【FusionInsight Elasticsearch二次开发最佳实践】查询优化

1.1 使用更快的硬件

查询性能大部分场景下更多的在于IO能力，很多时候查询速度受限于磁盘IO能力，使用SSD会比旋转类存储介质好得多。

如果查询类型属于计算比较多的，则可以考虑使用更快的CPU。

1.2 为文件系统cache预留足够的内存

在一般情况下，读写都会被操作系统cache，cache保存在系统物理内存中。命中cache可以降低对磁盘的直接访问频率。查询依赖对cache的命中，如果某个请求需要从磁盘读取数据，则一定会产生相对较高的延迟。

应该至少为系统cache预留一半的可用物理内存，更大的内存有更高的cache命中率。

1.3 Mappings优化

请确认mappings设置是否合理。

1.         对于只需要精确查询的字段，例如时间戳，应该设置为keyword。

2.         对需要进行全文检索的字段设置合理的分词器，不同的分词器查询效率相差较大。

1.4 强制段合并历史索引

为不再更新的历史索引执行force merge，讲Lucene索引合并为单个分段，可以提高查询速度。当一个Lucene索引存在多个分段时，每个分段会单独执行查询再讲结果合并，将只读索引强制合并成一个Lucene分段不仅可以优化查询过程，对索引恢复速度也是有好处的。

curl -XPOST --tlsv1.2 --negotiate -k -u : 'https://ip:httpport/_all/_forcemerge?only_expunge_deletes=false&max_num_segments=1&flush=true&pretty'

1.5 过滤查询（filter）

Elasticsearch的查询操作分为2种：查询（query）和过滤（filter），查询（query）默认会计算每个返回文档的得分，然后根据得分排序；而过滤（filter）只会筛选出符合的文档，并不计算得分，且可以缓存文档。

对于非全文检索的使用场景，如果不关心查询结果和查询条件的相关度，只是想查找目标数据，可以使用filter来提高查询效率。

1.6 路由（routing）

Elasticsearch写入文档时，文档会通过一个公式路由到一个索引中的一个分片上。默认公式如下：

shard_num = hash(_routing) % num_primary_shards

_routing字段的取值，默认是_id字段，可以根据业务场景设置经常查询的字段作为路由字段。例如可以考虑将用户id、地区作为路由字段，查询时可以过滤不必要的分片，加快查询速度。

1.7 游标查询（scroll）

Elasticsearch为了避免深分页，不允许使用分页（from&size）查询10000条以后的数据，需要使用游标（scroll）查询。

优化scroll：在一般场景下，scroll用来取得排序好的大量数据，但很多时候只需要返回数据，这时候可以对scroll进行优化。使用_doc去sort返回的结果不会有排序，此时执行效率最快。

1.8 避免使用wildcard模糊匹配查询

Elasticsearch默认支持通过*？正则表达式来做模糊匹配，数据量级别达到TB+甚至更高之后，模糊匹配查询通常会耗时比较长，甚至可能导致内存溢出，卡死乃至崩溃宕机的情况。所以数据量大的情况下，不要使用模糊匹配查询。

1.9 调节查询请求中的batched_reduce_size

该字段是查询请求中的一个参数。默认情况下，聚合操作在协调节点需要等待所有的分片都取回结果后才执行，使用batched_reduce_size参数可以不等待全部分片返回结果，而是在指定数量的分片返回结果之后就可以先处理一部分（reduce）。这样可以避免协调节点在等待全部结果的过程中占用大量内存，避免极端情况下可能导致OOM。该字段的默认值为512。

1.10 使用自适应副本选择（ARS）

为了充分利用计算资源和负载均衡，协调节点将查询请求轮询转发到分片的每个副本，轮询策略是负载均衡过程中最简单的策略。

Elasticsearch实现了可以评估出副本所在节点的压力和健康程度，这就可以让我们选出一个能够更快返回搜索请求的节点。可以通过命令动态开启：

cluster.routing.use_adaptive_replica_selection:true

1.11 聚合查询优化

大多时候对单个字段的聚合查询还是比较快的，但是当需要聚合多个字段时，就会产生大量的分组，最终结果就是占用Elasticsearch大量的内存，从而导致内存溢出的情况发生。尽量根据业务优化，减少聚合次数。

1.11.1 默认深度优先聚合改为广度优先聚合

添加设置："collect_mode": "breadth_first"。

depth_first  ：直接进行子聚合的计算。

breadth_first  ：先计算出当前聚合的结果，针对这个结果在对子聚合进行计算。

1.11.2 优化聚合执行方式

在每一层terms aggregation内部加一个 “execution_hint”: “map”。

添加设置："execution_hint": "map"。

1.         查询结果直接放入到内存中构建map，在查询结果集小的场景下，速度极快；

2.         但如果查询结果集合很大（百万-亿级别）的时候，传统聚合方式会比map方式快。

1.11.3 预热全局序号

全局序号是一种数据结构，用于在keyword字段上运行terms聚合。它用一个数值来代表字段中的字符串值，然后为每一个数值分配一个bucket。这需要一个对全局序号和bucket的构建过程。默认情况下，它们被延迟构建，因为Elasticsearch不知道哪些字段将用于terms聚合，哪些字段不会。可以通过配置mapping在refresh时告诉Elasticsearch预先加载全局序号：

"mappings": { 
 "type": { 
 "properties": { 
 "foo":{ 
 "type": "keyword", 
 "esager_global_ordinals"：true
} 
 } 
 } 
 }