面试题：ElasticSearch GET API路由参数对数据分布和查询性能的影响

Question

阐述ElasticSearch GET API里路由参数是如何影响数据在集群中的分布的？当大量数据查询时，怎样合理设置路由参数以优化查询性能？从原理层面详细说明。

Answer 1

ElasticSearch GET API 中路由参数对数据在集群中分布的影响

1. 基本原理：
   • Elasticsearch 是分布式搜索引擎，数据被分片存储在不同节点上。每个文档在索引时会根据其 _id 通过哈希算法被分配到对应的分片。公式大致为：shard = hash(_id) % number_of_primary_shards。
   • 路由参数（routing）可以改变这种默认的分配规则。当指定路由参数时，Elasticsearch 会使用路由参数的值来计算文档应分配到的分片，而不是 _id。即 shard = hash(routing_value) % number_of_primary_shards。
   • 这意味着具有相同路由值的文档会被分配到相同的分片，从而影响数据在集群中的分布。例如，在一个多租户应用中，如果将租户 ID 作为路由参数，属于同一租户的所有文档都会被分配到相同的分片，使得同一租户的数据在物理上更集中。
2. 对写入的影响：
   • 在写入文档时指定路由参数，会确保相关文档写入到特定分片。这可以减少不同分片间的写入竞争，提高写入性能。比如，在日志系统中，如果按日期作为路由参数，同一天的日志会写入到相同分片，便于批量写入操作。
3. 对读取的影响：
   • 读取时指定路由参数，Elasticsearch 可以直接定位到存储相关数据的分片，而无需在所有分片上进行搜索。这大大减少了查询的范围，提高了读取效率。例如，在用户信息查询中，如果使用用户 ID 作为路由参数，查询特定用户信息时就能直接找到对应的分片，而不用遍历整个集群。

大量数据查询时合理设置路由参数优化查询性能的方法及原理

1. 按业务维度设置路由参数：
   • 原理：分析业务场景，找到数据的天然分组维度。例如，电商系统中按商品类别作为路由参数。这样在查询某类商品时，由于同一类商品数据集中在特定分片，查询只需在这些分片上进行，减少了查询的数据量。
   • 优势：减少跨分片查询的开销，提升查询性能。同时，在写入时也有利于数据的集中写入，提升写入性能。
2. 结合数据访问模式设置路由参数：
   • 原理：如果某些数据经常被一起查询，将它们设置为相同的路由值。比如，在社交网络中，用户及其好友的动态数据经常被同时查询，可将用户 ID 作为路由参数。这样在查询用户及其好友动态时，相关数据都在同一分片或少数几个分片上，提升查询效率。
   • 优势：符合业务查询习惯，避免不必要的跨分片搜索，提升整体查询性能。
3. 动态调整路由参数：
   • 原理：随着业务发展，数据量和访问模式可能发生变化。定期分析数据访问情况，根据新的热点数据或查询模式，动态调整路由参数的设置。例如，在一个新闻应用中，初期按新闻类别路由，随着时间推移，发现特定地区的新闻访问量剧增，可考虑按地区作为新的路由参数。
   • 优势：使路由设置始终适应业务变化，保持良好的查询性能。