Elasticsearch 逻辑架构:
Elasticsearch 是一个分布式的搜索和分析引擎,它是基于 Apache Lucene 构建的。其逻辑架构包括以下几个组件:
节点(Node):节点是 Elasticsearch 中最小的单位,每个节点都有一个唯一的名称,并且可以运行在单独的进程或者在同一个进程中运行多个节点。
索引(Index):索引是 Elasticsearch 中用于存储数据的主要结构,每个索引可以包含多个文档和类型,类似于关系型数据库中的表。
文档(Document):文档是 Elasticsearch 中最小的信息单元,它类似于关系型数据库中表中的一条记录,由多个字段组成。
类型(Type):类型是对索引进行更细粒度划分的方式,在同一个索引中可以创建多种不同类型的文档。
分片(Shard):为了支持大规模数据存储和高效查询操作,Elasticsearch 将每个索引划分为若干个碎片或者分片,并将这些分片均匀地分布到不同节点上进行存储和处理。
集群(Cluster):集群是指由多个节点组成的整体系统,用于协调各节点之间的数据交换和负载均衡操作。
Elasticsearch 物理架构:
Elasticsearch 的物理架构包括以下几个部分:
数据节点(Data Node):数据节点是 Elasticsearch 中用于存储和处理数据的核心组件,每个数据节点都有自己的磁盘空间和 CPU 资源,可以承载多个分片,并且能够对索引中的文档进行增删改查操作。
主节点(Master Node):主节点是 Elasticsearch 集群中的管理节点,负责维护整个集群的状态信息,并协调各个数据节点之间的数据迁移和负载均衡等操作。
协调节点(Coordination Node):协调节点是 Elasticsearch 用于处理查询请求、路由搜索任务以及与其他系统集成等工作的专门组件。
网络层(Network Layer):网络层是 Elasticsearch 集群中用于通信交互的基础设施,它支持 TCP/IP 和 HTTP/REST 协议,并且提供了各种安全认证和访问控制机制。
Elasticsearch 逻辑原理:
Elasticsearch 的逻辑原理基于 Apache Lucene 的搜索算法和倒排索引技术,在实现全文搜索、聚合分析和相关性排序等功能方面具有很高效率和可扩展性。其主要原理如下:
倒排索引(Inverted Index):Elasticsearch 使用倒排索引来实现高效的文本搜索功能。它将每个词汇与出现该词汇的文档进行映射,然后通过查询解析器和分析器对输入的查询语句进行处理,并返回匹配结果。
相关性评分(Relevance Scoring):在搜索过程中,Elasticsearch 会为每个文档计算一个相关性得分,以确定搜索结果的排序顺序。相关性得分由多个因素决定,包括词项频率、字段权重、文档长度等。
分布式架构(Distributed Architecture):Elasticsearch 的分布式架构使得其可以扩展到大规模数据集和高并发查询场景。它将索引划分为多个碎片或者分片,并将这些碎片均匀地存储在不同节点上,以提高系统的容错能力和负载均衡效果。
聚合框架(Aggregation Framework):除了全文搜索之外,Elasticsearch 还支持各种聚合操作,例如统计、平均值、最大值、最小值等。聚合操作基于类 SQL 语法进行编写,并且可以与其他查询条件联合使用。
Elasticsearch 物理原理:
Elasticsearch 的物理原理主要涉及到磁盘存储、内存管理和网络通信等方面,具体如下:
磁盘存储(Disk Storage):Elasticsearch 使用本地磁盘来存储索引数据和文档信息。每个分片都被存储在不同的磁盘目录中,并且可以配置多种存储策略以满足不同的性能需求。
内存管理(Memory Management):Elasticsearch 使用 JVM 进行运行,通过 Java 堆内存来缓存索引数据、文档元数据和相关性得分等信息。同时也支持使用 Linux Page Cache 来进行内存优化。
网络通信(Network Communication):Elasticsearch 通过 TCP/IP 和 HTTP/REST 协议来实现节点之间的通信交互,其中 TCP/IP 用于集群内部节点之间的通信,而 HTTP/REST 则是用于与外部系统进行交互和集成的方式。
总结:
以上就是 Elasticsearch 的逻辑架构、物理架构、逻辑原理和物理原理等方面的简要介绍。了解这些基础概念对于深入学习 Elasticsearch 的设计思路和实现方法非常有帮助。