一文轻松图解搞懂Elasticsearch原理！
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ES 的集群模式和 kafka 很像，kafka 又和 redis 的集群模式很像。总之就是相互借鉴！
不管你用没用过 ES，今天我们一起聊聊它。就当扩展大家的知识广度了！
认识倒排索引
「正排索引 VS 倒排索引：」
「倒排索引包括两个部分：」
单词词典（
Term Dictionary）：记录所有文档的单词，记录单词到倒排列表的关联关系❝
单词词典一般比较大，可以通过
B+树 或 哈希拉链法实现，以满足高性能的插入与查询❞
倒排列表（
Posting List）：记录了单词对应的文档结合，由倒排索引项（Posting）组成：文档 ID词频
TF：该单词在文档中出现的次数，用于相关性评分位置（
Position）：单词在文档中分词的位置。用于语句搜索（Phrase Query）偏移（
Offset）：记录单词的开始结束位置，实现高亮显示
「ElasticSearch 的倒排索引：」
ElasticSearch的JSON文档中的每个字段，都有自己的倒排索引
可以针对某些字段不做索引
优点：节省存储空间 缺点：字段无法被搜索
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分布式架构原理
「分片 shard：一个索引可以拆分成多个 shard 分片。」
主分片 primary shard：每个分片都有一个主分片。备份分片 replica shard：主分片写入数据后，会将数据同步给其他备份分片。
将 ES 集群部署在 3个 机器上（esnode1、esnode2、esnode3）：
「创建个索引，分片为 3 个，副本数设置为 1：」
PUT /sku_index/_settings
{
"settings": {
"number_of_shards" : 3,
"number_of_replicas": 1
}
}
响应：
{
"acknowledged" : true
}
「ES 集群中有多个节点，会自动选举一个节点为 master 节点，如上图的 esnode2节点：」
主节点（ master）：管理工作，维护索引元数据、负责切换主分片和备份分片身份等。从节点（ node）：数据存储。
「集群中某节点宕机：」
主节点宕机：会重新选举一个节点为 主节点。 从节点宕机：由 主节点，将宕机节点上的 主分片身份转移到其他机器上的 备份分片上。
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写入数据的工作原理
「写单个文档所需的步骤：」
客户端选择一个
Node发送请求，那么这个Node就称为 「协调节点（Coorinating Node）」 。Node使用文档ID来确定文档属于分片 0，通过集群状态中的内容路由表信息获知分片0 的主分片在Node1上，因此将请求转发到Node1上。Node1上的主分片执行写操作。如果写入成功，则将请求并行转发到Node3的副分片上，等待返回结果。当所有的副分片都报告成功，
Node1将向Node（协调节点）报告成功。
「Tips：客户端收到成功响应时，意味着写操作已经在主分片和所有副分片都执行完成。」
写数据底层原理
「写操作可分为 3 个主要操作：」
写入新文档： 这时候搜索，是搜索不到。
将数据写入内存
将这操作写入 translog文件中
refresh操作： 默认每隔 1s ，将内存中的文档写入文件系统缓存（filesystem cache）构成一个segment❝
这时候搜索，可以搜索到数据。
❞
「 1s时间：ES是近实时搜索，即数据写入1s后可以搜索到。」flush操作： 默认每隔 30 分钟 或者translog文件512MB，将文件系统缓存中的segment写入磁盘，并将translog删除。
「translog 文件：」 来记录两次 flush(fsync) 之间所有的操作，当机器从故障中恢复或者重启，可以根据此还原
translog是文件，存在于内存中，如果掉电一样会丢失。「默认每隔 5s 刷一次到磁盘中」
读取数据的工作原理
「读取文档所需的步骤：」
客户端选择一个 Node发送请求，那么这个Node就称为 「协调节点（Coorinating Node）」 。Node使用文档ID来确定文档属于分片 0，通过集群状态中的内容路由表信息获知分片0 有 2 个副本数据（一主一副），会使用随机轮询算法选择出一个分片，这里将请求转发到Node1Node1将文档返回给Node，Node将文档返回给客户端。
「在读取时，文档可能已经存在于主分片上，但还没有复制到副分片，这种情况下：」
读请求命中副分片时，可能会报告文档不存在。 读请求命中主分片时，可能成功返回文档。
搜索工作原理
「搜索数据过程：」
客户端选择一个 Node发送请求，那么这个Node就称为 「协调节点（Coorinating Node）」 。Node协调节点将搜索请求转发到所有的 分片（shard）：主分片 或 副分片，都可以。「 query阶段」 ：每个分片shard将自己的搜索结果（文档ID）返回给协调节点，由协调节点进行数据的合并、排序、分页等操作，产出最终结果。「 fetch阶段」 ：由协调节点根据 文档ID去各个节点上拉取实际的文档数据。
举个栗子： 有 3 个分片，查询返回前 10 个匹配度最高的文档
每个分片都查询出当前分片的 TOP 10数据「协调节点」 将 3 * 10 = 30的结果再次排序，返回最终TOP 10的结果。
删除/更新数据底层原理
「删除操作」 ： commit的时候会生成一个.del文件，里面将某个doc标识为deleted状态，那么搜索的时候根据.del文件就知道这个 doc 是否被删除了。「更新操作」 ：就是将原来的 doc标识为deleted状态，然后新写入一条数据。
「底层逻辑是：」
Index Buffer每次refresh操作，就会产生一个segment file。（默认情况：1秒1次）定制执行 merge操作：将多个segment file合并成一个，同时将标识为deleted的doc「物理删除」 ，将新的segment file写入磁盘，最后打上commit point标识所有新的segment file。
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