**起</** 

众所周知，ES（ Elasticsearch）是一种旨在广泛用于搜索引擎的开源分布式搜索和数据存储引擎。由于其全托管、可扩展且近乎无限的扩展灵活性而备受开发者的青睐。

分片扩容是ES集群运维中一项重要的优化工作，如果不合理地规划分片扩容策略，极有可能会给集群的稳定性、性能和可用性带来意想不到的隐患。

**破</** 

在本文中，我们将从ES的基本原理入手，带领大家逐步搭建一个ES集群，并从六个维度全面剖析出如何扩容ES分片，并从五个维度入手来优化集群运维，助力开发者们驾驭ES，轻松应对线上业务的复杂多变。

**一、ES集群的搭建** 

1、ES集群架构概述

一个完整的ES集群至少包含3个节点，一个主节点和2个数据节点，这些节点可以部署在不同的物理机或容器中。

主节点用于管理集群的元数据、协调数据变更和选举新主节点，数据节点用于存储和检索数据。

2、集群搭建

搭建ES集群，需要遵循一定的顺序：

（1）确认机器间防火墙、端口、账号密码等信息一致；

（2）确定集群拓扑，指定主节点、数据节点的IP和端口，并做好集群节点的规划；

（3）在所有集群机器上依次解压ES的发行包，并把集群配置文件进行必要的优化和调整，例如：

设置集群名

修改/config/elasticsearch.yml

修改该行：

#node.name:

为：

node.name: "my-node-1"

（4）依次启动各个节点，确认各个节点均启动正常后，使用如下命令检查集群的运行信息：

$ curl 'http://ip:port/_cat/health?h=ip,status,node.role,activeShards,relocatingShards,unassignedShards'

**二、ES分片扩容优化** 

1、扩容前注意事项

在进行ES集群的分片扩容前，需要预先判断集群扩容的风险评估，以防在扩容过程中引起集群不稳定的隐患，造成业务中断。

扩容前需要关注的几个关键指标如下：

- 线上集群运行的稳定性；
- 线上业务的写入和检索的吞吐量；
- 线上集群的数据量和增长率；
- 预计扩容完成后集群的性能损耗；
- 扩容过程中引发的不稳定因素，如业务抖动，数据丢失等风险评估。

2、扩容维度

（1）单Index扩容

- 扩容前，将Index中的分片冻结；
- 通过API重新设定分片数量；
- 等待集群重新进行路由和数据迁移；
- 解冻Index。

（2）单Index数据路由优化

- 将写入的热点数据分布到多节点，避免单点写入读写延迟；
- 优化数据路由，将关联性较高的数据路由到同一个分片。

（3）多Index拆分

- 根据业务特征，把Index按照时间戳、业务ID、数据分类等特征拆分成多个Index；
- 拆分后的多个Index会按规则路由到不同的分片，满足业务的高并发和写入效率需求；
- 周期性的把过期的Index归档，保证集群容量和性能。

（4）数据滚动

- 将过往的数据归档到一个新Index；
- 随着新Index的写入，数据不断向后滚动；
- 过往数据归档到冷热存储介质，释放集群的存储和资源压力。

（5）集群扩容

- 扩容集群容量，新增数据节点，缓解集群因数据和写入量不断增大而导致的性能瓶颈；
- 新老节点数据迁移和均衡，保证集群整体的性能和稳定性；
- 动态调整数据路由规则，将热点数据路由到新增节点。

（6）分布式缓存

- 使用分布式缓存中间件，将热点数据、公共数据和计算中间产出等数据缓于内存中；
- 减少数据节点的读写频率，降低GC的频率，大幅提升集群性能；
- 减少对ES数据节点的访问频次，保证数据的最终一致性。

**三、集群运维优化** 

1、运维维度

（1）集群日常指标的实时监测

- 节点集群的运行稳定性；
- 单节点资源使用率：磁盘IO、内存、GC、线程、TCP连接数；
- 整个集群的TPS、QPS、读写延时。

（2）集群容量规划和扩容评估

- 现有集群资源使用率和业务增长的曲线评估；
- 业务和场景增量对集群资源的需求评估；
- 扩容后的集群性能损耗和风险评估。

（3）集群数据迁移和日常优化

- 数据的均衡性检测和数据路由优化；
- 过期、冗余数据的归档和清除策略；
- 冷热数据的分级存储优化。

（4）集群容灾和异地多活

- 副本策略优化，保证数据的完整性和一致性；
- 跨集群的数据容灾和恢复方案；
- 异地多活集群的负载均衡和数据一致性保障。

（5）集群升级和运维自动化

- 制定集群的升级和重启计划；
- 运维自动化工具的开发和接入；
- 通过工具来自动化的监测集群的运行稳定性和资源使用率。

2、度量和评估

- 线上业务指标波动前后集群指标的波动幅度和响应时延；
- 扩容前后的资源使用率、检索延迟、写入延迟等集群性能指标；
- 扩容前后的集群稳定性，如节点宕机率、集群脑裂、服务抖动等；
- 扩容前后的集群安全性，如权限管控的优化、防护策略的完善等。

**结</** 

ES分片扩容和集群运维是ES集群优化的核心内容，也是保障ES集群稳定、高效和可持续运营的关键。

本文从搭建ES集群的维度出发，全面剖析了ES分片扩容优化的维度和方法，并从集群运维的维度出发，总结了集群运维优化的经验和最佳实