分布式集群
单节点集群
我们在包含一个空节点的集群内创建名为 users 的索引，为了演示目的，我们将分配 3个主分片和一份副本（每个主分片拥有一个副本分片）
// PUT 请求：http://localhost:1001/users
//请求体
{
"settings" : {
"number_of_shards" : 3, // 创建三个主分片
"number_of_replicas" : 1 // 每个在主分片有一个副本
}
}
通过 elasticsearch-head 插件查看集群情况
当前我们的集群是正常运行的，但是在硬件故障时有丢失数据的风险，因为副本是不保存在同一个节点上的，如果都保存在同一个节点，那么就没有意义了。
故障转移
当集群中只有一个节点在运行时，意味着会有一个单点故障问题——没有冗余。 幸运
的是，我们只需再启动一个节点即可防止数据丢失。当你在同一台机器上启动了第二个节点时，只要它和第一个节点有同样的 cluster.name 配置，它就会自动发现集群并加入到其中。但是在不同机器上启动节点的时候，为了加入到同一集群，你需要配置一个可连接到的单播主机列表。之所以配置为使用单播发现，以防止节点无意中加入集群。只有在同一台机器上运行的节点才会自动组成集群。
如果启动了第二个节点，我们的集群将会拥有两个节点的集群 : 所有主分片和副本分片都已被分配
水平扩容
怎样为我们的正在增长中的应用程序按需扩容呢？当启动了第三个节点，我们的集群将会拥有三个节点的集群 : 为了分散负载而对分片进行重新分配
集群健康值green (9 of 9)：表示有9个分片（包括3个主分片和6个副本分片）都正常运行
Node 1 和 Node 2 上各有一个分片被迁移到了新的 Node 3 节点，现在每个节点上都拥有 3 个分片，
这表示每个节点的硬件资源（CPU, RAM, I/O）将被更少的分片所共享，每个分片的性能将会得到提升。
分片是一个功能完整的搜索引擎，它拥有使用一个节点上的所有资源的能力。 我们这个拥有 9 个分
片（3 个主分片和 6 个副本分片）的索引可以最大扩容到 9 个节点，每个节点上存在一个分片，并且每个分片拥有所在节点的全部资源。
但是如果我们想要扩容超过 6 个节点怎么办呢？
主分片的数目在索引创建时就已经确定了下来。实际上，这个数目定义了这个索引能够存储 的最大数据量。（实际大小取决于你的数据、硬件和使用场景。） 但是，读操作——搜索和返回数据——可以同时被主分片 或 副本分片所处理，所以当你拥有越多的副本分片时，也将拥有越高的吞吐量。
在运行中的集群上是可以动态调整副本分片数目的，我们可以按需伸缩集群。让我们把副本数从默认的 1 增加到 2
{
"number_of_replicas" : 2
}
应对故障
我们关闭的节点是一个主节点。而集群必须拥有一个主节点来保证正常工作，所以发生的第一件事情就是选举一个新的主节点： Node 2 。在我们关闭 Node 1 的同时也失去了主分片 1 和 2 ，并且在缺失主分片的时候索引也不能正常工作。 如果此时来检查集群的状况，我们看到的状态将会为 red ：不是所有主分片都在正常工作。
幸运的是，在其它节点上存在着这两个主分片的完整副本， 所以新的主节点立即将这
些分片在 Node 2 和 Node 3 上对应的副本分片提升为主分片， 此时集群的状态将会为yellow。这个提升主分片的过程是瞬间发生的，如同按下一个开关一般。
路由计算
当索引一个文档的时候，文档会被存储到一个主分片中。 Elasticsearch 如何知道一个文档应该存放到哪个分片中呢？当我们创建文档时，它如何决定这个文档应当被存储在分片1 还是分片 2 中呢？首先这肯定不会是随机的，否则将来要获取文档的时候我们就不知道从何处寻找了。实际上，这个过程是根据下面这个公式决定的：
shard = hash(routing) % number_of_primary_shards
- routing 是一个可变值，默认是文档的 _id ，也可以设置成一个自定义的值。 routing 通过
- hash 函数生成一个数字，然后这个数字再除以 number_of_primary_shards （主分片的数量）后得到余数 。这个分布在 0 到 number_of_primary_shards-1 之间的余数，就是我们所寻求的文档所在分片的位置。
所有的文档 API（ get 、 index 、 delete 、 bulk 、 update 以及 mget ）都接受一个叫做 routing 的路由参数 ，通过这个参数我们可以自定义文档到分片的映射。一个自定义的路由参数可以用来确保所有相关的文档——例如所有属于同一个用户的文档——都被存储到同一个分片中。
分片控制
我们假设有一个集群由三个节点组成。 它包含一个叫 emps 的索引，有两个主分片，每个主分片有两个副本分片。相同分片的副本不会放在同一节点
我们可以发送请求到集群中的任一节点。 每个节点都有能力处理任意请求。 每个节点都知道集群中任一文档位置，所以可以直接将请求转发到需要的节点上。 在下面的例子中，将所有的请求发送到 Node 1，我们将其称为 协调节点(coordinating node)
当发送请求的时候， 为了扩展负载，更好的做法是轮询集群中所有的节点。
写流程
新建、索引和删除 请求都是 写 操作， 必须在主分片上面完成之后才能被复制到相关的副本分片
新建，索引和删除文档所需要的步骤顺序：
- 客户端请求集群节点（任意）-协调节点
- 协调节点将请求转换到指定的节点
- 主分片需要将请求转换到指定的节点
- 主分片需要将数据发送到各个副本-即节点2，节点3.
- 副本保存后，反馈给主分片节点
- 主分片对协调节点进行反馈
- 客户端获取反馈
在客户端收到成功响应时，文档变更已经在主分片和所有副本分片执行完成，变更是安全的。
有一些可选的请求参数允许您影响这个过程，可能以数据安全为代价提升性能。这些选项很少使用，因为 Elasticsearch 已经很快，但是为了完整起见，请参考下面表格：
新索引默认有 1 个副本分片，这意味着为满足规定数量应该需要两个活动的分片副本。 但是，这些默认的设置会阻止我们在单一节点上做任何事情。为了避免这个问题，要求只有当 number_of_replicas 大于 1 的时候，规定数量才会执行。
读操作
- 客户端发送查询请求到协调节点
- 协调节点计算数据所在的分片以及全部的副本位置
- 为了能够负载均衡，可以轮询所有节点
- 将请求转发给具体的节点
- 节点返回查询结果，将结果反馈给客户端
更新流程
部分更新一个文档结合了先前说明的读取和写入流程：
部分更新一个文档的步骤如下：
- 客户端向 Node 1 发送更新请求。
- 它将请求转发到主分片所在的 Node 3 。
- Node 3 从主分片检索文档，修改 _source 字段中的 JSON ，并且尝试重新索引主分片的文档。如果文档已经被另一个进程修改，它会重试步骤 3 ，超过 retry_on_conflict 次后放弃。
- 如果 Node 3 成功地更新文档，它将新版本的文档并行转发到 Node 1 和 Node 2 上的副本分片，重新建立索引。一旦所有副本分片都返回成功， Node 3 向协调节点也返回成功，协调节点向客户端返回成功。
当主分片把更改转发到副本分片时， 它不会转发更新请求。 相反，它转发完整文档的新版本。请记住，这些更改将会异步转发到副本分片，并且不能保证它们以发送它们相同的顺序到达。 如果 Elasticsearch 仅转发更改请求，则可能以错误的顺序应用更改，导致得到损坏的文档
分片原理
分片是 Elasticsearch 最小的工作单元。但是究竟什么是一个分片，它是如何工作的？
传统的数据库每个字段存储单个值，但这对全文检索并不够。文本字段中的每个单词需要被搜索，对数据库意味着需要单个字段有索引多值的能力。最好的支持是一个字段多个值需求的数据结构是倒排索引。