Elasticsearch 5 集群部署和测试
目录
Elasticsearch 5集群部署与测试..............................................................................1
目录.......................................................................................................................2
一、Elasticsearch 5的新特性.................................................................................3
1.1为什么版本直接跳到5.x.x....................................................................................3
1.2ES5新增特性.....................................................................................................4
1.2.1性能相关的特性...............................................................................................4
1.2.2新增数据转换功能节点.....................................................................................4
1.2.3接口方面.........................................................................................................5
二、ES5集群的部署................................................................................................5
2.1部署前系统相关的配置........................................................................................6
2.1.1为ES创建系统用户............................................................................................6
2.1.2安装Java运行环境............................................................................................6
2.1.3修改/etc/security/limits.conf...........................................................................6
2.1.4/etc/sysctl.conf添加配置信息..........................................................................6
2.2安装ES5............................................................................................................7
2.2.1下载ES5安装文件............................................................................................7
2.2.2配置ES5.........................................................................................................7
2.2.3配置JVM参数.................................................................................................7
2.2.4启动ES5实例..................................................................................................8
2.2.5部署ES5集群..................................................................................................8
2.3验证ES5集群...................................................................................................8
三、集群性能测试...................................................................................................8
3.1集群节点的配置..................................................................................................8
3.2性能测试............................................................................................................9
3.2.1索引性能测试...................................................................................................9
3.2.2检索性能测试..................................................................................................10
四、ES5数据安全性................................................................................................11
4.1索引数据安全性..................................................................................................12
4.2索引数据访问的安全控制....................................................................................12
五、参考链接..........................................................................................................14
2016年10月Elastic发布了Elasticsearch 5.0.0(以下简称ES5)。根据官方公布信息,该版本在性能和功能上都有很大提升,我们准备将现有的Elasticsearch 2.2.0集群直接升级到ES5。升级前采用少量机器部署ES5集群,进行试用及性能测试。现从ES5的新特性,集群安装部署,性能调试测试及集群安全性等几个方面分享一下我对ES5理解,如有不对之处,敬请指正。
一、Elasticsearch 5的新特性
1.1为什么版本直接跳到5.x.x
介绍ES5的新特性之前,首先说说这次ES的版本为什么直接从2.x.x直接跳到5.x.x。主要是为了统一版本。由于ELK过去的版本比较混乱,Elasticsearch和Logstash的版本号是2.x.x,Kibana是4.x.x。看看下面这张图,就清楚过去版本号有多乱了。
这些产品复杂的版本号,很容易产生产品之间版本兼容性的问题。所以这次为了统一一下版本号,统一将所有产品的版本号升级到5.x.x,版本号前三位相同的产品相互兼容。
1.2ES5新增特性
ES5新增特性非常之多,这里从我们的业务需求出发,分享一下我认为比较重要的新增特性。
1.2.1性能相关的特性
第一个就是ES内置Lucene升级到6.2.0。Lucene 6针对数字和地理位置类型增加了叫K-Ds树的点数据结构,改变了对数字类型的索引和搜索。采用这种点数据结构,使得索引的速度提高71%,检索速度提高36%,同时索引的大小减少66%。关于Lucene
6.2.0的相关特性,可以查看Lucene官网(http://lucene.apache.org)。
引入新的字段类型Keyword/Text代替String,即将原来的String类型分成两种数据类型。Keyword类型适合那些不需要分词,需要完全匹配的文本内容,这种类型对过滤和聚合操作非常方便。Text类型适合需要全文检索对文本内容分词的字段类型。
在Internal Engine层移除同一文档并发更新的竞争锁,并发更新的场景下,可以带来15%-20%的性能提高。
另外,ES5在聚合和分页查询性能方面也做了很大优化。
1.2.2新增数据转换功能节点
ES5中,新增数据转换功能节点(Ingest
Nodes),使得ES5本身就可以实现Logstash常用的数据过滤能力,比如data、split、convert、grok等。通过定义管道,实现在索引之前对文档进行预处理。默认情况下,节点自动开启了数据转换功能。数据转换对节点性能有一定的消耗,如需关闭节点的转换功能,可以在配置文件(elasticsearch.yml)中添加node.ingest: false配置。
1.2.3接口方面
新增Shrink接口。ES5之前,索引的分片数一旦设定,将不能修改。如果要修改,只能重新创建索引。Shrink接口可以在不重建索引的前提下将分片数收缩成它的因数,比如之前是16个分片,可以收缩成8个或4个。针对这样的场景,写数据压力非常大时,设置足够多的分片,充分利分片的并行写能力,提高写入速度,后期写数据量较小时,收缩分片数,提高查询性能,非常方便。
新增Rollover接口。该接口对于日志类的数据按天来对索引进行分割非常方便。比如我们创建一个logs0001的索引,并为它指定一个叫logs_write的别名,然后给logs_write设置一个rollover规则,索引文档最多保存一天的数据,超过一天的数据,logs_write别名自动切换到logs0002的索引上。
新增Java REST Client客户端。Java REST Client是基于HTTP协议的客户端,使用时不需要依赖Elasticsearch
Jar包,可以消除开发时Jar包冲突。并且性能和Transport
Client不相上下。
二、ES5集群的部署
本次ES集群部署选用CentOS操作系统,ES5要求CentOS 6及以上的版本。
2.1部署前系统相关的配置
生产环境部署ES5,启动时会对系统环境配置进行检查,如果发现系统环境不满足条件,则不能正常启动。因此部署ES前,需要对CentOS系统时进行优化配置。
2.1.1为ES创建系统用户
ES5不能直接使用root用户启动,因此安装前要为ES创建安装系统用户。
groupadd es
useradd es -g es
passwd es
2.1.2安装Java运行环境
ES5要求Java 8,建议安装Oracle JDK version 1.8.0_73。
2.1.3修改/etc/security/limits.conf
es - nofile 65536#open files
es soft nproc 65536#max user processes
es hard nproc 65536#max user processes
es soft memlock unlimited#virtual memory
es hard memlock unlimited#virtual memory
2.1.4/etc/sysctl.conf添加配置信息
vm.max_map_count=262144
/sbin/sysctl-p#生效配置
2.2安装ES5
2.2.1下载ES5安装文件
tar-xvf elasticsearch-5.0.0.tar.gz -C /usr/local/
ln-s elasticsearch-5.0.0 elasticsearch
chown-R es:es elasticsearch
chown-R es:es elasticsearch-5.0.0
2.2.2配置ES5
ES5的配置文件在home目录下config/elasticsearch.yml,建议设置以下配置优化项。
cluster.name: es5-cluster#集群名,同一个集群中的节点集群名称相同
node.name: node1#节点名称
path.data: /data1/es5/#索引数据存放目录,可以指定多个,提升IO性能
path.logs: /var/log/es5/#日志存放目录
bootstrap.memory_lock: true#是否开启内存锁定,默认为false。建议开启
network.host: 10.210.136.34#节点绑定的IP地址
http.port: 9200#http端口,一台机器启动多个实例时,修改端口
node.master: true#是否为master节点,默认为true
node.data: true#是否为数据节点,默认为true
node.ingest: true#是否为数据转换节点,默认为true
discovery.zen.ping.unicast.hosts: [“10.*.*.1””]#配置集群内其它节点的IP
discovery.zen.minimum_master_nodes: 3
#该配置用于集群网络出现异常时,防止脑裂导致的索引数据丢失。配置为:(集群中master节点总数)/ 2 + 1
2.2.3配置JVM参数
ES5实例启动的JVM参数统一配置在config/jvm.options文件中。
-Xms12g#初始化堆内存大小
-Xmx12g#堆内存
建议一台主机,启动单个ES实例,最大堆内存不超过主机内存的50%,且最大不要超过32G。
2.2.4启动ES5实例
cd$ES_HOME/bin
./elasticsearch-d -p pid#以守护进程启动
kill`cat pid`#关闭ES实例
2.2.5部署ES5集群
各节点启动ES5实例后,cluster.name相同的节点会自动发现节点。当集群规模较大时,需要master节点和数据节点分开,以提升性能。
master节点配置如下:
node.master:true#开启master节点角色
node.data:false#关闭data节点角色
node.ingest:false#关闭ingest节点角色
data节点的配置如下:
node.master:true#关闭master节点角色
node.data:false#开启data节点角色
node.ingest:false#关闭ingest节点角色
2.3验证ES5集群
通过REST API查看集群状态,验证集群部署是否成功。
GET_cluster/health?pretty#查看集群健康状态
GET_cluster/stats?human&pretty
GET_cluster/state?pretty
GET_nodes/stats?pretty#查看集群各节点的状态
三、集群性能测试
3.1集群节点的配置
ES5测试集群使用四台服务器搭建,机器的详细配置如下表。集群及客户端网络带宽为百兆网络。
3.2性能测试
3.2.1索引性能测试
索引测试程序,使用Native Java Client批量向集群索引数据。测试程序部署在集群同局域网内的一台服务器上,使用多线程开启多个Transport Client连接集群。我们的业务是索引日志数据,检索是完全匹配,用不上ES搜索引擎方面的功能。创建索引时,在mapping配置中关闭了记录打分和对字段的分词功能,以提升索引性能。
每条测试数据的大小266个字节,批量向集群索引1.5亿条数据,平均索引速度可达到4万条/秒。
索引状态监控图:
3.2.2检索性能测试
ES5提供几乎实时的数据操作和检索功能,默认情况下,数据从索引/更新/删除到它作用到检索结果中,有一秒钟的延迟。
为了测试ES5集群检索的性能,首先往集群中索引1.6亿条数据,索引大小为33.7GB。使用Transport
Client客户端,采用多线程方式开启20个客户端连接集群,循环发起40万次检索请求。此时集群检索的平均响应时间是20毫秒。
集群节点的负载:
大家可以看到集群master节点的负载非常高,CPU使用接近100%。由于此次用于测试的机器并不充足,master节点还担任着data节点的角色,该节点负载比其它节点要重。生产环境建议是把master节点和data节点分开,以提供更好的性能。
四、ES5数据安全性
ES的数据安全性要从两方面考虑,一方面是索引数据本身的安全性,另一方面是数据访问的安全控制。
4.1索引数据安全性
ES5提供副本机制保障索引数据不会丢失。索引的副本数,创建索引时可以设置,默认为1,如果要提高索引数据的安全性,可以加大副本数。
4.2索引数据访问的安全控制
ES5本身在数据访问安全控制这方面,没有做任何限制。存在以下安全问题:
n索引数据访问无权限控制,任何客户端能过API都可以访问集群中的索引数据;
n节点加入集群无安全验证,网络联通的机器通过配置都可以加入到集群当中;
n集群中节点之间数据传输未加密;
Elastic提供的X-pack插件,可以解决数据访问安全控制的问题。X-pack插件安装简单,功能强大,文档齐全。但有license限制,免费的license只提供集群监控功能,而且不开放源代码。
X-pack插件所有功能可以免费试用一个月,到期以后一些基本认证功能还可以继续使用。由于不开放源码,后期维护及扩展比较困难。
ES5安全认证方面,还有另外一个不错的插件可以选择--Search Guard。该插件也是商业插件,但免费许可的功能已可以满足需求。
该插件提供丰富认证功能,开放全部源代码,可以很方便与企业内部的认证系统进行集成,扩展性较好!Search Guard详细信息,可以查看官网https://floragunn.com/。
五、参考链接
http://lucene.apache.org/
https://www.elastic.co/
https://floragunn.com/
http://www.infoq.com/cn/news/2016/08/Elasticsearch-5-0-Elastic
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epoll简介及触发模式(accept、read、send)-epoll的简单介绍 epoll在LT和ET模式下的读写方式 一、epoll的接口非常简单,一共就三个函数:1. int epoll_create(int size);创建一个epoll的句柄,size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select中的第一个参数,给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是,当创建好epoll句柄后,它就是会占用一个fd值,在linux下如果查看/proc/进程id/fd/,是能够看到这个fd的,所以在使用完epoll后,必须调用close关闭,否则可能导致fd被耗尽。2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);epoll的事件注册函数,它不同与select是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件,而是在这里先注册要监听的事件类型。第一个参数是epoll_create的返回值,第二个参数表示动作,用三个宏来表示:EPOLL_CTL_ADD:注册新的fd到epfd中;EPOLL_CTL_MOD:修改已经注册的fd的监听事件;EPOLL_CTL_DEL:从epfd中删除一个fd;第三个参数是需要监听的fd,第四个参数是告诉内核需要监听什么事,struct epoll_event结构如下:struct epoll_event { __uint32_t events; /* Epoll events */ epoll_data_t data; /* User data variable */};events可以是以下几个宏的集合:EPOLLIN :表示对应的文件描述符可以读(包括对端SOCKET正常关闭); EPOLLIN事件:EPOLLIN事件则只有当对端有数据写入时才会触发,所以触发一次后需要不断读取所有数据直到读完EAGAIN为止。否则剩下的数据只有在下次对端有写入时才能一起取出来了。现在明白为什么说epoll必须要求异步socket了吧?如果同步socket,而且要求读完所有数据,那么最终就会在堵死在阻塞里。 EPOLLOUT:表示对应的文件描述符可以写; EPOLLOUT事件:EPOLLOUT事件只有在连接时触发一次,表示可写,其他时候想要触发,那要先准备好下面条件:1.某次write,写满了发送缓冲区,返回错误码为EAGAIN。2.对端读取了一些数据,又重新可写了,此时会触发EPOLLOUT。简单地说:EPOLLOUT事件只有在不可写到可写的转变时刻,才会触发一次,所以叫边缘触发,这叫法没错的!其实,如果真的想强制触发一次,也是有办法的,直接调用epoll_ctl重新设置一下event就可以了,event跟原来的设置一模一样都行(但必须包含EPOLLOUT),关键是重新设置,就会马上触发一次EPOLLOUT事件。1. 缓冲区由满变空.2.同时注册EPOLLIN | EPOLLOUT事件,也会触发一次EPOLLOUT事件这个两个也会触发EPOLLOUT事件 EPOLLPRI:表示对应的文件描述符有紧急的数据可读(这里应该表示有带外数据到来);EPOLLERR:表示对应的文件描述符发生错误;EPOLLHUP:表示对应的文件描述符被挂断;EPOLLET: 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式,这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。EPOLLONESHOT:只监听一次事件,当监听完这次事件之后,如果还需要继续监听这个socket的话,需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);等待事件的产生,类似于select调用。参数events用来从内核得到事件的集合,maxevents告之内核这个events有多大,这个maxevents的值不能大于创建epoll_create时的size,参数timeout是超时时间(毫秒,0会立即返回,-1将不确定,也有说法说是永久阻塞)。该函数返回需要处理的事件数目,如返回0表示已超时。-------------------------------------------------------------------------------------------- 从man手册中,得到ET和LT的具体描述如下EPOLL事件有两种模型:Edge Triggered (ET)Level Triggered (LT)假如有这样一个例子:1. 我们已经把一个用来从管道中读取数据的文件句柄(RFD)添加到epoll描述符2. 这个时候从管道的另一端被写入了2KB的数据3. 调用epoll_wait(2),并且它会返回RFD,说明它已经准备好读取操作4. 然后我们读取了1KB的数据5. 调用epoll_wait(2)......Edge Triggered 工作模式:如果我们在第1步将RFD添加到epoll描述符的时候使用了EPOLLET标志,那么在第5步调用epoll_wait(2)之后将有可能会挂起,因为剩余的数据还存在于文件的输入缓冲区内,而且数据发出端还在等待一个针对已经发出数据的反馈信息。只有在监视的文件句柄上发生了某个事件的时候 ET 工作模式才会汇报事件。因此在第5步的时候,调用者可能会放弃等待仍在存在于文件输入缓冲区内的剩余数据。在上面的例子中,会有一个事件产生在RFD句柄上,因为在第2步执行了一个写操作,然后,事件将会在第3步被销毁。因为第4步的读取操作没有读空文件输入缓冲区内的数据,因此我们在第5步调用 epoll_wait(2)完成后,是否挂起是不确定的。epoll工作在ET模式的时候,必须使用非阻塞套接口,以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。最好以下面的方式调用ET模式的epoll接口,在后面会介绍避免可能的缺陷。 i 基于非阻塞文件句柄 ii 只有当read(2)或者write(2)返回EAGAIN时才需要挂起,等待。但这并不是说每次read时都需要循环读,直到读到产生一个EAGAIN才认为此次事件处理完成,当read返回的读到的数据长度小于请求的数据长度时,就可以确定此时缓冲中已没有数据了,也就可以认为此事读事件已处理完成。Level Triggered 工作模式相反的,以LT方式调用epoll接口的时候,它就相当于一个速度比较快的poll(2),并且无论后面的数据是否被使用,因此他们具有同样的职能。因为即使使用ET模式的epoll,在收到多个chunk的数据的时候仍然会产生多个事件。调用者可以设定EPOLLONESHOT标志,在 epoll_wait(2)收到事件后epoll会与事件关联的文件句柄从epoll描述符中禁止掉。因此当EPOLLONESHOT设定后,使用带有 EPOLL_CTL_MOD标志的epoll_ctl(2)处理文件句柄就成为调用者必须作的事情。然后详细解释ET, LT:LT(level triggered)是缺省的工作方式,并且同时支持block和no-block socket.在这种做法中,内核告诉你一个文件描述符是否就绪了,然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作,内核还是会继续通知你的,所以,这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表.ET(edge-triggered)是高速工作方式,只支持no-block socket。在这种模式下,当描述符从未就绪变为就绪时,内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪,并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知,直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如,你在发送,接收或者接收请求,或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK 错误)。但是请注意,如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪),内核不会发送更多的通知(only once),不过在TCP协议中,ET模式的加速效用仍需要更多的benchmark确认(这句话不理解)。在许多测试中我们会看到如果没有大量的idle -connection或者dead-connection,epoll的效率并不会比select/poll高很多,但是当我们遇到大量的idle- connection(例如WAN环境中存在大量的慢速连接),就会发现epoll的效率大大高于select/poll。(未测试)另外,当使用epoll的ET模型来工作时,当产生了一个EPOLLIN事件后,读数据的时候需要考虑的是当recv返回的大小如果等于请求的大小,那么很有可能是缓冲区还有数据未读完,也意味着该次事件还没有处理完,所以还需要再次读取: 这里只是说明思路(参考《UNIX网络编程》) while(rs) {buflen = recv(activeevents[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0);if(buflen < 0){// 由于是非阻塞的模式,所以当errno为EAGAIN时,表示当前缓冲区已无数据可读// 在这里就当作是该次事件已处理处.if(errno == EAGAIN)break; else return; }else if(buflen == 0) { // 这里表示对端的socket已正常关闭. } if(buflen == sizeof(buf) rs = 1; // 需要再次读取 else rs = 0; } 还有,假如发送端流量大于接收端的流量(意思是epoll所在的程序读比转发的socket要快),由于是非阻塞的socket,那么send函数虽然返回,但实际缓冲区的数据并未真正发给接收端,这样不断的读和发,当缓冲区满后会产生EAGAIN错误(参考man send),同时,不理会这次请求发送的数据.所以,需要封装socket_send的函数用来处理这种情况,该函数会尽量将数据写完再返回,返回-1表示出错。在socket_send内部,当写缓冲已满(send返回-1,且errno为EAGAIN),那么会等待后再重试.这种方式并不很完美,在理论上可能会长时间的阻塞在socket_send内部,但暂没有更好的办法. ssize_t socket_send(int sockfd, const char* buffer, size_t buflen) { ssize_t tmp; size_t total = buflen; const char *p = buffer; while(1) { tmp = send(sockfd, p, total, 0); if(tmp < 0) { // 当send收到信号时,可以继续写,但这里返回-1. if(errno == EINTR) return -1; // 当socket是非阻塞时,如返回此错误,表示写缓冲队列已满, // 在这里做延时后再重试. if(errno == EAGAIN) { usleep(1000); continue; } return -1; } if((size_t)tmp == total) return buflen; total -= tmp; p += tmp; } return tmp; } 二、epoll在LT和ET模式下的读写方式 在一个非阻塞的socket上调用read/write函数, 返回EAGAIN或者EWOULDBLOCK(注: EAGAIN就是EWOULDBLOCK) 从字面上看, 意思是: * EAGAIN: 再试一次 * EWOULDBLOCK: 如果这是一个阻塞socket, 操作将被block * perror输出: Resource temporarily unavailable 总结: 这个错误表示资源暂时不够, 可能read时, 读缓冲区没有数据, 或者, write时,写缓冲区满了 。 遇到这种情况, 如果是阻塞socket, read/write就要阻塞掉。 而如果是非阻塞socket, read/write立即返回-1, 同 时errno设置为EAGAIN. 所以, 对于阻塞socket, read/write返回-1代表网络出错了. 但对于非阻塞socket, read/write返回-1不一定网络真的出错了. 可能是Resource temporarily unavailable. 这时你应该再试, 直到Resource available. 综上, 对于non-blocking的socket, 正确的读写操作为: 读: 忽略掉errno = EAGAIN的错误, 下次继续读 写: 忽略掉errno = EAGAIN的错误, 下次继续写 对于select和epoll的LT模式, 这种读写方式是没有问题的. 但对于epoll的ET模式, 这种方式还有漏洞. epoll的两种模式 LT 和 ET
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