面试题：ElasticSearch从allocation到recovery流程转换策略的深度剖析与定制

Question

深入分析ElasticSearch从allocation到recovery流程转换策略的源码逻辑，阐述它在不同版本中的演进。如果让你基于特定业务场景定制一套该流程转换策略，你会从哪些方面入手，详细说明定制思路和关键实现点。

Answer 1

ElasticSearch从allocation到recovery流程转换策略的源码逻辑分析

1. Allocation源码逻辑：
   • 在ElasticSearch中，Allocation主要由Allocator相关类负责。例如ClusterAllocationService，它会根据集群的状态（如节点健康状况、磁盘使用情况等），使用AllocationDecider来决定哪些分片应该分配到哪个节点上。AllocationDecider包含多个决策器，如DiskThresholdDecider用于基于磁盘阈值决策，SameShardAllocationDecider防止同一分片副本分配到同一节点等。这些决策器共同作用，筛选出合适的目标节点进行分片分配。
   • 当一个索引创建或者集群状态发生变化（如节点加入/离开）时，ClusterAllocationService会重新计算分片的分配。它会遍历所有未分配的分片，为每个分片找到符合条件的目标节点，并生成一个新的集群状态版本，其中包含了新的分片分配信息。
2. Recovery源码逻辑：
   • 一旦分片被分配到目标节点，就进入recovery流程。ShardRecoveryService负责管理这个过程。在启动recovery时，ShardRecovery类会根据不同的recovery类型（如LocalRecovery用于从本地存储恢复，PeerRecovery用于从其他节点的副本恢复）来执行不同的操作。
   • 对于PeerRecovery，源副本节点会将数据通过网络发送给目标节点。TransportPeerRecoveryAction负责处理这种节点间的数据传输。目标节点接收到数据后，会通过IndexShard类的相关方法将数据写入本地存储，并进行一些校验和元数据更新操作，以完成recovery过程。

不同版本中的演进

1. 早期版本：
   • 在早期版本中，allocation算法相对简单，主要基于节点的负载均衡和基本的健康检查。例如，对磁盘空间的检测不够精细，可能只是简单的阈值判断，没有考虑到磁盘的I/O性能等因素。recovery过程中，数据传输的效率和可靠性也有待提高，比如在网络不稳定情况下可能出现数据丢失或recovery失败的情况。
2. 后续版本：
   • 随着版本演进，allocation算法更加复杂和智能。例如，引入了对节点角色（如master - eligible、data、ingest等）的更细粒度管理，在分配时会优先考虑具有合适角色的节点。在recovery方面，优化了数据传输协议，提高了传输的效率和可靠性，如采用更高效的压缩算法和重试机制，减少网络不稳定对recovery的影响。
   • 同时，不同版本对集群状态管理进行了改进，使得从allocation到recovery的流程转换更加平滑和高效，减少了由于状态不一致导致的问题。

基于特定业务场景定制流程转换策略

1. 定制思路：
   • 业务需求分析：首先要深入了解业务场景，例如，如果业务对数据的实时性要求极高，那么在allocation和recovery过程中，要优先考虑减少数据恢复的时间。如果业务数据量巨大且存储资源有限，那么在allocation时要更加关注磁盘空间的合理利用。
   • 现有策略评估：分析当前ElasticSearch默认的流程转换策略，找出哪些部分不适合特定业务场景。例如，如果业务场景中节点故障频繁，而默认的recovery策略在节点故障后恢复时间较长，就需要对recovery策略进行优化。
   • 权衡与设计：在定制策略时，需要在性能、资源利用和数据一致性之间进行权衡。例如，为了提高recovery速度，可能需要增加网络带宽的使用，这就需要评估业务场景是否能够承受额外的网络开销。
2. 关键实现点：
   • Allocation定制：
     • 自定义决策器：基于业务需求开发自定义的AllocationDecider。比如，如果业务场景中某些节点具有特殊的硬件配置（如高性能SSD磁盘），可以开发一个决策器，优先将读写频繁的分片分配到这些节点上。
     • 修改分配算法：在ClusterAllocationService中，根据业务需求调整分片分配的算法逻辑。例如，对于数据量增长迅速的业务，可以设计一种算法，提前预留一定比例的资源用于新分片的分配。
   • Recovery定制：
     • 优化传输协议：如果业务场景对recovery速度要求极高，可以针对TransportPeerRecoveryAction进行优化，采用更高效的数据传输协议，如基于UDP的协议（前提是业务可以接受一定的数据丢失风险），或者对现有TCP协议进行调优，如调整TCP窗口大小等参数。
     • 数据预取策略：在recovery开始前，根据业务数据的访问模式，设计数据预取策略。例如，如果业务经常按时间顺序访问数据，可以在recovery时提前预取近期的数据，以加快恢复后的查询性能。