Day 23 谈谈ES 的Recovery

作者: kennywu76   发布时间:2015-12-25
Note: 本文针对ES2.x
 Recovery是指将一个索引的未分配shard分配到一个结点的过程。 在快照恢复,更改索引复制片数量,结点故障或者结点启动时发生。由于master持有整个集群的状态信息,因此可以判断出哪些shard需要做再分配,以及分配到哪个结点。例如:
  • 如果某个shard主片在,副片所在结点挂了,那么选择另外一个可用结点,将副片分配(allocate)上去,然后进行主从片的复制。
  • 如果某个shard的主片所在结点挂了,副片还在,那么将副片升级为主片,然后做主副复制。
  • 如果某个shard的主副片所在结点都挂了,则暂时无法恢复,等待持有相关数据的结点重新加入集群后,从结点上恢复主分片,再选择某个结点分配复制片,并从主分片同步数据。


通过CAT health API,我们可以查看集群的状态,从而获知数据的完整性情况:

cat_health.png



可能的状态及含义:


Green: 所有的shard主副片都完好的
Yellow: 所有shard的主片都完好,部分副片没有了,数据完整性依然完好。
Red: 某些shard的主副片都没有了,对应的索引数据不完整



Recovery过程要消耗额外的资源,CPU、内存、结点之间的网络带宽等等。 这些额外的资源消耗,有可能会导致集群的服务能力降级,或者一部分功能暂时不可用。了解一些Recovery的过程和相关的配置参数,对于减小recovery带来的资源消耗,加快集群恢复过程都是很有帮助的。

减少集群Full Restart造成的数据来回拷贝
集群可能会有整体重启的需要,比如需要升级硬件、升级操作系统或者升级ES大版本。重启所有结点可能带来的一个问题: 某些结点可能先于其他结点加入集群。 先加入集群的结点可能已经可以选举好master,并立即启动了recovery的过程,由于这个时候整个集群数据还不完整,master会指示一些结点之间相互开始复制数据。 那些晚到的结点,一旦发现本地的数据已经被复制到其他结点,则直接删除掉本地“失效”的数据。 当整个集群恢复完毕后,数据分布不均衡显然是不均衡的,master会触发rebalance过程,将数据在结点之间挪动。整个过程无谓消耗了大量的网络流量。 合理设置recovery相关参数则可以防范这种问题的发生。


gateway.expected_nodes
gateway.expected_master_nodes
gateway.expected_data_nodes


以上三个参数是说集群里一旦有多少个结点就立即开始recovery过程。 不同之处在于,第一个参数指的是master或者data都算在内,而后面两个参数则分指master和data node。

在期待的节点数条件满足之前, recovery过程会等待gateway.recover_after_time (默认5分钟) 这么长时间,一旦等待超时,则会根据以下条件判断是否启动:


gateway.recover_after_nodes
gateway.recover_after_master_nodes
gateway.recover_after_data_nodes



举例来说,对于一个有10个data node的集群,如果有以下的设置:


gateway.expected_data_nodes: 10
gateway.recover_after_time: 5m
gateway.recover_after_data_nodes: 8



那么集群5分钟以内10个data node都加入了,或者5分钟以后8个以上的data node加入了,都会立即启动recovery过程。


减少主副本之间的数据复制
如果不是full restart,而是重启单个data node,仍然会造成数据在不同结点之间来回复制。为避免这个问题,可以在重启之前,先关闭集群的shard allocation:

cluster_settings.png



然后在结点重启完成加入集群后,再重新打开:

put_cluster_settings.png


这样在结点重启完成后,尽量多的从本地直接恢复数据。
但是在ES1.6版本之前,即使做了以上措施,仍然会发现有大量主副本之间的数据拷贝。从表面去看,这点很让人不能理解。 主副本数据完全一致,ES应该直接从副本本地恢复数据就好了,为什么要重新从主片再复制一遍呢? 原因在于Recovery是简单对比主副本的segment file来判断哪些数据一致可以本地恢复,哪些不一致需要远端拷贝的。而不同结点的segment merge是完全独立运行的,可能导致主副本merge的深度不完全一样,从而造成即使文档集完全一样,产生的segment file却不完全一样。
为了解决这个问题,ES1.6版本以后加入了synced flush的新特性。 对于5分钟没有更新过的shard,会自动synced flush一下,实质是为对应的shard加了一个synced flush ID。这样当重启结点的时候,先对比一下shard的synced flush ID,就可以知道两个shard是否完全相同,避免了不必要的segment file拷贝,极大加快了冷索引的恢复速度。
需要注意的是synced flush只对冷索引有效,对于热索引(5分钟内有更新的索引)没有作用。 如果重启的结点包含有热索引,那么还是免不了大量的文件拷贝。因此在重启一个结点之前,最好按照以下步骤执行,recovery几乎可以瞬间完成:
  1. 暂停数据写入程序
  2. 关闭集群shard allocation
  3. 手动执行POST /_flush/synced
  4. 重启结点
  5. 重新开启集群shard allocation 
  6. 等待recovery完成,集群health status变成green
  7. 重新开启数据写入程序


(特别大的)热索引为何恢复慢
对于冷索引,由于数据不再更新,利用synced flush特性,可以快速直接从本地恢复数据。 而对于热索引,特别是shard很大的热索引,除了synced flush派不上用场需要大量跨结点拷贝segment file以外,translog recovery是导致慢的更重要的原因。

从主片恢复数据到副片需要经历3个阶段:
  1. 对主片上的segment file做一个快照,然后拷贝到复制片分配到的结点。数据拷贝期间,不会阻塞索引请求,新增索引操作记录到translog里。
  2. 对translog做一个快照,此快照包含第一阶段新增的索引请求,然后重放快照里的索引操作。此阶段仍然不阻塞索引请求,新增索引操作记录到translog里。
  3. 为了能达到主副片完全同步,阻塞掉新索引请求,然后重放阶段二新增的translog操作。


可见,在recovery完成之前,translog是不能够被清除掉的(禁用掉正常运作期间后台的flush操作)。如果shard比较大,第一阶段耗时很长,会导致此阶段产生的translog很大。重放translog比起简单的文件拷贝耗时要长得多,因此第二阶段的translog耗时也会显著增加。等到第三阶段,需要重放的translog可能会比第二阶段还要多。 而第三阶段是会阻塞新索引写入的,在对写入实时性要求很高的场合,就会非常影响用户体验。 因此,要加快大的热索引恢复速度,最好的方式是遵从上一节提到的方法: 暂停新数据写入,手动sync flush,等待数据恢复完成后,重新开启数据写入,这样可以将数据延迟影响可以降到最低。

万一遇到Recovery慢,想知道进度怎么办呢? CAT Recovery API可以显示详细的recovery各个阶段的状态。 这个API怎么用就不在这里赘述了,参考: CAT Recovery

其他Recovery相关的专家级设置
还有其他一些专家级的设置(参见: recovery)可以影响recovery的速度,但提升速度的代价是更多的资源消耗,因此在生产集群上调整这些参数需要结合实际情况谨慎调整,一旦影响应用要立即调整回来。 对于搜索并发量要求高,延迟要求低的场合,默认设置一般就不要去动了。 对于日志实时分析类对于搜索延迟要求不高,但对于数据写入延迟期望比较低的场合,可以适当调大indices.recovery.max_bytes_per_sec,提升recovery速度,减少数据写入被阻塞的时长。
 
最后要说的一点是ES的版本迭代很快,对于Recovery的机制也在不断的优化中。 其中有一些版本甚至引入了一些bug,比如在ES1.4.x有严重的translog recovery bug,导致大的索引trans log recovery几乎无法完成 (issue #9226)  。因此实际使用中如果遇到问题,最好在Github的issue list里搜索一下,看是否使用的版本有其他人反映同样的问题。

9 个评论

相当赞 学到很多
很到位
您好,问个问题:五分钟时长是指重启之前,还是重启之后进行重新开启集群shard allocation之前?
指的是结点重启以后,先看集群结点数量是否满足gateway.expected_data_nodes这个条件,如果满足就不等待,直接开始shard allocation; 否则就等待5分钟,然后看另外一个条件gateway.recover_after_data_nodess是否满足。
我表述的错了,这个5分钟是指创建sync_id。了解了,sync_id只对冷数据recovery有作用,感谢。
ES6.0引入了sequenceID这样一个东西,primary shard可以用这个id来全局标记索引写入最新的位置。遇到热数据的recovery时,只需要将本地shard的这个id和全局id做对比,就可以知道缺失的数据范围,然后通过translog重放这部分数据就可以了。 对比目前版本,需要从primary shard做文件复制的方式,应该会极大提升恢复速度。

由此,对于ES6.0的正式发布非常期待!
您好,请教几个问题:
1. 对于热索引来说,单节点重启,即使设置了cluster.routing.allocation.enable 是不是也并一定是从本地直接恢复数据呢?我这边看到的好像有些时候会存在大量数据同步的过程。
2. 从主片恢复数据到副片需要经历3个阶段中的第一个阶段,在5.x版本也是对对主片上的segment file全量拷贝吗?
3. 第三个阶段是阻塞写操作的,那么实际业务中有没有好的办法去避免这个阻塞呢?
1. 热索引所在结点重启后,因为主分片在持续更新,复制片的segment file已经和主片不一致,所以恢复的时候需要从主片重新拷贝文件。 但是从ES6.0开始,引入了一个sequence id的新特性,可以减少数据拷贝。 但是让其正常工作有一些条件,参考https://www.elastic.co/blog/elasticsearch-sequence-ids-6-0 . 目前看起来6.x早期版本这个特性还有一些bug,实际工作效果不如预期。
2. 第一阶段在5.x里也是全量拷贝的。
3. 5.x开始,重新设计了translog的恢复过程,没有了第三阶段的阻塞。在复制片恢复的过程中,主片依旧可以写入。
感谢!清晰多了

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