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面试题:ElasticSearch基本写模型中的数据路由机制

请阐述ElasticSearch基本写模型里数据路由是如何工作的,包括文档是怎样被分配到具体的分片上的,以及这个过程涉及哪些关键组件和算法?
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数据路由工作原理

  1. 文档分配到具体分片
    • 在Elasticsearch中,文档的路由是基于文档的_id。当一个文档被索引时,首先会计算该文档_id的哈希值。这个哈希值会通过一个公式与索引的分片数量进行运算,从而决定该文档应该被分配到哪个分片上。公式大致为:shard = hash(_id) % number_of_primary_shards。例如,如果一个索引有5个主分片,某个文档_id计算出的哈希值为10,那么10 % 5 = 0,该文档就会被分配到0号主分片上。
    • 这种基于_id的路由方式确保了相同_id的文档始终会被路由到同一个分片上,这对于保证数据的一致性非常重要,比如在进行更新操作时,能准确找到对应的文档所在分片。
  2. 关键组件
    • 索引:Elasticsearch中的索引是一个逻辑概念,它由一个或多个分片组成。索引定义了文档的存储结构和映射关系等,并且包含了分片的相关信息,如主分片数量等,这些信息对于路由过程至关重要,因为路由计算依赖于主分片数量。
    • 分片:是Elasticsearch存储数据的基本单元。分为主分片和副本分片,主分片负责接收写入操作并进行数据的初始存储,副本分片则用于数据冗余和高可用性。文档通过路由被分配到具体的主分片上进行存储。
  3. 算法
    • 哈希算法:用于计算文档_id的哈希值,这是路由过程的基础。Elasticsearch内部使用的哈希算法要保证对于相同的输入(即_id)能产生相同的哈希值,并且哈希值分布均匀,这样才能均匀地将文档分配到各个分片上。不同的编程语言和环境可能有不同的哈希算法实现,但在Elasticsearch中,它确保了这种一致性和均匀性。

    • 取模算法:在得到_id的哈希值后,使用取模算法(%运算)将哈希值与主分片数量进行运算,得到的结果就是文档要分配到的分片编号。这种简单而有效的算法使得文档能够均匀分布在各个主分片上,提高了存储和检索的效率。