ES7.5升级7.17后在写多读少场景下CPU、IO飙升

背景

1.ES PAAS管理的集群升级了100+，从7.5升级到7.17 （保证每个大版本最终仅维护一个小版本集群）

2.由于业务使用差异大，也出了不少问题，前面的文章也有提到过Integer类型字段使用terms查询效率低的情况

3.这里再分析一个CPU、IO飙升的场景

现象

1.用户报障：“ES集群写入吞吐量变小了”

2.观察下来发现确实CPU高了，IO也有明显抖动

排查与分析

1.发现YoungGC频率变高了一些，猜测可能是G1GC的问题（我们使用JDK11重新打了ES镜像），经过版本替换，没有明显变化。

参考issue：https://github.com/elastic/elasticsearch/pull/46169

这可能是另一个场景的case，经过测试，不属于我们的场景。

2.多次执行hot_threads API观察， 发现时不时会出现 update相关函数 消耗的 CPU多。

3.继续使用arthas抓取一段时间的数据，发现是 FST、DocID 读取慢

从图中可以看到Bulk请求执行过程中的getDocID方法占有大量CPU。

4.集群写多读少，使用的是niofs。可知，7.5版本的FST是在堆外，但是_id字段是在堆内。升级到7.17版本后，FST在堆外，该字段也放到了堆外（官方版本应该是7.9就开始放到堆外了）。数据放到堆外，其实也就是文件放到磁盘，读一次之后放到pagecache。

这样也就可以解释了，在upsert类请求多的时候会频繁查询docId，此时如果_id字段没有进入pageCache或者被踢出pageCache，那么就会出现响应慢，并且CPU高、IO高的情况。

5.mmapfs、hybridfs实测是什么情况暂时不明确，目前没有收到搜索类集群CPU、IO方面的报障。

测试验证

将FST、BKD等全部改成放到堆内（开源版需要改造）

可以看到，CPU有显著下降，也相对均衡。（之前蓝色线高，是因为该节点有大量的主分片）

结论

1.update、upsert、get等请求如果十分频繁，_id使用offheap将不会是个好的选择，除非给足够的堆外内存，并且保证尽可能常驻内存。

2.不同的业务场景下使用ES的同一版本也会有不一样的效果。

3.mmapfs、hybridfs在频繁update情况下，实测是什么情况暂时不明确，目前没有收到搜索类集群CPU、IO方面的报障，可能不会有这么明显的差距。（官方描述写入速度仅降低了1.8%）

4.最后吐槽一下，写入不停的情况下，translog的恢复实在是太慢了，由于大分片恢复/rebalance时，translog不会被清理，导致恢复/迁移速度急剧下降...目前各个版本也没什么好的解决方式。