ElasticSearch数据输入输出

♀尐吖头ヾ 提交于 2020-08-18 20:27:23

数据输入和输出

无论我们写什么样的程序,目的都是一样的:以某种方式组织数据服务我们的目的。 但是数据不仅仅由随机位和字节组成。我们建立数据元素之间的关系以便于表示实体,或者现实世界中存在的 事物 。 如果我们知道一个名字和电子邮件地址属于同一个人,那么它们将会更有意义。

尽管在现实世界中,不是所有的类型相同的实体看起来都是一样的。 一个人可能有一个家庭电话号码,而另一个人只有一个手机号码,再一个人可能两者兼有。 一个人可能有三个电子邮件地址,而另一个人却一个都没有。一位西班牙人可能有两个姓,而讲英语的人可能只有一个姓。

面向对象编程语言如此流行的原因之一是对象帮我们表示和处理现实世界具有潜在的复杂的数据结构的实体,到目前为止,一切都很完美!

但是当我们需要存储这些实体时问题来了,传统上,我们以行和列的形式存储数据到关系型数据库中,相当于使用电子表格。 正因为我们使用了这种不灵活的存储媒介导致所有我们使用对象的灵活性都丢失了。

但是否我们可以将我们的对象按对象的方式来存储?这样我们就能更加专注于 使用 数据,而不是在电子表格的局限性下对我们的应用建模。 我们可以重新利用对象的灵活性。

一个 对象 是基于特定语言的内存的数据结构。为了通过网络发送或者存储它,我们需要将它表示成某种标准的格式。 JSON 是一种以人可读的文本表示对象的方法。 它已经变成 NoSQL 世界交换数据的事实标准。当一个对象被序列化成为 JSON,它被称为一个 JSON 文档 。

Elastcisearch 是分布式的 文档 存储。它能存储和检索复杂的数据结构—​序列化成为JSON文档—​以 实时 的方式。 换句话说,一旦一个文档被存储在 Elasticsearch 中,它就是可以被集群中的任意节点检索到。

当然,我们不仅要存储数据,我们一定还需要查询它,成批且快速的查询它们。 尽管现存的 NoSQL 解决方案允许我们以文档的形式存储对象,但是他们仍旧需要我们思考如何查询我们的数据,以及确定哪些字段需要被索引以加快数据检索。

在 Elasticsearch 中, 每个字段的所有数据 都是 默认被索引的 。 即每个字段都有为了快速检索设置的专用倒排索引。而且,不像其他多数的数据库,它能在 同一个查询中 使用所有这些倒排索引,并以惊人的速度返回结果。

在本章中,我们展示了用来创建,检索,更新和删除文档的 API。就目前而言,我们不关心文档中的数据或者怎样查询它们。 所有我们关心的就是在 Elasticsearch 中怎样安全的存储文档,以及如何将文档再次返回。

什么是文档?

在大多数应用中,多数实体或对象可以被序列化为包含键值对的 JSON 对象。 一个  可以是一个字段或字段的名称,一个  可以是一个字符串,一个数字,一个布尔值, 另一个对象,一些数组值,或一些其它特殊类型诸如表示日期的字符串,或代表一个地理位置的对象:

通常情况下,我们使用的术语 对象 和 文档 是可以互相替换的。不过,有一个区别: 一个对象仅仅是类似于 hash 、 hashmap 、字典或者关联数组的 JSON 对象,对象中也可以嵌套其他的对象。 对象可能包含了另外一些对象。在 Elasticsearch 中,术语 文档 有着特定的含义。它是指最顶层或者根对象, 这个根对象被序列化成 JSON 并存储到 Elasticsearch 中,指定了唯一 ID。

 

字段的名字可以是任何合法的字符串,但 不可以 包含英文句号(.)。

 

文档元数据

一个文档不仅仅包含它的数据 ,也包含 元数据 —— 有关 文档的信息。 三个必须的元数据元素如下:

_index

文档在哪存放

_type

文档表示的对象类别

_id

文档唯一标识

_index

一个 索引 应该是因共同的特性被分组到一起的文档集合。 例如,你可能存储所有的产品在索引 products 中,而存储所有销售的交易到索引 sales 中。 虽然也允许存储不相关的数据到一个索引中,但这通常看作是一个反模式的做法。

 

实际上,在 Elasticsearch 中,我们的数据是被存储和索引在 分片 中,而一个索引仅仅是逻辑上的命名空间, 这个命名空间由一个或者多个分片组合在一起。 然而,这是一个内部细节,我们的应用程序根本不应该关心分片,对于应用程序而言,只需知道文档位于一个 索引 内。 Elasticsearch 会处理所有的细节。

 介绍如何自行创建和管理索引,但现在我们将让 Elasticsearch 帮我们创建索引。 所有需要我们做的就是选择一个索引名,这个名字必须小写,不能以下划线开头,不能包含逗号。我们用 website 作为索引名举例。

_type

数据可能在索引中只是松散的组合在一起,但是通常明确定义一些数据中的子分区是很有用的。 例如,所有的产品都放在一个索引中,但是你有许多不同的产品类别,比如 "electronics" 、 "kitchen" 和 "lawn-care"。

这些文档共享一种相同的(或非常相似)的模式:他们有一个标题、描述、产品代码和价格。他们只是正好属于“产品”下的一些子类。

Elasticsearch 公开了一个称为 types (类型)的特性,它允许您在索引中对数据进行逻辑分区。不同 types 的文档可能有不同的字段,但最好能够非常相似。 他们在 类型和映射 中更多的讨论关于 types 的一些应用和限制。

一个 _type 命名可以是大写或者小写,但是不能以下划线或者句号开头,不应该包含逗号, 并且长度限制为256个字符. 我们使用 blog 作为类型名举例。

_id

ID 是一个字符串,当它和 _index 以及 _type 组合就可以唯一确定 Elasticsearch 中的一个文档。 当你创建一个新的文档,要么提供自己的 _id ,要么让 Elasticsearch 帮你生成。

其他元数据

还有一些其他的元数据元素,他们在 类型和映射 进行了介绍。通过前面已经列出的元数据元素, 我们已经能存储文档到 Elasticsearch 中并通过 ID 检索它—​换句话说,使用 Elasticsearch 作为文档的存储介质。

 

索引文档

通过使用 index API ,文档可以被 索引 —— 存储和使文档可被搜索。 但是首先,我们要确定文档的位置。正如我们刚刚讨论的,一个文档的 _index 、 _type 和 _id 唯一标识一个文档。 我们可以提供自定义的 _id 值,或者让 index API 自动生成。

使用自定义的 ID

如果你的文档有一个自然的标识符 (例如,一个 user_account 字段或其他标识文档的值),你应该使用如下方式的 index API 并提供你自己 _id :

举个例子,如果我们的索引称为 website ,类型称为 blog ,并且选择 123 作为 ID ,那么索引请求应该是下面这样:

 

Elasticsearch 响应体如下所示:

该响应表明文档已经成功创建,该索引包括 _index 、 _type 和 _id 元数据, 以及一个新元素: _version 。

在 Elasticsearch 中每个文档都有一个版本号。当每次对文档进行修改时(包括删除), _version 的值会递增。我们讨论了怎样使用 _version 号码确保你的应用程序中的一部分修改不会覆盖另一部分所做的修改。

Autogenerating IDs

如果你的数据没有自然的 ID, Elasticsearch 可以帮我们自动生成 ID 。 请求的结构调整为: 不再使用 PUT 谓词(“使用这个 URL 存储这个文档”), 而是使用 POST 谓词(“存储文档在这个 URL 命名空间下”)。

现在该 URL 只需包含 _index 和 _type :

 
 

除了 _id 是 Elasticsearch 自动生成的,响应的其他部分和前面的类似:

自动生成的 ID 是 URL-safe、 基于 Base64 编码且长度为20个字符的 GUID 字符串。 这些 GUID 字符串由可修改的 FlakeID 模式生成,这种模式允许多个节点并行生成唯一 ID ,且互相之间的冲突概率几乎为零。

取回一个文档

为了从 Elasticsearch 中检索出文档,我们仍然使用相同的 _index , _type , 和 _id ,但是 HTTP 谓词更改为 GET :

响应体包括目前已经熟悉了的元数据元素,再加上 _source 字段,这个字段包含我们索引数据时发送给 Elasticsearch 的原始 JSON 文档:

 

在请求的查询串参数中加上 pretty 参数,正如前面的例子中看到的,这将会调用 Elasticsearch 的 pretty-print 功能,该功能 使得 JSON 响应体更加可读。但是, _source 字段不能被格式化打印出来。相反,我们得到的 _source 字段中的 JSON 串,刚好是和我们传给它的一样。

GET 请求的响应体包括 {"found": true} ,这证实了文档已经被找到。 如果我们请求一个不存在的文档,我们仍旧会得到一个 JSON 响应体,但是 found 将会是 false 。 此外, HTTP 响应码将会是 404 Not Found ,而不是 200 OK 

我们可以通过传递 -i 参数给 curl 命令,该参数能够显示响应的头部:

显示响应头部的响应体现在类似这样:

返回文档的一部分

默认情况下, GET 请求会返回整个文档,这个文档正如存储在 _source 字段中的一样。但是也许你只对其中的 title 字段感兴趣。单个字段能用 _source 参数请求得到,多个字段也能使用逗号分隔的列表来指定。

 

 _source 字段现在包含的只是我们请求的那些字段,并且已经将 date 字段过滤掉了。

或者,如果你只想得到 _source 字段,不需要任何元数据,你能使用 _source 端点:

 

那么返回的的内容如下所示:

检查文档是否存在

如果只想检查一个文档是否存在--根本不想关心内容—​那么用 HEAD 方法来代替 GET 方法。 HEAD 请求没有返回体,只返回一个 HTTP 请求报头: 

当然,一个文档仅仅是在检查的时候不存在,并不意味着一毫秒之后它也不存在:也许同时正好另一个进程就创建了该文档。

更新整个文档

在 Elasticsearch 中文档是 不可改变 的,不能修改它们。相反,如果想要更新现有的文档,需要 重建索引 或者进行替换, 我们可以使用相同的 index API 进行实现。

在响应体中,我们能看到 Elasticsearch 已经增加了 _version 字段值:

 

created 标志设置成 false ,是因为相同的索引、类型和 ID 的文档已经存在。

在内部,Elasticsearch 已将旧文档标记为已删除,并增加一个全新的文档。 尽管你不能再对旧版本的文档进行访问,但它并不会立即消失。当继续索引更多的数据,Elasticsearch 会在后台清理这些已删除文档。

在本章的后面部分, 虽然它似乎对文档直接进行了修改,但实际上 Elasticsearch 按前述完全相同方式执行以下过程:

  1. 从旧文档构建 JSON
  2. 更改该 JSON
  3. 删除旧文档
  4. 索引一个新文档

唯一的区别在于, update API 仅仅通过一个客户端请求来实现这些步骤,而不需要单独的 get  index 请求。

创建新文档

当我们索引一个文档,怎么确认我们正在创建一个完全新的文档,而不是覆盖现有的呢?

请记住, _index  _type  _id 的组合可以唯一标识一个文档。所以,确保创建一个新文档的最简单办法是,使用索引请求的 POST 形式让 Elasticsearch 自动生成唯一 _id :

删除文档

删除文档的语法和我们所知道的规则相同,只是使用 DELETE 方法:

即使文档不存在( Found  false ), _version 值仍然会增加。这是 Elasticsearch 内部记录本的一部分,用来确保这些改变在跨多节点时以正确的顺序执行。

删除文档不会立即将文档从磁盘中删除,只是将文档标记为已删除状态。随着你不断的索引更多的数据,Elasticsearch 将会在后台清理标记为已删除的文档。

处理冲突

当我们使用 index API 更新文档 ,可以一次性读取原始文档,做我们的修改,然后重新索引 整个文档 。 最近的索引请求将获胜:无论最后哪一个文档被索引,都将被唯一存储在 Elasticsearch 中。如果其他人同时更改这个文档,他们的更改将丢失。

很多时候这是没有问题的。也许我们的主数据存储是一个关系型数据库,我们只是将数据复制到 Elasticsearch 中并使其可被搜索。 也许两个人同时更改相同的文档的几率很小。或者对于我们的业务来说偶尔丢失更改并不是很严重的问题。

但有时丢失了一个变更就是 非常严重的 。试想我们使用 Elasticsearch 存储我们网上商城商品库存的数量, 每次我们卖一个商品的时候,我们在 Elasticsearch 中将库存数量减少。

有一天,管理层决定做一次促销。突然地,我们一秒要卖好几个商品。 假设有两个 web 程序并行运行,每一个都同时处理所有商品的销售,如图 Figure 7, “Consequence of no concurrency control” 所示。

Consequence of no concurrency control
Figure 7. Consequence of no concurrency control

web_1  stock_count 所做的更改已经丢失,因为 web_2 不知道它的 stock_count 的拷贝已经过期。 结果我们会认为有超过商品的实际数量的库存,因为卖给顾客的库存商品并不存在,我们将让他们非常失望。

变更越频繁,读数据和更新数据的间隙越长,也就越可能丢失变更。

在数据库领域中,有两种方法通常被用来确保并发更新时变更不会丢失:

悲观并发控制

这种方法被关系型数据库广泛使用,它假定有变更冲突可能发生,因此阻塞访问资源以防止冲突。 一个典型的例子是读取一行数据之前先将其锁住,确保只有放置锁的线程能够对这行数据进行修改。

乐观并发控制

Elasticsearch 中使用的这种方法假定冲突是不可能发生的,并且不会阻塞正在尝试的操作。 然而,如果源数据在读写当中被修改,更新将会失败。应用程序接下来将决定该如何解决冲突。 例如,可以重试更新、使用新的数据、或者将相关情况报告给用户。

 

易学教程内所有资源均来自网络或用户发布的内容,如有违反法律规定的内容欢迎反馈
该文章没有解决你所遇到的问题?点击提问,说说你的问题,让更多的人一起探讨吧!