面试题：ElasticSearch中allocators如何分配内存资源

Question

请简要阐述ElasticSearch中allocators在分配内存资源时遵循的主要原则和基本流程。

Answer 1

主要原则

1. 按需分配：根据节点的角色（如数据节点、协调节点等）以及实际工作负载需求，动态分配内存。例如，数据节点可能需要更多内存用于缓存数据，以加速查询，而协调节点可能更侧重于处理请求，需要适当的内存用于请求队列等。
2. 合理限制：为防止单个节点过度占用内存导致系统不稳定，ElasticSearch会对堆内存等设置上限。默认情况下，堆内存大小建议不超过物理内存的一半，且不超过32GB，这是由于Java对象指针压缩等因素的考虑。
3. 高效利用：尽量减少内存碎片，提高内存的利用率。通过合理的内存管理机制，让内存能够快速分配和回收，以适应频繁的文档索引和查询操作。

基本流程

1. 初始化配置：在ElasticSearch启动时，会读取配置文件中关于内存分配的相关参数，如heap.size等，确定堆内存的初始大小和最大限制等。
2. 节点角色判断：根据节点配置的角色（如node.data: true表示数据节点，node.master: true表示主节点等），确定该节点内存需求的大致方向。
3. 动态分配：
   • 索引操作：当进行文档索引时，需要内存来构建倒排索引等数据结构。内存分配器会从堆内存或其他缓存区域中分配内存给相关的数据结构，如IndexWriter在构建索引时所需的内存。
   • 查询操作：查询时，内存用于存储查询结果集、缓存部分查询数据等。例如，SearchContext会占用一定内存来处理查询请求，并根据查询复杂度和返回结果大小动态调整所需内存。
4. 内存回收与管理：当文档删除或查询结束等情况发生，内存分配器会将不再使用的内存标记为可回收，并通过垃圾回收机制（如Java的垃圾回收器）将这些内存重新纳入可用内存池，以便后续再次分配使用。同时，会监控内存的使用情况，当内存使用接近上限时，可能会触发一些优化措施，如减少缓存等，以释放内存。