如何平滑切换线上Elasticsearch索引

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前言

哈喽，大家好，我是asong，今天与大家聊一聊如何平滑切换线上的ES索引。使用过ES的朋友们都知道，修改索引真的是一件费时又费力的工作，所以我们应该在创建索引的时候就尽量设计好索引能够满足需求，当然这几乎是不可能的，毕竟存在着万恶的产品经理，所以掌握"平滑切换线上的ES索引"就很必要，接下来我们就来看一看如何实现！

前置条件

能够平滑切换线上的ES索引需要有两个先决条件，只有满足了这两个条件才能去执行接下来的平滑切换操作，否则一切操作都是白费。

前置条件之使用别名访问索引

重建索引的问题是必须更新应用中的索引名称，索引别名就是用来解决这个问题的。索引别名就像一个快捷方式或软连接，可以指向一个或多个索引，也可以给任何一个需要索引名的API来使用。别名 带给我们极大的灵活性，允许我们做下面这些：

• 在运行的集群中可以无缝的从一个索引切换到另一个索引
• 给多个索引分组
• 给索引的一个子集创建 视图

索引与索引别名的关系，我们画个图来说一下：

上图中user_index就是索引别名，user_index_v1、user_index_v2、user_index_v3分别是三个索引，这里索引别名user_index与user_index_v1进行了关联，所以我们搜索的时候使用索引别名，也就是去索引user_index_v1上查询。假设现在我们不想使用索引user_index_v1了，想使用索引user_index_v2，那么直接使用_aliases操作执行原子操作(后面介绍具体使用)，将索引别名user_index与索引user_index_v2进行关联，现在使用索引别名user_index搜索的就是索引user_index_v2的数据了。

前置条件之足够空间

既然要重建ES索引，就一定保证你有足够的空间存储数据，可以使用如下指令查看ES每个节点的可用磁盘空间：

curl http://localhost:9200/_cat/allocation\?v

获得结果如下：

如何平滑切换

因为大家使用的ES场景不同，所以平滑切换的步骤会稍有偏差，但是都离不开这几个步骤：

1. 创建新索引
2. 同步数据/数据迁移到新索引
3. 切换索引

先介绍一下数据迁移和切换索引使用什么指令操作：

• 数据迁移

使用ES中提供的reindex api就可以将数据copy到新索引中，比如：

curl --location --request POST 'http://localhost:9200/_reindex' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data-raw '{
  "conflicts": "proceed",
  "source": {
    "index": "user_index_v1"
  },
  "dest": {
    "index": "user_index_v2",
    "op_type": "create",
    "version_type": "external"
  }
}'

介绍一下上面几个字段的意义：

• "source":{"index": "user_index_v1"}：这里代表我们要迁移数据的源索引；
• "dest":{"index": "user_index_v2"}：这里代表我们要迁移的目标索引；
• "conflicts": "proceed"：默认情况下，版本冲突会导致_reindex操作终止，可以设置这个字段使该请求遇到冲突时不会终止，而是统计冲突数量；
• "version_type": "extrenal"：这个字段介绍起来比较复杂，且听我细细道来。_reindex指令会生成源索引的快照，它的目标索引必须是一个不同的索引[新索引]，以便避免版本冲突。如果不设置version_type字段，默认为internal，ES会直接将文档转存储到目标索引中(dest index)，直接覆盖任何具有相同类型和id的document，不会产生版本冲突。如果把version_type设置为extertral，那么ES会从源索引(source index)中读取version字段，当遇到具有相同类型和id的document时，只会保留new version，即最新的version对应的数据。此时可能会有冲突产生，比如当把op_tpye设置为create，对于产生的冲突现象，返回体中的 failures 会携带冲突的数据信息【类似详细的日志可以查看】。
• op_type：op_type 参数控制着写入数据的冲突处理方式，如果把 op_type 设置为 create【默认值】，在 _reindex API 中，表示写入时只在 dest index 中添加不存在的 doucment，如果相同的 document 已经存在，则会报 version confilct 的错误，那么索引操作就会失败。【这种方式与使用 _create API 时效果一致】。

更多_redinx api使用方法可以移步官方文档学习：https://www.elastic.co/guide/...

上面只是举一个简单的例子，具体要在数据迁移中使用哪些参数需要根据场景而定。

什么时候可以选择数据迁移：

1. 当我们新创建的索引只改变了mapping结构时，例如：删除字段，更新字段的类型，这种场景就可以直接使用_reindex进行数据迁移；
2. 新创建的索引中添加了新字段，但是新的字段都是由老的字段计算得到的，这种情况，也可以使用_reindex进行数据迁移，api中使用script参数，编写你的脚本即可。

注意：使用_redindex接口时要注意一个问题，接口会在reindex结束后返回，接口超时控制只有30s，如果reindex时间过长，建议加上wait_for_completion=false参数，这样redindex就变成异步任务，返回的是taskID，查看进度可以通过 _tasks API 进行查看。

• 切换索引

ES中两种方式管理别名：_alias用于单个操作，_aliases用于执行多个原子级操作。

因为我们这里要做的是切换索引，主要分为两个步骤：

1. 移除当前索引与索引别名的关联
2. 将新建的索引与索引别名进行关联

所以我们可以选择_alisases执行原子操作：

curl --location --request POST 'http://localhost:9200/_aliases' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data-raw '{
    "actions": [
        {"remove": {"index": "user_index_v2", "alias": "user_index"}},
        { "add": {"index": "user_index_v1",  "alias": "user_index"}}
    ]
}'

举例子

假设我们有一个user_index_v1，他的mapping结构如下；

{
    "mappings":{
        "properties":{
            "id":{
                "type":"byte"
            },
            "Name":{
                "type":"text"
            },
            "Age":{
                "type":"byte"
            }
        }
    }
}

现在这个v1索引中，我们的id字段使用的byte类型，显然范围是比较小的，随着数据量增多，id数值的增大，该字段已经不能满足存储需求了，所以需要把它换成long类型，因此可以创建v2索引：

{
    "mappings":{
        "properties":{
            "id":{
                "type":"long"
            },
            "Name":{
                "type":"text"
            },
            "Age":{
                "type":"byte"
            }
        }
    }
}

现在我们就来考虑一下，如何平滑的进行索引切换。这里假设我们ES中数据同步采用的消息队列推送完成的，所以在切换索引时要考虑数据损失的问题。

这里我们可以列举几种方案如下：

• 方案一：直接创建v2索引，使用_aliases切换索引，进行数据迁移，优点是直接切换别名和索引的关联，简单方便，缺点是出现问题回退到旧索引，会有数据损失，直接切换到v2索引会导致服务在数据没有迁移完之前不可用。
• 方案二：创建v2索引，添加v2索引与别名的关联，进行数据迁移，_alias操作解除别名和v2索引的关联。优点是不会造成服务不可用，缺点是在解除别名和v1关联之前，一个别名关联两个索引，单索引操作无法执行，只能搜索，搜索也会出现数据重复，并且也会造成数据损失。
• 方案三：创建v2索引，添加v2索引与别名的关联，修改代码写入操作使用v2索引，搜索操作使用别名索引，进行数据迁移，解除v1索引与别名的关联，优点是搜索和写入操作分开了，缺点是回退需要修改代码，并且会出现数据损失，如果v2索引不可用了，不能立刻回退索引。
• 方案四：创建v2索引，进行数据迁移，然后切换索引；优点是同步数据到v2期间搜索功能正常使用，回退无数据损失；缺点是会造成数据丢失。
• 方案五：创建v2索引，添加两个别名索引read和write，添加别名read和v1索引、v2索引的关联，添加别名write和v2索引的关联，进行数据迁移，解除别名read和v1索引的关联；优点是搜索和写入分开了，更新索引时只需要创建新索引，数据同步完成后，解除别名read和旧索引关联即可；缺点是数据迁移完成之前，搜索结果会出现重复，回退到旧索引，会有数据损失。

这里总共列举了5种方案，我也不推荐具体使用那个方案比较好，各有利弊，大家可以根据自己的业务场景来进行选择。

这里以选择方案四为例子，给出我的脚本数据，作为样例；

• 创建user_index_v2索引：

#!/bin/bash

url=$1
index=$2


echo `curl --location --request GET ${url}/${index}`

echo `curl --location --request PUT ${url}/${index} \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data-raw '{
    "mappings":{
        "properties":{
            "id":{
                "type":"long"
            },
            "Name":{
                "type":"text"
            },
            "Age":{
                "type":"byte"
            }
        }
    }
}'`

echo `curl --location --request GET ${url}/${index}`

运行指令：./create_index.sh http://localhost:9200 user_index_v2

• 进行数据迁移(数据量比较大时建议分批and异步处理)

#!/bin/bash

url=$1



echo `curl --location --request POST ${url}/'_reindex?wait_for_completion=false' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data-raw '{
  "conflicts": "proceed",
  "source": {
    "index": "user_index_v1"
  },
  "dest": {
    "index": "user_index_v2",
    "op_type": "create",
    "version_type": "external"
  }
}'`

运行指令：./reindex.sh http://localhost:9200

• 切换索引

#!/bin/bash

url=$1
aliasIndex=$2
oldIndex=$3
newIndex=$4

echo `curl --location --request GET ${url}/${aliasIndex}`

echo `curl --location --request POST ${url}/_aliases --header 'Content-Type: application/json' --data-raw '{"actions": [{"remove": {"index": "'$oldIndex'", "alias": "'$aliasIndex'"}},{ "add": {"index": "'$newIndex'",  "alias": "'$aliasIndex'"}}]}'`

echo `curl --location --request GET ${url}/${aliasIndex}`

运行指令：./aliases.sh http://localhost:9200 user_index user_index_v1 user_index_v2

总结

本文例举了几种平滑切换ES索引的方案，可以看出修改索引真不是一件容易的事情，要考虑的事情比较多，所以最好在第一次创建索引的时候就多考虑一下以后的使用场景，确定好字段和类型，这样就可以避免重建ES索引。当然随着产品的需求变更，重建ES索引也是不可避免的，上面几种仅供大家参考，根据自己的场景去选择就好啦。

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