一、为什么要搭建 Elasticsearch 的集群？

Elasticsearch 是一个开源的高扩展的分布式全文检索引擎。

通过简单的RESTful API来隐藏Lucene的复杂性，从而让全文搜索变得简单。

ES主要解决问题：

• 检索相关数据
• 返回统计结果
• 速度要快

1. 高可用性

通过设计减少系统不能提供服务的时间，假设某个时刻服务节点宕机则该节点为临时不可用，如果系统能一直提供服务，则它的可用性为100%，因此为了减少 Elasticsearch 服务不可用时间，集群的作用就体现出来了。

当然如果要保证在宕机期间，ES 的数据保证不丢失，则需要对其数据进行备份，因此有了分片和副本的概念。

分片：将数据切分成多个部分，在ES中所有数据都存储于索引(index)之上，但实际索引只是维护了与多个分片之间的联系，数据则是被路由到多个分片。例如一个索引有5个分片，则该索引将会有0,1,2,3,4,这五个分片，其指定每个文档数据存储在哪个分片是根据路由运算公式has(_routing)%number_of_primary_shards指定，使数据均匀分布在集群当中。

如果存在某个或某几个分片存储数据量特别大，可以使用索引分区既index.routring_partition_size， 但使用后限制有无法创建join_feild 关系映射、_routing 将成为写入数据必要传入参数
副本：副本是主分片的复制分片，可以灵活调整，提高了整个集群的容错性，且需要注意的是副本分片不能与主分片在同一个节点。一般来说，Elasticsearch 会尽量把一个索引的不同分片存储在不同的主机上，分片的副本也尽可能存在不同的主机上，这样可以提高容错率，从而提高高可用性。

2. 健康状态

Elasticsearch集群存在三种健康状态，单节点 Elasticsearch 也可以算是一个集群。

• green(绿色)：代表所有索引的主分片和副本均已分配且可用，集群是 100% 可用；
• yellow(黄色)：主分片已分配且全部主分片可用，但所有的副本不全部可用，可能是缺失，也有可能是某个索引的副本未被分配，可以通过move cancel allocate命令所属的 API 进行分配或移动分片到指定节点，使用这里要注意二手手机拍卖平台主分片和其副本绝不能在同一节点。此时系统容错性和集群高可用被弱化；
• red(红色)：所有的主分片不全部可用，这代表很有可能存在丢失数据的风险，如果只有一个单节点 Elasticsearch 那么属于一种 yellow 状态，因为没有副本；

3. 存储空间

多个节点的 ES 集群，那么相对单节点来说拥有更多的存储空间，可以设置elasticsearch.yml设置data和log的挂载目录。

二、ES 集群及节点类型

集群由多个节点构成，每一台主机则称为一台节点，在伪集群中每一个 ES 实例则为一个节点。

上述图中则为一个集群，其中 Node-1 是主节点，主节点有权限控制整个集群，有权限控制整个集群。每个节点都有三个分片，其中P0 P1 P2代表 Primary 为主分片，R开头的则代表为每个主分片对应的副本分片，一共是 3 个主分片，每个主分片有两个对应的副本分片。

• 主节点：即 Master 节点。主节点的主要职责是和集群操作相关的内容，如创建或删除索引，跟踪哪些节点是群集的一部分，并决定哪些分片分配给相关的节点。稳定的主节点对集群的健康是非常重要的。默认情况下任何一个集群中的节点都有可能被选为主节点。索引数据和搜索查询等操作会占用大量的 cpu，内存，io 资源，为了确保一个集群的稳定，分离主节点和数据节点是一个比较好的选择。虽然主节点也可以协调节点，路由搜索和从客户端新增数据到数据节点，但最好不要使用这些专用的主节点。一个重要的原则是，尽可能做尽量少的工作；
• 数据节点：即 Data 节点。数据节点主要是存储索引数据的节点，主要对文档进行增删改查操作，聚合操作等。数据节点对 CPU、内存、IO 要求较高，在优化的时候需要监控数据节点的状态，当资源不够的时候，需要在集群中添加新的节点；
• 负载均衡节点：也称作 Client 节点，也称作客户端节点。当一个节点既不配置为主节点，也不配置为数据节点时，该节点只能处理路由请求，处理搜索，分发索引操作等，从本质上来说该客户节点表现为智能负载平衡器。独立的客户端节点在一个比较大的集群中是非常有用的，他协调主节点和数据节点，客户端节点加入集群可以得到集群的状态，根据集群的状态可以直接路由请求；
• 预处理节点：也称作 Ingest 节点，在索引数据之前可以先对数据做预处理操作，所有节点其实默认都是支持 Ingest 操作的，也可以专门将某个节点配置为 Ingest 节点。以上就是节点几种类型，一个节点其实可以对应不同的类型，如一个节点可以同时成为主节点和数据节点和预处理节点，但如果一个节点既不是主节点也不是数据节点，那么它就是负载均衡节点。具体的类型可以通过具体的配置文件来设置；

Elasticsearch 处理查询请求时节点工作流程：

• 请求被交给主节点；
• 主节点接收请求，将请求广播到该索引在数据节点上的每个分片(shard)；
• 每个分片执行搜索请求，并将结果返回；
• 分片的Result在主节点上进行合并，排序后返回给用户；

三、搭建 Elasticsearch7.X 伪集群

1、下载 ES

这里我们把 ES 安装在服务器的opt目录下

# 使用华为镜像超快！！ 并重命名 elasticsearch7.4-x86.tar.gz（x86是系统指令架构）
$ wget -O elasticsearch7.4-x86.tar.gz https://mirrors.huaweicloud.com/elasticsearch/7.4.0/elasticsearch-7.4.0-linux-x86_64.tar.gz
# 解压
$ tar -zxvf elasticsearch7.4-x86.tar.gz

2、修改jvm.options和elasticsearch.yml配置 ES

# 进入es配置目录
$ cd /opt/elasticsearch7.4-x86/config# 修改jvm相关参数，调整jvm堆内存大小
$ vim jvm.options# 对es进行配置
$ vim elasticsearch.yml

jvm.options 配置

## 修改 IMPORTANT: JVM heap size ，内存小我就设置成这样了
-Xms512m
-Xmx512m

配置 elasticsearch.yml

# 不要在该文件中设置索引相关配置
cluster.name: waybill-center # 设置集群名比较重要！
# ------------------------------------ Node ------------------------------------
node.name: es-master # 配置节点名
node.master: true # 是否有资格被选举为master，ES默认集群中第一台机器为主节点
node.data: false # 是否存储索引数据，默认 true，大集群中推荐一个角色一个类节点，不要身兼多职
node.ingest: false #默认情况下所有节点均可以做ingest节点
# ----------------------------------- Paths ------------------------------------
#path.conf: /opt/elasticsearch7.4-x86/config # 设置配置文件存储路径，默认是es根目录下的config目录
path.data: /data/es-master/data # 设置索引数据存储路径，默认是es根目录下的data目录
path.logs: /data/es-master/log # 设置日志文件存储路径，默认是es根目录下的log目录
# ----------------------------------- Memory -----------------------------------
#bootstrap.memory_lock: true # 锁住内存不进行swapping，避免系统内存不够时压制JVM虚拟内存
# ---------------------------------- Network -----------------------------------
#network.host: 192.168.0.1 # 同时设置bind_host 和 publish_host
network.bind_host: 0.0.0.0 # 设置节点绑定ip，可用于http访问
network.publish_host: x.x.x.x # 设置其他节点与该节点交互ip，可以使内网ip单必须是真实ip
# Set a custom port for HTTP:
http.port: 9200 # 设置对外服务http端口
transport.tcp.port: 9300 # 设置节点之间交互的tcp端口
transport.tcp.compress: true # 设置是否压缩tcp传输时的数据，默认为false
# --------------------------------- Discovery ----------------------------------
#
# Pass an initial list of hosts to perform discovery when this node is started:
# The default list of hosts is ["127.0.0.1", "[::1]"]
#
discovery.seed_hosts: ["x.x.x.x:9300", "x.x.x.x:9301","x.x.x.x:9302"]
# 集群各节点IP地址，也可以使用els、els.shuaiguoxia.com等名称，需要各节点能够解析
#
# Bootstrap the cluster using an initial set of master-eligible nodes:
#
cluster.initial_master_nodes: ["es-master"]
discovery.zen.minimum_master_nodes: 2  # 为了避免脑裂，集群节点数最少为 半数+1
# For more information, consult the discovery and cluster formation module documentation.
# ---------------------------------- Gateway -----------------------------------
gateway.recover_after_nodes: 3 # 设置集群中N个节点启动时进行数据恢复，默认为1

3、配置 ES 使用自己的所带的 jdk (推荐)

修改bin目录下的Elasticsearch脚本文件

source "`dirname "$0"`"/elasticsearch-env # 这里可以看出先加载的 elasticsearch-env 脚本设置环境
# use es internal jdk
export JAVA_HOME=$ES_HOME/jdk/
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

查看elasticsearch-env

#!/bin/bashset -e -o pipefailCDPATH=""SCRIPT="$0"# SCRIPT might be an arbitrarily deep series of symbolic links; loop until we
# have the concrete path
while [ -h "$SCRIPT" ] ; dols=`ls -ld "$SCRIPT"`# Drop everything prior to ->link=`expr "$ls" : '.*-> \(.*\)$'`if expr "$link" : '/.*' > /dev/null; thenSCRIPT="$link"elseSCRIPT=`dirname "$SCRIPT"`/"$link"fi
done# determine Elasticsearch home; to do this, we strip from the path until we find
# bin, and then strip bin (there is an assumption here that there is no nested
# directory under bin also named bin)
ES_HOME=`dirname "$SCRIPT"` # 这里可以看出已经设置了ES_HOME# now make ES_HOME absolute
ES_HOME=`cd "$ES_HOME"; pwd`while [ "`basename "$ES_HOME"`" != "bin" ]; doES_HOME=`dirname "$ES_HOME"`
done
ES_HOME=`dirname "$ES_HOME"` 

4、复制当前 es 构建其他数据节点

复制当前 ES 目录

# 复制两份数据节点的目录
cp -r /opt/elasticsearch7.4-x86 /opt/es-data-node1 
cp -r /opt/elasticsearch7.4-x86 /opt/es-data-node2

修改两个数据节点的配置文件，先修改第一数据节点

# vim /opt/es-data-node1/config/elasticsearch.yml
node.name: es-node1 # 配置节点名
node.ingest: false #默认情况下所有节点均可以做ingest节点
node.master: false # 是否有资格被选举为master，ES默认集群中第一台机器为主节点
node.data: true # 是否存储索引数据，默认 true
#path.conf: /opt/es-data-node1/config # 设置配置文件存储路径，默认是es根目录下的config目录
path.data: /data/es-node1/data # 设置索引数据存储路径，默认是es根目录下的data目录
path.logs: /data/es-node1/log # 设置日志文件存储路径，默认是es根目录下的log目录
http.port: 9201 # 设置对外服务http端口
transport.tcp.port: 9301 # 设置节点之间交互的tcp端口

修改两个数据节点的配置文件，再修改第二个数据节点

# vim /opt/es-data-node2/config/elasticsearch.yml
node.name: es-node2 # 配置节点名
node.master: false # 是否有资格被选举为master，ES默认集群中第一台机器为主节点
node.data: true # 是否存储索引数据，默认 true
#path.conf: /opt/es-data-node2/config # 设置配置文件存储路径，默认是es根目录下的config目录
path.data: /data/es-node2/data # 设置索引数据存储路径，默认是es根目录下的data目录
path.logs: /data/es-node2/log # 设置日志文件存储路径，默认是es根目录下的log目录
http.port: 9202 # 设置对外服务http端口
transport.tcp.port: 9302 # 设置节点之间交互的tcp端口

5、创建 ES 存储数据和 log 目录

# 根据之前每个节点的配置文件内配置path进行创建或修改
mkdir -p /data/es-master/data
mkdir -p /data/es-node1/data
mkdir -p /data/es-node2/data
mkdir -p /data/es-master/log
mkdir -p /data/es-node1/log
mkdir -p /data/es-node2/log

6、因为 ES 不能用 root 用户启动，所以要新建用户

groupadd es # 新建用户组es
useradd es -g es# 新建用户并添加到es用户组
passwd es # 也可以更改用户密码（输入 123123）

7、授权 ES 用户对目录的操作权限

chown -R es:es  /data/es-master/
chown -R es:es  /data/es-node1/
chown -R es:es  /data/es-node2/

8、启动 ES 集群

# 需切换为es用户
su es
# 启动服务
./opt/elasticsearch7.4-x86/bin/elasticsearch -d
./opt/es-data-node1/bin/elasticsearch -d
./opt/es-data-node2/bin/elasticsearch -d

后台运行 ES 可以加入 -p 命令，让 ES 在后台运行， -p 参数记录进程 ID 为一个文件 # 设置后台启动

./opt/elasticsearch7.4-x86/bin/elasticsearch  -p /tmp/elasticsearch-pid -d

结束进程

# 查看运行的pid
cat /tmp/elasticsearch-pid && echo
# 结束进程
kill -SIGTERM {pid}

四、启动异常(系统资源限制层面)

1、超过当前最大文件描述符

如果出现max file descriptions，修改limits.conf

vim /etc/security/limits.conf # 修改限制文件

向文件内添加文件数

*  soft nofile 65536
*  hard nofile 65536

2、超过当前最大线程数

如果出现max number of threads，修改limits.d/20-nproc.conf

vim /etc/security/limits.d/20-nproc.conf

修改参数

*  soft    nproc   4096
*  hard   nproc   4096
# 或者不限制也行
# root       soft    nproc     unlimited 

3、超过当前最大虚拟内存

如果出现virtual memory areas，修改sysctl.conf

vim /etc/sysctl.conf

修改参数

vm.max_map_count=262144
# 也可使用下面命令临时修改内存限制
sysctl -w vm.max_map_count=262144

五、在主节点机器上进行验证

当我们配置好并启动集群后，因为主节点打开了http.port并且主节点主要用于整个集群的管理，所以建议在配置kibana时只配置主节点就好。

不过在我们验证时可以通过以下命令进行验证集群的搭建状况

curl  -X GET http://localhost:9200/_cat/nodes # get请求查看集群健康状态# 将会响应如下，带星号的就是指向的主节点
127.0.0.1 69 93 1 0.06 0.07 0.06 dilm * es-master
127.0.0.1 69 93 1 0.06 0.07 0.06 dil  - es-node1
127.0.0.1 56 93 1 0.06 0.07 0.06 dil  - es-node2