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一、ElasticSearch 根底：
1、什么是 Elasticsearch：
Elasticsearch 是基于 Lucene 的 Restful 的分布式实时全文搜索引擎，每个字段都被索引并可被搜寻，能够疾速存储、搜寻、剖析海量的数据。
全文检索是指对每一个词建设一个索引，指明该词在文章中呈现的次数和地位。当查问时，依据当时建设的索引进行查找，并将查找的后果反馈给用户的检索形式。这个过程相似于通过字典中的检索字表查字的过程。
2、Elasticsearch 的基本概念：
（1）index 索引：索引相似于 mysql 中的数据库，Elasticesearch 中的索引是存在数据的中央，蕴含了一堆有类似构造的文档数据。
（2）type 类型：类型是用来定义数据结构，能够认为是 mysql 中的一张表，type 是 index 中的一个逻辑数据分类
（3）document 文档：相似于 MySQL 中的一行，不同之处在于 ES 中的每个文档能够有不同的字段，然而对于通用字段应该具备雷同的数据类型，文档是 es 中的最小数据单元，能够认为一个文档就是一条记录。
（4）Field 字段：Field 是 Elasticsearch 的最小单位，一个 document 外面有多个 field
（5）shard 分片：单台机器无奈存储大量数据，es 能够将一个索引中的数据切分为多个 shard，散布在多台服务器上存储。有了 shard 就能够横向扩大，存储更多数据，让搜寻和剖析等操作散布到多台服务器下来执行，晋升吞吐量和性能。
（6）replica 正本：任何一个服务器随时可能故障或宕机，此时 shard 可能会失落，因而能够为每个 shard 创立多个 replica 正本。replica 能够在 shard 故障时提供备用服务，保证数据不失落，多个 replica 还能够晋升搜寻操作的吞吐量和性能。primary shard（建设索引时一次设置，不能批改，默认 5 个），replica shard（随时批改数量，默认 1 个），默认每个索引 10 个 shard，5 个 primary shard，5 个 replica shard，最小的高可用配置，是 2 台服务器。
3、什么是倒排索引：
在搜索引擎中，每个文档都有一个对应的文档 ID，文档内容被示意为一系列关键词的汇合。例如，某个文档通过分词，提取了 20 个关键词，每个关键词都会记录它在文档中呈现的次数和呈现地位。那么，倒排索引就是 关键词到文档 ID 的映射，每个关键词都对应着一系列的文件，这些文件中都呈现了该关键词。有了倒排索引，搜索引擎能够很不便地响应用户的查问。
要留神倒排索引的两个重要细节：
- 倒排索引中的所有词项对应一个或多个文档
- 倒排索引中的词项 依据字典程序升序排列
4、DocValues 的作用：
倒排索引也是有缺点的，如果咱们须要对数据做一些聚合操作，比方排序 / 分组时，lucene 外部会遍历提取所有呈现在文档汇合的排序字段，而后再次构建一个最终的排好序的文档汇合 list，这个步骤的过程全副维持在内存中操作，而且如果排序数据量微小的话，非常容易就造成 solr 内存溢出和性能迟缓。
DocValues 就是 es 在构建倒排索引的同时，构建了正排索引，保留了 docId 到各个字段值的映射，能够看作是以文档为维度，从而实现依据指定字段进行排序和聚合的性能。
另外 doc Values 保留在操作系统的磁盘中，当 docValues 大于节点的可用内存，ES 能够从操作系统页缓存中加载或弹出，从而防止产生内存溢出的异样，docValues 远小于节点的可用内存，操作系统天然将所有 Doc Values 存于内存中（堆外内存），有助于快速访问。
5、text 和 keyword 类型的区别：
两个的区别次要分词的区别：keyword 类型是不会分词的，间接依据字符串内容建设倒排索引，keyword 类型的字段只能通过准确值搜寻到；Text 类型在存入 Elasticsearch 的时候，会先分词，而后依据分词后的内容建设倒排索引
6、什么是进展词过滤：
进展词能够看成是没有意义的词，比方“的”、“而”，这类词没有必要建设索引
7、query 和 filter 的区别？
（1）query：查问操作不仅仅会进行查问，还会计算分值，用于确定相关度；
（2）filter：查问操作仅判断是否满足查问条件，不会计算任何分值，也不会关怀返回的排序问题，同时，filter 查问的后果能够被缓存，进步性能。
二、ES 的写入流程：
1、es 写数据的过程：
（1）客户端抉择一个 node 发送申请过来，这个 node 就是 coordinating node（协调节点）
（2）coordinating node 对 document 进行路由，将申请转发给对应的 node（有 primary shard）
（3）理论的 node 上的 primary shard 解决申请，而后将数据同步到 replica node
（4）coordinating node 等到 primary node 和所有 replica node 都执行胜利之后，就返回响应后果给客户端。
2、写数据的底层原理：
（1）数据先写入 memory buffer，而后定时（默认每隔 1s）将 memory buffer 中的数据写入一个新的 segment 文件中，并进入 Filesystem cache（同时清空 memory buffer），这个过程就叫做 refresh；
ES 的近实时性：数据存在 memory buffer 时是搜寻不到的，只有数据被 refresh 到 Filesystem cache 之后能力被搜寻到，而 refresh 是每秒一次，所以称 es 是近实时的，能够通过手动调用 es 的 api 触发一次 refresh 操作，让数据马上能够被搜寻到；
（2）因为 memory Buffer 和 Filesystem Cache 都是基于内存，假如服务器宕机，那么数据就会失落，所以 ES 通过 translog 日志文件来保证数据的可靠性，在数据写入 memory buffer 的同时，将数据写入 translog 日志文件中，在机器宕机重启时，es 会主动读取 translog 日志文件中的数据，复原到 memory buffer 和 Filesystem cache 中去。
ES 数据失落的问题：translog 也是先写入 Filesystem cache，而后默认每隔 5 秒刷一次到磁盘中，所以默认状况下，可能有 5 秒的数据会仅仅停留在 memory buffer 或者 translog 文件的 Filesystem cache 中，而不在磁盘上，如果此时机器宕机，会失落 5 秒钟的数据。也能够将 translog 设置成每次写操作必须是间接 fsync 到磁盘，然而性能会差很多。
（3）flush 操作：一直反复下面的步骤，translog 会变得越来越大，当 translog 文件默认每 30 分钟或者 阈值超过 512M 时，就会触发 commit 操作，即 flush 操作。
- 将 buffer 中的数据 refresh 到 Filesystem Cache 中去，清空 buffer；
- 创立一个新的 commit point（提交点），同时强行将 Filesystem Cache 中目前所有的数据都 fsync 到磁盘文件中；
- 删除旧的 translog 日志文件并创立一个新的 translog 日志文件，此时 commit 操作实现
三、ES 的更新和删除流程：
删除和更新都是写操作，然而因为 Elasticsearch 中的文档是不可变的，因而不能被删除或者改变以展现其变更；所以 ES 利用 .del 文件 标记文档是否被删除，磁盘上的每个段都有一个相应的.del 文件
（1）如果是删除操作，文档其实并没有真的被删除，而是在 .del 文件中被标记为 deleted 状态。该文档仍然能匹配查问，然而会在后果中被过滤掉。
（2）如果是更新操作，就是将旧的 doc 标识为 deleted 状态，而后创立一个新的 doc。
memory buffer 每 refresh 一次，就会产生一个 segment 文件，所以默认状况下是 1s 生成一个 segment 文件，这样下来 segment 文件会越来越多，此时会定期执行 merge。
每次 merge 的时候，会将多个 segment 文件合并成一个，同时这里会将标识为 deleted 的 doc 给物理删除掉，不写入到新的 segment 中，而后将新的 segment 文件写入磁盘，这里会写一个 commit point，标识所有新的 segment 文件，而后关上 segment 文件供搜寻应用，同时删除旧的 segment 文件
四、ES 的搜寻流程：
搜寻被执行成一个两阶段过程，即 Query Then Fetch：
1、Query 阶段：
客户端发送申请到 coordinate node，协调节点将搜寻申请播送到所有的 primary shard 或 replica shard。每个分片在本地执行搜寻并构建一个匹配文档的大小为 from + size 的优先队列。每个分片返回各自优先队列中 所有文档的 ID 和排序值 给协调节点，由协调节点及逆行数据的合并、排序、分页等操作，产出最终后果。
2、Fetch 阶段：
协调节点依据 doc id 去各个节点上查问理论的 document 数据，由协调节点返回后果给客户端。
- coordinate node 对 doc id 进行哈希路由，将申请转发到对应的 node，此时会应用 round-robin 随机轮询算法，在 primary shard 以及其所有 replica 中随机抉择一个，让读申请负载平衡。
- 接管申请的 node 返回 document 给 coordinate node。
- coordinate node 返回 document 给客户端。
Query Then Fetch 的搜寻类型在文档相关性打分的时候参考的是本分片的数据，这样在文档数量较少的时候可能不够精确，DFS Query Then Fetch 减少了一个预查问的解决，询问 Term 和 Document frequency，这个评分更精确，然而性能会变差。
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五、ES 在高并发下如何保障读写一致性？
（1）对于更新操作：能够通过版本号应用乐观并发管制，以确保新版本不会被旧版本笼罩
每个文档都有一个_version 版本号，这个版本号在文档被扭转时加一。Elasticsearch 应用这个 _version 保障所有批改都被正确排序。当一个旧版本呈现在新版本之后，它会被简略的疏忽。
利用 _version 的这一长处确保数据不会因为批改抵触而失落。比方指定文档的 version 来做更改。如果那个版本号不是当初的，咱们的申请就失败了。
（2）对于写操作，一致性级别反对 quorum/one/all，默认为 quorum，即只有当大多数分片可用时才容许写操作。但即便大多数可用，也可能存在因为网络等起因导致写入正本失败，这样该正本被认为故障，分片将会在一个不同的节点上重建。
- one：要求咱们这个写操作，只有有一个 primary shard 是 active 沉闷可用的，就能够执行
- all：要求咱们这个写操作，必须所有的 primary shard 和 replica shard 都是沉闷的，才能够执行这个写操作
- quorum：默认的值，要求所有的 shard 中，必须是大部分的 shard 都是沉闷的，可用的，才能够执行这个写操作
（3）对于读操作，能够设置 replication 为 sync(默认)，这使得操作在主分片和正本分片都实现后才会返回；如果设置 replication 为 async 时，也能够通过设置搜寻申请参数_preference 为 primary 来查问主分片，确保文档是最新版本。
六、ES 如何选举 Master 节点：
1、Elasticsearch 的分布式原理：
Elasticsearch 会对存储的数据进行切分，将数据划分到不同的分片上，同时每一个分片会保留多个正本，次要是为了保障分布式环境的高可用。在 Elasticsearch 中，节点是对等的，节点间会选取集群的 Master，由 Master 会负责集群状态信息的扭转，并同步给其余节点。
Elasticsearch 的性能会不会很低：只有建设索引和类型须要通过 Master，数据的写入有一个简略的 Routing 规定，能够路由到集群中的任意节点，所以数据写入压力是扩散在整个集群的。
2、Elasticsearch 如何 选举 Master：
Elasticsearch 的选主是 ZenDiscovery 模块负责的，次要蕴含 Ping（节点之间通过这个 RPC 来发现彼此）和 Unicast（单播模块蕴含一个主机列表以管制哪些节点须要 ping 通）这两局部；
- 确认候选主节点的起码投票通过数量，elasticsearch.yml 设置的值
discovery.zen.minimum_master_nodes; - 对所有候选 master 的节点（
node.master: true）依据 nodeId 字典排序，每次选举每个节点都把本人所晓得节点排一秩序，而后选出第一个（第 0 位）节点，暂且认为它是 master 节点。 - 如果对某个节点的投票数达到阈值，并且该节点本人也选举本人，那这个节点就是 master。否则从新选举始终到满足上述条件。
补充：master 节点的职责次要包含集群、节点和索引的治理，不负责文档级别的治理；data 节点能够敞开 http 性能。
3、Elasticsearch 是如何防止脑裂景象：
（1）当集群中 master 候选节点数量不小于 3 个时（node.master: true），能够通过设置起码投票通过数量（discovery.zen.minimum_master_nodes），设置超过所有候选节点一半以上来解决脑裂问题，即设置为 (N/2)+1；
（2）当集群 master 候选节点 只有两个时，这种状况是不合理的，最好把另外一个 node.master 改成 false。如果咱们不改节点设置，还是套下面的 (N/2)+1 公式，此时 discovery.zen.minimum_master_nodes 应该设置为 2。这就呈现一个问题，两个 master 备选节点，只有有一个挂，就选不出 master 了
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七、建设索引阶段性能晋升办法：
（1）应用 SSD 存储介质
（2）应用批量申请并调整其大小：每次批量数据 5–15 MB 大是个不错的起始点。
（3）如果你在做大批量导入，思考通过设置 index.number_of_replicas: 0 敞开正本
（4）如果你的搜寻后果不须要近实时的准确度，思考把每个索引的 index.refresh_interval 改到 30s
（5）段和合并：Elasticsearch 默认值是 20 MB/s。但如果用的是 SSD，能够思考进步到 100–200 MB/s。如果你在做批量导入，齐全不在意搜寻，你能够彻底关掉合并限流。
（6）减少 index.translog.flush_threshold_size 设置，从默认的 512 MB 到更大一些的值，比方 1 GB
八、ES 的深度分页与滚动搜寻 scroll
（1）深度分页：
深度分页其实就是搜寻的深浅度，比方第 1 页，第 2 页，第 10 页，第 20 页，是比拟浅的；第 10000 页，第 20000 页就是很深了。搜寻得太深，就会造成性能问题，会消耗内存和占用 cpu。而且 es 为了性能，他不反对超过一万条数据以上的分页查问。
那么如何解决深度分页带来的问题，咱们应该防止深度分页操作（限度分页页数），比方最多只能提供 100 页的展现，从第 101 页开始就没了，毕竟用户也不会搜的那么深。
（2）滚动搜寻：
一次性查问 1 万 + 数据，往往会造成性能影响，因为数据量太多了。这个时候能够应用滚动搜寻，也就是 scroll。滚动搜寻能够先查问出一些数据，而后再紧接着顺次往下查问。
那么如何解决深度分页带来的问题，咱们应该防止深度分页操作（限度分页页数），比方最多只能提供 100 页的展现，从第 101 页开始就没了，毕竟用户也不会搜的那么深。
（2）滚动搜寻：
一次性查问 1 万 + 数据，往往会造成性能影响，因为数据量太多了。这个时候能够应用滚动搜寻，也就是 scroll。滚动搜寻能够先查问出一些数据，而后再紧接着顺次往下查问。
在第一次查问的时候会有一个滚动 id，相当于一个锚标记，随后再次滚动搜寻会须要上一次搜寻滚动 id，依据这个进行下一次的搜寻申请。每次搜寻都是基于一个历史的数据快照，查问数据的期间，如果有数据变更，那么和搜寻是没有关系的。
对于 ElasticSearch 常见面试题，你学废了么？