1、ES概述

ES（elasticsearch）是一个分布式搜索和分析引擎，它用于快速、实时地搜索和分析大规模数据。ES是一个面向文档的分布式搜索引擎。它的数据模型基于文档，每个文档是一个包含了JSON格式数据的独立单元。文档可以属于不同的索引，每个文档可以具有不同的结构。

小记：

• Elasticsearch提供了一个易于使用的RESTful
  API。可以使用HTTP请求来执行各种操作，例如索引文档、执行搜索查询、管理索引和节点等。
• 专注于全文搜索和复杂查询，支持分词、模糊搜索、短语匹配等高级搜索功能。

2、基础概念

（1）索引、文档、字段

索引（Index）：是Elasticsearch中的一个逻辑容器，用于组织和存储相关的文档数据。类似于关系数据库中的表。

文档（Document）：文档是存储在索引中的基本数据单元，通常以JSON格式表示。每个文档代表了一个独立的数据记录。类似于关系数据库中的一行记录。

字段（Field）：是文档中的数据项，它们包含了文档的具体信息。每个字段都有一个名称和一个对应的值。例如，一个产品文档可以包含字段如“productName”、“productDescription”、“price”等，每个字段存储相关信息。

一个索引可以包含多个文档，这些文档代表了不同类型的数据。每个文档包含多个字段，每个字段存储文档的具体数据。

（2）映射

映射（Mapping）用于定义索引中文档的结构和字段的属性。映射指定了每个字段的数据类型、如何分析文本、是否存储原始数据等信息。映射确保了索引中的文档被正确地存储和检索，并允许执行高级的搜索和分析操作。通常，映射可以自动创建，但在需要更精细的控制时，也可以手动定义映射。以下是关于映射的详细介绍：

字段的数据类型： 映射确定了每个字段的数据类型，例如文本、数值、日期、布尔值等。指定正确的数据类型有助于Elasticsearch正确地索引和搜索数据。

分析器（Analyzer）： 对于文本字段，映射可以指定使用哪种分析器来处理文本数据。分析器决定了如何将文本拆分成词条，以及如何处理这些词条，例如小写化、删除停用词等。

日期格式： 对于日期字段，映射可以定义日期的格式，以确保正确的日期解析和排序。

（3）DSL

DSL（Domain-Specific Language 领域特定语言），它是一种用于构建和执行复杂查询的结构化查询语言。DSL是Elasticsearch查询的核心组成部分，用于与Elasticsearch进行交互，从而检索和操作数据。DSL查询通常以JSON（JavaScript Object Notation）格式编写，因此它是一种使用JSON语法的查询语言。

3、架构原理

主节点（Master Node）： 负责集群的管理和协调，包括索引和分片的创建、删除、重新分配等。它还负责维护集群状态信息。

数据节点（Data Node）： 负责存储索引数据和执行搜索操作。

协调节点（Coordinator Node）： 不存储数据，但负责接收来自客户端的搜索和查询请求，然后将请求分发到适当的数据节点。

候选主节点（Candidate Master Node）： 是潜在的主节点候选者，当主节点失败时可以自动接管主节点的角色。

4、索引字段的数据类型

（1）keyword族

• keyword： 用于结构化内容，如id、电子邮件地址、主机名、状态码、邮政编码或标签。

• constant_keyword： 表示始终包含相同值(常量)的keyword字段。

• wildcard： 用于机器生成的非结构化的内容。wildcard字段类型针对大值或高基数的字段进行了优化。

Keyword 字段经常用于结构化内容的查询，通常用于过滤、排序、聚合和 term-level queries。例如，id、电子邮件地址、主机名、状态码、邮政编码或标签等。

（2）text
最适合于非结构化的内容（全文索引），text字段不用于排序，也很少用于聚合，text字段会被分析（分词），也就是说，在建立索引之前，它们会通过分析器（分词器）将字符串转换为单个词的列表，例如，电子邮件的正文或产品的描述。

（3）数值类型
byte、short、integer、long、float、double、unsigned_long、half_float、scaled_float（一个使用long表示的浮点数，精度由一个换算系数决定，比如俩位小数，3.14 缩放因子是100的话，在文档中就存储314，取的时候除以100，表示金额时可以使用)）

（4）日期类型
代表UNIX诞生的UTC时间1970年1月1日0时0分0秒。JSON没有日期数据类型，所以Elasticsearch中的日期可以是:格式化日期的字符串, 例如：“2015-01-01” or “2015/01/01 12:10:30”.

（5）布尔类型
布尔字段接受JSON的true和false值，但也可以接受被解释为true或false的字符串:

5、ES的三种分页方式

（1）深度分页（from+size）

默认采用的分页方式是 from+ size 的形式，即查询10-20条数据时，就在相应的各节点上直接查询前20条数据，然后截断前10条，只返回10-20的数据。

其中，from定义了目标数据的偏移值，size定义了返回的数据量（默认from为0，size为10），即所有的查询默认仅仅返回前10条数据。

GET /student/student/_search
{
  "query":{
    "match_all": {}
  },
  "from":100,
  "size":10
}

上面的查询意味着 es 需要在各个分片上匹配排序并得到110条数据，而随着页数增加，深度分页的效率将会非常低，因为我们只需要查询size条数据，而es则处理了from+size条数据。

（2）快照查询（scroll）

如果我们分页请求大数据集，scroll是一个好的解决方案。使用scroll滚动搜索，可以先搜索一批数据，然后下次再搜索一批数据，以此类推，直到搜索出全部的数据来。scroll搜索会在第一次搜索的时候，保存一个当时的视图快照，之后只会基于旧的视图快照提供数据搜索（如果这个期间数据变更，是不会让用户看到的）。每次发送scroll请求，我们需要指定一个scroll参数，指定一个时间窗口，每次搜索请求只要在这个时间窗口内能就可以了。

一个滚屏搜索允许我们做一个初始阶段搜索并且持续批量从Elasticsearch里拉取结果直到没有结果剩下。这有点像传统数据库里的cursors（游标）。

scroll的使用很简单。执行如下curl，每次请求两条。可以定制 scroll = 5m意味着该窗口过期时间为5分钟。

请求：

GET /student/student/_search?scroll=5m
{
  "query": {
    "match_all": {}
  },
  "size": 2
}

返回：

{
  "_scroll_id" : "DnF1ZXJ5VGhlbkZldGNoBQAAAAAAAC0YFmllUjV1QTIyU25XMHBTck1XNHpFWUEAAAAAAAAtGRZpZVI1dUEyMlNuVzBwU3JNVzR6RVlBAAAAAAAALRsWaWVSNXVBMjJTblcwcFNyTVc0ekVZQQAAAAAAAC0aFmllUjV1QTIyU25XMHBTck1XNHpFWUEAAAAAAAAtHBZpZVI1dUEyMlNuVzBwU3JNVzR6RVlB",
  "took" : 0,
  "timed_out" : false,
  "_shards" : {
    "total" : 5,
    "successful" : 5,
    "skipped" : 0,
    "failed" : 0
  },
  "hits" : {
    "total" : 6,
    "max_score" : 1.0,
    "hits" : [
      {
        "_index" : "student",
        "_type" : "student",
        "_id" : "5",
        "_score" : 1.0,
        "_source" : {
          "name" : "fucheng",
          "age" : 23,
          "class" : "2-3"
        }
      },
      {
        "_index" : "student",
        "_type" : "student",
        "_id" : "2",
        "_score" : 1.0,
        "_source" : {
          "name" : "xiaoming",
          "age" : 25,
          "class" : "2-1"
        }
      }
    ]
  }
}

返回信息里有一个重要的参数scroll_id（base64编码），在后面的请求参数中我们都要带着 scroll_id 。 student这个索引中共有6条数据，当我们使用 scroll 查询第4次的时候，返回结果为空。这时结果集就已经匹配完了。

（3）search_after

from + size的分页方式虽然是最灵活的分页方式，但是存在深度分页的问题。scroll能够解决深度分页的问题，但是其无法实现实时查询，即当scroll_id生成后无法查询到数据的变更，因为其底层原理是生成数据的快照。

search_after （es-5.x之后）是一种假分页方式，根据上一页的最后一条数据来确定下一页的位置，同时在分页请求的过程中，如果有索引数据的增删改查，这些变更也会实时的反映到游标上。为了找到每一页最后一条数据，每个文档必须有一个全局唯一值，官方推荐使用 _uid 作为全局唯一值，但是只要能表示其唯一性就可以。

在索引中增加一个uid字段表示其唯一性，请求如下：

GET /student/student/_search
{
  "query":{
    "match_all": {}
  },
  "size":2,
  "sort":[
    {
      "uid": "desc"
    }
  ]
}

结果：

{
  "took" : 1,
  "timed_out" : false,
  "_shards" : {
    "total" : 5,
    "successful" : 5,
    "skipped" : 0,
    "failed" : 0
  },
  "hits" : {
    "total" : 6,
    "max_score" : null,
    "hits" : [
      {
        "_index" : "student",
        "_type" : "student",
        "_id" : "6",
        "_score" : null,
        "_source" : {
          "uid" : 1006,
          "name" : "dehua",
          "age" : 27
        },
        "sort" : [
          1006
        ]
      },
      {
        "_index" : "student",
        "_type" : "student",
        "_id" : "5",
        "_score" : null,
        "_source" : {
          "uid" : 1005,
          "name" : "fucheng",
          "age" : 23
        },
        "sort" : [
          1005
        ]
      }
    ]
  }
}

下一次分页，需要将上述分页结果集的最后一条数据的值带上。

GET /student/student/_search
{
  "query":{
    "match_all": {}
  },
  "size":2,
  "search_after":[1005],
  "sort":[
    {
      "uid": "desc"
    }
  ]
}