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Elasticsearch 中的数据分片问题

news 来源：原创 2025/5/8 17:28:23

Elasticsearch 分片机制

Elasticsearch 在存储数据时采用 分片（Shard）机制，以提高性能和可扩展性。它索引中的数据被划分成多个 主分片（Primary Shard） 和 副本分片（Replica Shard），这些分片会分布在不同的节点上，实现 分布式存储和高可用性。

1. 主分片（Primary Shard）

每个文档 只能存储在一个主分片上（索引写入时会根据 _id 通过哈希计算决定存入哪个主分片）。
主分片数量在索引创建时确定，后续无法更改。
默认情况下，Elasticsearch 会自动管理 数据在不同主分片之间的均衡分布。

2. 副本分片（Replica Shard）

副本分片是主分片的拷贝，用于数据冗余和负载均衡。
副本分片可以提高查询性能，因为搜索请求可以同时查询主分片和副本分片。
副本分片不会与对应的主分片存放在同一节点，确保主节点宕机时数据仍然可用。

3. 分片数量配置

创建索引时，可以通过 number_of_shards 和 number_of_replicas 进行配置：
```
PUT /my_index
{
  "settings": {
    "index": {
      "number_of_shards": 3,  // 3个主分片
      "number_of_replicas": 1  // 每个主分片有1个副本
    }
  }
}
```
以上配置：
- 共有 3 个主分片，数据会均匀存储在 3 个主分片上。
- 每个主分片有 1 个副本，即总共会有 3 个副本分片。
- 总共的分片数 = 主分片数 + 副本分片数 = 3 + 3 = 6。

4. 为什么 Elasticsearch 采用分片机制？

✅ 提高写入性能：数据分散存储到多个分片，多个节点可并行写入数据。
✅ 提高查询性能：搜索请求可以同时在多个分片上执行，提高吞吐量。
✅ 提高可扩展性：新节点加入集群后，可以重新分配分片，实现负载均衡。
✅ 提供高可用性：副本分片可以在主分片宕机时提供数据冗余，保证数据安全。

5. 分片的动态扩展

主分片数量不可更改，但可以 使用 reindex API 迁移到新的索引。
副本分片数量可以动态调整，在集群扩容后可增加副本来提高查询能力：
```
PUT /my_index/_settings
{
  "index": {
    "number_of_replicas": 2
  }
}
```
这样，每个主分片有 2 个副本，提高查询能力和容灾能力。

Elasticsearch 基于分片机制 进行分布式存储和查询，主分片决定数据如何存储，副本分片保证数据冗余和查询性能。合理配置分片数能提高 数据存储、查询效率和集群可用性。

Elasticsearch中的分片和MySQL分库分表中的分片不是完全相同的概念，尽管它们都涉及到将数据分割存储以提高性能和可扩展性，但在实现和管理上有很大的区别。

Elasticsearch 中的分片

自动化：Elasticsearch 中的分片是由系统自动管理的，用户在创建索引时可以指定主分片（primary shards）的数量和副本分片（replica shards）的数量，具体的数据如何分配到不同的分片是由 Elasticsearch 根据哈希算法自动决定的。用户不需要自己设计如何将数据分散到不同的节点上。
分片方式：Elasticsearch 的分片是基于文档级别的，每个文档被分配到某个主分片，主分片再被复制成副本分片。每个分片是一个完整的数据集，可以独立存储和查询。
透明性：对于应用程序和查询用户来说，分片的存在是透明的，所有的查询和操作都由 Elasticsearch 自动处理，用户无需关心数据存储在具体哪个分片上。

MySQL分库分表中的分片

手动设计：MySQL 的分库分表需要开发者手动设计和实现，开发者需要根据业务需求决定如何将数据分割成多个库和表。通常，这包括选择合适的分片键（例如按用户ID、时间戳、地理位置等）来决定数据如何分布到不同的数据库和表中。
分片方式：MySQL 分库分表的方式更加灵活，开发者可以选择 水平分割（Sharding） 或 垂直分割（Vertical Partitioning）：
- 水平分割：将数据根据某个字段（如用户ID）分割到不同的表或数据库中。
- 垂直分割：将数据按业务逻辑拆分到不同的表中（例如，用户表和订单表放在不同的数据库中）。
手动管理：开发者需要设计并实现跨库、跨表的查询逻辑，处理数据的路由和聚合。对于大规模的分库分表，通常会涉及到中间件（如 ShardingSphere）来管理这些分片。

主要区别

自动化 vs 手动设计：Elasticsearch 的分片机制是自动的，由系统根据数据哈希进行分配；而 MySQL 的分库分表需要开发者手动设计数据如何分布，并实现路由和查询逻辑。
管理方式：Elasticsearch 的分片通过集群自动管理，系统会处理节点间的负载均衡和副本分配；而 MySQL 的分片需要开发者手动管理，尤其是当需要扩展时，可能需要更复杂的操作，比如数据迁移、分片规则调整等。
透明性：在 Elasticsearch 中，分片对用户和查询是透明的，用户无需关心分片的细节；而 MySQL 中，开发者需要明确知道数据存储在哪些库表，并根据分片规则编写查询和处理代码。

因此，Elasticsearch 的分片是基于索引层面的自动化分配，而 MySQL 的分片更多是业务层面的手动管理。