面试题：ElasticSearch分布式架构中的分片机制

Question

请阐述ElasticSearch中分片的概念，为什么需要分片？主分片和副本分片在分布式架构中分别承担什么角色，它们之间是如何协同工作的？

Answer 1

ElasticSearch中分片的概念

在ElasticSearch中，分片是将一个索引分割成多个较小的部分。每个分片本质上是一个独立的Lucene索引，可以分布在不同的节点上。这使得ElasticSearch能够处理比单个节点物理内存限制更大的数据集，同时也提高了查询性能。

为什么需要分片

1. 处理大数据量：单个节点的存储和处理能力有限，通过分片可以将大数据集分散到多个节点，突破单个节点的限制。
2. 提高性能：查询时可以并行处理多个分片，提高查询响应速度。不同的分片可以在不同的节点上同时进行搜索，然后将结果合并返回。

主分片和副本分片在分布式架构中的角色

1. 主分片
   • 数据写入：负责接收写入请求，数据首先写入主分片。
   • 数据一致性保证：在副本分片同步数据时，主分片负责协调确保数据的一致性。
   • 数据初始分配：索引创建时，主分片被分配到不同的节点上，决定数据的初始存储位置。
2. 副本分片
   • 高可用性：当主分片所在节点发生故障时，副本分片可以提升为主分片，保证服务的连续性。
   • 负载均衡：副本分片也可以处理读请求，分担主分片的负载，提高系统的整体读性能。

它们之间的协同工作

1. 写入流程：客户端将数据写入请求发送到ElasticSearch集群，请求会被路由到主分片所在节点。主分片写入数据成功后，会并行将数据复制到相关的副本分片。只有当所有副本分片都成功复制数据后，这次写入操作才被认为是成功的（可根据配置调整为部分副本成功即可）。
2. 故障处理：如果主分片所在节点故障，集群会从对应的副本分片中选举一个提升为主分片，以继续提供服务。同时，集群会重新分配副本分片，确保数据的高可用性和冗余。
3. 读取流程：读请求可以发送到主分片或副本分片。ElasticSearch会根据负载均衡策略选择一个分片来处理读请求，从而提高整体的读性能。