Elasticsearch 是一个高度可扩展的开源全文搜索和分析引擎，用于处理大量的数据。它是由 Elasticsearch BV 公司开发，并且是用 Java 语言编写的。Elasticsearch 基于 Lucene 搜索引擎，提供了 RESTful API，允许你通过 JSON 格式的请求与其通信。
Elasticsearch 的设计目的是为了使得全文搜索变得简单和高效。它被广泛应用于各种不同的场景，如日志数据分析、应用搜索、网站搜索等。Elasticsearch 支持分布式搜索，这意味着你可以将数据分布在多个服务器上，并能够并行处理大量的数据。
Elasticsearch 架构
Elasticsearch 的架构设计是为了满足现代应用程序的高性能、高可用性和高可扩展性需求。下面是 Elasticsearch 的一些关键组件和它们在架构中的作用：
1. **节点（Nodes）**：
- Elasticsearch 集群由多个节点组成，每个节点是一个独立的 Elasticsearch 实例。
- 节点可以是主节点（Master Node）、数据节点（Data Node）或客户端节点（Client Node）。
- 主节点负责集群的管理和控制，如创建、删除和分配索引。
- 数据节点存储数据并提供搜索功能。
- 客户端节点通常用于执行搜索请求，并将请求分发到数据节点。
2. **集群（Cluster）**：
- 集群是由多个节点组成的 Elasticsearch 实体，它能够处理跨节点的搜索和数据存储。
- 集群有一个唯一的名字，默认是“elasticsearch”。
3. **索引（Indices）**：
- 索引是一个包含多个文档的数据库，文档是可搜索的数据单元。
- 索引可以被看作是关系数据库中的数据库。
- 每个索引由多个分片（Shards）组成，分片是数据的物理副本。
4. **分片（Shards）**：
- 分片是索引的物理分割，用于提高数据的可扩展性和可用性。
- 分片可以分布在不同的数据节点上。
- 每个分片可以有一个或多个副本（Replicas），副本提供高可用性和负载均衡。
5. **映射（Mappings）**：
- 映射定义了索引中文档的结构和类型。
- 当你向索引中添加文档时，Elasticsearch 会根据映射的定义来解析文档。
6. **搜索（Search）**：
- Elasticsearch 支持丰富的搜索功能，如布尔搜索、范围搜索、聚合搜索等。
- 搜索请求通过 Elasticsearch 的 RESTful API 发送，并返回 JSON 格式的结果。
7. **副本（Replicas）**：
- 副本是为了提高数据的可扩展性和可用性而创建的数据分片的副本。
- 副本可以分布在不同的数据节点上，以实现数据的冗余和负载均衡。
8. **协调节点（Coordinating Node）**：
- 在多节点环境中，每个搜索请求都会被一个协调节点处理。
- 协调节点负责将搜索请求分发到相关的数据节点，并收集结果。
Elasticsearch 原理解析
Elasticsearch 的核心原理是基于 Lucene 的搜索引擎。下面是 Elasticsearch 的一些关键原理：
1. **文档索引**：
- 当向 Elasticsearch 索引中添加文档时，它会将文档转换为 Lucene 的索引格式。
- 索引包含文档的文本内容和元数据，如文档的 ID、类型和字段。
2. **倒排索引（Inverted Index）**：
- Lucene 使用倒排索引来存储索引数据，它是一种将单词映射到包含这些单词的文档的索引。
- 倒排索引使得搜索操作非常高效，因为你可以快速找到包含特定单词的文档。
3. **分片和副本**：
- 分片是数据的物理分割，用于提高数据的可扩展性和可用性。
- 副本提供数据的冗余和高可用性，当一个分片不可用时，Elasticsearch 可以使用副本来继续提供服务。
4. **搜索和查询**：
- 搜索请求通过 Elasticsearch 的 RESTful API 发送到协调节点。
- 协调节点将请求分发到相关的数据节点，并收集结果。
- Elasticsearch 支持丰富的查询语言，如布尔查询、范围查询和聚合查询。
5. **高可用性和负载均衡**：
- Elasticsearch 支持跨多个节点的搜索和数据存储，以实现高可用性和负载均衡。
- 主节点负责管理和协调集群中的节点，包括分配分片、处理集群级别的操作等。
- 数据节点负责存储数据和处理搜索请求，它们可以处理来自客户端的请求，也可以响应协调节点的搜索请求。
6. **自动发现和集群健康监测**：
- Elasticsearch 节点通过心跳机制自动发现集群中的其他节点。
- 集群健康监测机制可以监控节点的状态和集群的整体健康状况，如果发现节点故障，Elasticsearch 可以将故障节点的分片重新分配到健康的节点上。
7. **数据同步和更新**：
- 当文档被添加到 Elasticsearch 时，它首先被写入到主分片上。
- 然后，Elasticsearch 会自动将文档同步到副本分片上，以确保数据的冗余和可用性。
- 如果文档被更新或删除，Elasticsearch 会同步这些更改到所有的副本分片上。
8. **分布式搜索**：
- 分布式搜索允许 Elasticsearch 跨多个节点并行处理搜索请求。
- 协调节点将搜索请求分发到相关的数据节点，并收集结果，然后返回给客户端。
总结
Elasticsearch 是一个强大的全文搜索和分析引擎，它基于 Lucene 搜索引擎，并提供了丰富的功能和特性。Elasticsearch 的架构设计是为了满足现代应用程序的高性能、高可用性和高可扩展性需求。它的核心原理包括文档索引、倒排索引、分片和副本、搜索和查询、高可用性和负载均衡、数据同步和更新以及分布式搜索。