索引的文档数量接近这个限制时，我们就创建新的索引并切换别名。

在 Elasticsearch 中，我们可以通过监控索引的文档数量来触发滚动操作。以下是使用 curl 命令实现滚动索引策略的示例：

首先，检查当前索引 current_index 的文档数量：

DOC_COUNT=$(curl -s "localhost:9200/current_index/_count" -H 'Content-Type: application/json' | jq '.count')

如果文档数量接近限制（例如，达到 9000），我们创建新的索引 new_index：

if [ $DOC_COUNT -gt 9000 ]; then
    curl -X PUT "localhost:9200/new_index" -H 'Content-Type: application/json' -d'
    {
        "settings": {
            "number_of_shards": 1,
            "number_of_replicas": 0
        }
    }'

    # 切换别名
    curl -X POST "localhost:9200/_aliases" -H 'Content-Type: application/json' -d'
    {
        "actions": [
            {
                "remove": {
                    "index": "current_index",
                    "alias": "current_alias"
                }
            },
            {
                "add": {
                    "index": "new_index",
                    "alias": "current_alias"
                }
            }
        ]
    }'
fi

在 Java 中，使用 Java High - Level REST Client 实现滚动索引策略的代码如下：

import org.apache.http.HttpHost;
import org.elasticsearch.action.admin.indices.create.CreateIndexRequest;
import org.elasticsearch.action.admin.indices.create.CreateIndexResponse;
import org.elasticsearch.action.count.CountRequest;
import org.elasticsearch.action.count.CountResponse;
import org.elasticsearch.action.alias.Alias;
import org.elasticsearch.action.alias.IndicesAliasesRequest;
import org.elasticsearch.action.alias.IndicesAliasesResponse;
import org.elasticsearch.client.RequestOptions;
import org.elasticsearch.client.RestClient;
import org.elasticsearch.client.RestHighLevelClient;
import org.elasticsearch.common.settings.Settings;

import java.io.IOException;

public class RollingIndexExample {
    private static final int DOCUMENT_LIMIT = 9000;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        RestHighLevelClient client = new RestHighLevelClient(
                RestClient.builder(
                        new HttpHost("localhost", 9200, "http")));

        // 检查当前索引文档数量
        CountRequest countRequest = new CountRequest("current_index");
        CountResponse countResponse = client.count(countRequest, RequestOptions.DEFAULT);
        long docCount = countResponse.getCount();

        if (docCount > DOCUMENT_LIMIT) {
            // 创建新索引
            CreateIndexRequest createIndexRequest = new CreateIndexRequest("new_index");
            createIndexRequest.settings(Settings.builder()
                   .put("number_of_shards", 1)
                   .put("number_of_replicas", 0));
            CreateIndexResponse createIndexResponse = client.indices().create(createIndexRequest, RequestOptions.DEFAULT);

            // 切换别名
            IndicesAliasesRequest indicesAliasesRequest = new IndicesAliasesRequest();
            indicesAliasesRequest.addAliasAction(
                    IndicesAliasesRequest.AliasActions.remove()
                           .index("current_index")
                           .alias("current_alias"));
            indicesAliasesRequest.addAliasAction(
                    IndicesAliasesRequest.AliasActions.add()
                           .index("new_index")
                           .alias("current_alias"));

            IndicesAliasesResponse indicesAliasesResponse = client.indices().updateAliases(indicesAliasesRequest, RequestOptions.DEFAULT);
        }

        client.close();
    }
}

动态管理策略之读写分离

在高并发的应用场景中，读写操作可能会相互影响性能。通过索引别名，我们可以实现读写分离。

我们创建两个别名，一个用于写操作（write_alias），另一个用于读操作（read_alias）。写操作指向一个主索引，读操作可以指向主索引及其副本索引，以提高读取性能。

首先，创建主索引 main_index 及其副本：

curl -X PUT "localhost:9200/main_index" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
    "settings": {
        "number_of_shards": 1,
        "number_of_replicas": 1
    }
}'

然后，创建写别名 write_alias 指向主索引：

curl -X POST "localhost:9200/_aliases" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
    "actions": [
        {
            "add": {
                "index": "main_index",
                "alias": "write_alias"
            }
        }
    ]
}'

接着，创建读别名 read_alias 指向主索引及其副本：

curl -X POST "localhost:9200/_aliases" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
    "actions": [
        {
            "add": {
                "index": "main_index",
                "alias": "read_alias"
            }
        },
        {
            "add": {
                "index": "main_index",
                "alias": "read_alias",
                "is_write_index": false
            }
        }
    ]
}'

在应用程序中，写入操作使用 write_alias，读取操作使用 read_alias。这样，写入操作不会影响读取性能，反之亦然。

基于别名的搜索路由

Elasticsearch 中的索引别名还支持搜索路由（Search Routing）。搜索路由允许我们将搜索请求发送到特定的分片上，以提高搜索效率。

假设我们有一个按用户 ID 进行分片的索引。我们可以创建别名，并为别名设置搜索路由参数。

首先，创建一个按用户 ID 分片的索引：

curl -X PUT "localhost:9200/user_index" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
    "settings": {
        "number_of_shards": 5,
        "number_of_replicas": 1,
        "routing": {
            "allocation": {
                "include": {
                    "_tier_preference": "data_content"
                }
            }
        }
    },
    "mappings": {
        "properties": {
            "user_id": {
                "type": "keyword"
            }
        }
    }
}'

然后，创建一个别名 user_alias，并设置搜索路由参数：

curl -X POST "localhost:9200/_aliases" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
    "actions": [
        {
            "add": {
                "index": "user_index",
                "alias": "user_alias",
                "routing": "user123"
            }
        }
    ]
}'

当我们使用 user_alias 进行搜索时，搜索请求将被路由到包含 user123 相关数据的分片上，从而提高搜索效率。

别名管理中的注意事项

在使用索引别名进行动态管理时，有一些注意事项需要关注。

首先，别名的更新操作（如添加、移除索引指向）是原子性的。这意味着在更新别名时，不会出现部分操作成功，部分操作失败的情况。但是，如果在更新别名的过程中 Elasticsearch 集群发生故障，可能会导致别名处于不一致的状态。因此，在进行别名更新操作时，建议在低峰期进行，并做好集群状态的监控。

其次，当别名指向多个索引时，某些操作（如删除索引）需要特别小心。如果删除了别名指向的某个索引，别名仍然存在，但指向的索引数量会减少。如果不小心删除了所有别名指向的索引，别名将变得无效。为了避免这种情况，在删除索引之前，建议先检查别名的指向，并根据需要更新别名。

另外，在动态管理别名时，要注意对应用程序的影响。如果应用程序缓存了别名指向的索引信息，在别名更新后，应用程序可能需要刷新缓存以获取最新的索引信息。否则，可能会导致应用程序访问到错误的索引。

最后，在大规模集群中，别名的管理操作可能会对集群性能产生一定的影响。特别是在同时进行多个别名更新操作时，可能会占用较多的集群资源。因此，在设计动态管理策略时，要充分考虑集群的性能和资源情况，合理安排别名的更新频率和操作规模。

通过合理运用 Elasticsearch 的索引别名动态管理策略，我们可以更加灵活、高效地管理索引，提高应用程序的性能和可维护性。无论是基于时间的索引切换、滚动索引策略，还是读写分离和搜索路由等应用场景，索引别名都为我们提供了强大的功能支持。在实际应用中，根据具体的业务需求和数据特点，选择合适的动态管理策略，并注意操作中的各种细节，将有助于构建稳定、高效的 Elasticsearch 应用。