索引生命周期管理-Elastic Stack 实战手册

2021-12-06 01:02:32

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创作人：赵凯
审稿人：朱永生

Elasticsearch 在 6.7 版本正式加入索引生命周期管理，旨在管理 Elasticsearch 中的索引。

通常我们使用 elasticsearch 的时候，index 命名都是 xxx-YYYY.MM.dd 类似这样的格式，每天创建一个index，这需要我们自己创建 index，或者通过自动创建。

每天创建一个 index，但是每天的数据量又非常少，这对集群来说是不利的。
如果是自动创建的话，集群 index 和 shard 数过多，那么在每天的 00:00 时，大量的 index 同时创建，这时我们就会发现集群的写入速度会变慢，可能会发生 index 写入拒绝的情况。
集群需要对冷热数据进行分离，性能好的机器放最近频繁查询的数据，随着时间推移，数据查询不在频繁，需要将数据迁移到性能较差的机器上。

以上这些我们可以使用 Elasticsearch 提供的索引生命周期管理功能能很好的解决，接下来我们了解一下索引生命周期管理。

索引生命周期的四个阶段

Hot:

index 正在查询和更新，一般性能好的机器会设置为 Hot 节点来进行数据的读写。

Warm:

index不再更新，但是仍然需要查询，节点性能一般可以设置为 Warm 节点。

Cold:

index不再被更新，且很少被查询，数据仍然可以搜索，但是能接受较慢的查询，节点性能较差，但有大量的磁盘空间。

Delete:

数据不需要了，可以删除。

节点的类型可以通过一下两种方式设置，推荐第二种，第一种后续可能会弃用。

第一种：

# elasticsearch.yml
# node.attr.xxx: xxx
node.attr.data: warm

第二种（推荐）：

# elasticsearch.yml 
# data_content, data_hot, data_warm, data_cold
# 配置该节点既属于内容层又属于热层
node.roles: ["data_hot", "data_content"]

这四个阶段按照 Hot，Warm，Cold，Delete 顺序执行，上一个阶段没有执行完成是不会执行下一个阶段的，对于不存在的阶段，会跳过该阶段进入到下一个阶段。

生命周期默认每 10 分钟检测一次，可以通过集群的配置动态修改，如下

PUT _cluster/settings
{
  "transient": {
    "indices.lifecycle.poll_interval": "10m" 
  }
}

生命周期管理 API

每个阶段支持的行为会在下一章节进行介绍，此章节仅仅为了介绍 API。

创建生命周期管理策略

min_age 参数指定从 index 创建后多长时间进入到该阶段。

以下示例是指从当 index 创建时间超过 10 天后，进入到 warm 阶段，将 segment 数量 merge 为 1，warm 阶段完成后，进入 delete 阶段，index 创建时间超过 30 天后，将 index 删除。

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "warm": {
        "min_age": "10d",
        "actions": {
          "forcemerge": {
            "max_num_segments": 1
          }
        }
      },
      "delete": {
        "min_age": "30d",
        "actions": {
          "delete": {}
        }
      }
    }
  }
}

查看生命周期管理策略

# 查看所有的生命周期管理策略
GET _ilm/policy

# 查看特定的生命周期管理策略
# GET _ilm/policy/<policy_id>

删除生命周期管理策略

DELETE _ilm/policy/<policy_id>

触发生命周期策略中特定步骤的执行

current_step

    - phase 当前阶段的名称

    - action 当前行为的名称

    - name  当前步骤的名称

next_step

    - phase 想要执行阶段的名称

    - action 想要执行行为的名称

    - name  想要执行步骤的名称

POST _ilm/move/my-index-000001
{
  "current_step": { 
    "phase": "new",
    "action": "complete",
    "name": "complete"
  },
  "next_step": { 
    "phase": "warm",
    "action": "forcemerge",
    "name": "forcemerge"
  }
}

移除生命周期管理策略

# POST <target>/_ilm/remove
POST my-index-000001/_ilm/remove

生命周期重试

# POST <index>/_ilm/retry
POST my-index-000001/_ilm/retry

查看当前索引生命周期管理状态

GET /_ilm/status

查看一个或多个索引的当前生命周期状态

# GET <target>/_ilm/explain
GET my-index-000001/_ilm/explain

启动索引生命周期管理插件

POST _ilm/start

停止索引生命周期管理插件

POST /_ilm/stop

四个阶段支持的行为

索引生命周期每个阶段支持的行为如下：

Hot
- Set Priority
- Unfollow
- Force Merge
- Rollover
Warm
- Set Priority
- Unfollow
- Read only
- Allocate
- Shrink
- Force Merge
- Migrate
Cold
- Set Priority
- Unfollow
- Allocate
- Migrate
- Freeze
- Searchable Snapshot
Delete
- Wait For Snapshot
- Delete

行为

Set Priority

设置索引的优先级，一旦进入到某阶段，就设置索引的优先级，节点重新启动后，优先级较高的索引将会优先恢复。

参数:

priority: 正整数。

例如：设置 warm 阶段 index 的优先级为 50

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "warm": {
        "actions": {
          "set_priority" : {
            "priority": 50
          }
        }
      }
    }
  }
}

Rollover

当 index 满足三个条件中的任何一个时，会将别名指向新生成的索引。

参数：

max_age

达到索引创建的最大时间

max_docs

达到指定的文档数后

max_size

index 达到指定的大小时，主分片的大小，不包含副本。

以上三个参数至少应该存在一个

例如：当前 index 主分片大小达到 100GB 或文档数超过 100000000 或者 index 创建超过 7天生产新的 index

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "hot": {
        "actions": {
          "rollover" : {
            "max_size": "100GB",
            
"max_docs": 100000000,
            "max_age": "7d"
          }
        }
      }
    }
  }
}

Unfollow

将 follow 索引转换为正常索引。

例如：

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "hot": {
        "actions": {
          "unfollow" : {}
        }
      }
    }
  }
}

Allocate

指定 index 的副本数，迁移 index 到某些节点，冷热节点数据迁移依赖此步骤。

参数：

number_of_replicas

指定 index 的副本数

include

将 index 迁移到具有指定属性之一的节点

exclude

将 index 迁移到不包含指定属性的节点

require

将 index 迁移到具有所有指定属性的节点

Note: include 满足其中一个就可以， require 必须全部满足。

例如：到达 warm 阶段将 index 的备份数设置为 2，并且将 index 迁移至属性 box_type 包含 hot, warm 且不包含 cold 的节点。

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "warm": {
        "actions": {
          "allocate" : {
            "number_of_replicas" : 2,
            "include" : {
                "box_type": "hot"
            },
            "exclude" : {
                "box_type": "cold"
            },
            "require" : {
                "box_type": "hot,warm"
            }
          }
        }
      }
    }
  }
}

Force Merge

指定 index 合并后 segment 数量，在 hot 阶段使用时，必须包含 rollover ，merge 时会将 index 设置为只读。

参数：

max_num_segments

segment 最大数量

index_codec

压缩文件存储， default: LZ4

例如：warm 阶段将 index 的 segments 合并为 1。

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "warm": {
        "actions": {
          "forcemerge" : {
            "max_num_segments": 1
          }
        }
      }
    }
  }
}

Read only

将 index 设置为只读。

例如：

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "warm": {
        "actions": {
          "readonly" : { }
        }
      }
    }
  }
}

Shrink

index 设置为只读，然后将 index 缩小为具有更少的的 shard，缩小后的 index 名称为 shrink-

参数：

number_of_shards

合并后的主分片数

例如：warm 阶段将 index 的 shard 数合并为 1 个。

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "warm": {
        "actions": {
          "shrink" : {
            "number_of_shards": 1
          }
        }
      }
    }
  }
}

Freeze

最大程度减少 index 的内存占用。

例如：cold 阶段将 index freeze，释放内存。

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "cold": {
        "actions": {
          "freeze" : { }
        }
      }
    }
  }
}

Migrate

通过更新 index.routing.allocation.include._tier_preference 设置，将 index 移动到对应的数据层，如果指定了 allocate，会在迁移前先将副本数减少。如果在热阶段和冷阶段没有指定 allocate 分配选项，ILM 会自动注入迁移操作，如果要禁用可以将 enabled 设置为 false。

参数：

enabled

default: true, 控制 ILM 在此阶段是否自动迁移索引

例如：warm 阶段禁用迁移操作，主动将 index 备份数设置为 1，并且将 index 迁移至属性 rack_id 为 one 或者 two 的节点。

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "warm": {
        "actions": {
          "migrate" : {
           "enabled": false
          },
          "allocate": {
            "number_of_replicas": 1,
            "include" : {
              "rack_id": "one,two"
            }
          }
        }
      }
    }
  }
}

Searchable Snapshot

生成可搜索快照，在 7.10 版本还处于 beta，在新版可能会有所更改。

在 delete action 步骤中默认会删除快照，如果需要保留，在 delete action 中将 delete_searchable_snapshot 设置 false

参数：

snapshot_repository

Required，指定存储快照的位置

force_merge_index

Boolean，default: true, 如果索引在先前的操作中已经使用了 force merge，则可搜索快照操作不会执行强制合并。

例如：在 cold 阶段生成快照。

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "cold": {
        "actions": {
          "searchable_snapshot" : {
            "snapshot_repository" : "backing_repo"
          }
        }
      }
    }
  }
}

Wait For Snapshot

等待制定的 SLM 策略执行，然后在删除索引，为了确保删除的索引快照是可用的。

参数：

policy

required， SML 策略的名字

例如：delete 阶段等待 SLM 策略执行，然后删除索引。

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "delete": {
        "actions": {
          "wait_for_snapshot" : {
            "policy": "slm-policy-name"
          }
        }
      }
    }
  }
}

Delete

删除 index

参数：

delete_searchable_snapshot

boolean, default: true, 是否删除 cold 阶段创建的 searchable snapshot。

例如：index 创建 90 天后，删除 index

PUT _ilm/policy/my_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "delete": {
        "min_age" : "90d",
        "actions": {
          "delete" : { }
        }
      }
    }
  }
}

通过 alias 使用 ILM

创建生命周期策略

warm 阶段将 index 分配给节点属性 data 为 warm 的节点， cold 阶段将 index 分配给节点属性 data 为 cold 的节点。

节点属性可以通过 elasticsearch.yml 进行配置或环境变量设置。

# 启动命令
bin/elasticsearch -Enode.attr.data=warm

# elasticsearch.yml
# node.attr.xxx: xxx
# 建议使用 node.roles 进行配置, 可以参考 通过 data tiers 使用 ILM 这一章节
# node.attr 后续版本可能不在使用

node.attr.data: warm

创建生命周期策略，

在 index 创建 1 天后进入 hot 阶段，设置优先级为 100，当 index 主分片大小超过 50gb 或者 index 文档数超过 500000000 或者 index 创建超过 2 天生成新的 index

warm 阶段将 index 迁移至属性 data 为 warm 的节点

cold 阶段将 index 副本数设置为 1 并将 index 迁移至属性 data 为 cold 的节点

当 hot ，warm，cold 阶段的动作都完成并且 index 创建达到 7 天，删除 index。

PUT _ilm/policy/logx_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "hot": {
        "min_age": "1d",
        "actions": {
          "set_priority": {
            "priority": 100
          },
          "rollover": {
            "max_age": "2d",
            "max_docs": 500000000,
            "max_size": "50gb"
          }
        }
      },
      "warm": {
        "min_age": "1d",
        "actions": {
          "set_priority": {
            "priority": 50
          },
          "allocate": {
            "include": {
              "data" : "warm"
            }
          }
        }
      },
      "cold": {
        "min_age": "1d",
        "actions": {
          "set_priority": {
            "priority": 0
          },
          "allocate": {
            "number_of_replicas": 1,
            "include" : {
              "data": "cold"
            }
          }
        }
      }, 
      "delete": {
        "min_age": "7d",
        "actions": {
          "delete": {}
        }
      }
    }
  }
}

创建索引模板，将生命周期应用到 index

设置 shard 数为 2，备份数为 1，生命周期策略为 logx_policy，滚动别名为 logx

PUT _index_template/logx-template
{
  "index_patterns" : ["logx-*"],
  "priority" : 1,
  "template": {
    "settings" : {
      "index" : {
        "number_of_shards" : "2",
        "number_of_replicas" : "1",
        "lifecycle.name": "logx_policy",
        "lifecycle.rollover_alias": "logx"
      }
    }
  }
}

创建第一个 index，以下两种形式任选一种即可， index 格式必须满足该正则 ^.-\d+$* , example：logs-000001

PUT logx-000001
{
  "aliases": {
    "logx": {
      "is_write_index": true
    }
  }
}
# OR 带创建日期的 index
# PUT /<logx-{now/d}-1> with URI encoding:
PUT /%3Clogx-%7Bnow%2Fd%7D-1%3E 
{
  "aliases": {
    "logx": {
      "is_write_index": true
    }
  }
}

后续的数据读写均使用固定别名 logx

通过 Data stream 使用 ILM

创建生命周期策略

创建生命周期策略，在 index 创建 1 天后进入 hot 阶段，设置优先级为 100，当 index 主分片大小超过 50gb 或者 index 文档数超过 500000000 或者 index 创建超过 2 天生成新的 index，warm 阶段将 index 迁移至属性 data 为 warm 的节点，cold 阶段将 index 副本数设置为 1 并将 index 迁移至属性 data 为 cold 的节点，当 hot ，warm，cold 阶段的动作都完成并且 index 创建达到 7 天，删除 index。

PUT _ilm/policy/logx_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "hot": {
        "min_age": "1d",
        "actions": {
          "set_priority": {
            "priority": 100
          },
          "rollover": {
            "max_age": "2d",
            "max_docs": 500000000,
            "max_size": "50gb"
          }
        }
      },
      "warm": {
        "min_age": "1d",
        "actions": {
          "set_priority": {
            "priority": 50
          },
          "allocate": {
            "include": {
              "data" : "warm"
            }
          }
        }
      },
      "cold": {
        "min_age": "1d",
        "actions": {
          "set_priority": {
            "priority": 0
          },
          "allocate": {
            "number_of_replicas": 1,
            "include" : {
              "data": "cold"
            }
          }
        }
      }, 
      "delete": {
        "min_age": "7d",
        "actions": {
          "delete": {}
        }
      }
    }
  }
}

创建索引模板，将生命周期应用到 index

与通过 alias 的形式区别: 模板不需要指定 index.rollover_alias，也不需要手动创建第一个index，直接将数据写入符合模板的 index 即可，至于这个 index 在 Elasticsearch 中对应几个index，我们无需关注。

PUT _index_template/logx-template
{
  "index_patterns" : ["logx-*"],
  "priority" : 1,
  "data_stream": { },
  "template": {
    "settings" : {
      "index" : {
        "number_of_shards" : "2",
        "number_of_replicas" : "1",
        "lifecycle.name": "logx_policy"
      }
    }
  }
}

创建 data stream

POST /logx-business/_doc/
{
    "@timestamp":"2021-04-13T11:04:05.000Z",
    "message":"Loginattemptfailed"
}
# OR 
PUT /_data_stream/logx-business

后续的数据读写均使用固定 index: logx-business

通过 Data tiers 使用 ILM

data tiers （数据层）是具有相同数据角色的节点的集合

Content tier （内容层）节点处理诸如产品目录之类的内容的索引和查询负载。
Hot tier （热层）节点处理诸如日志或指标之类的时间序列数据的索引负载，并保存你最近，最常访问的数据。
Warm tier （温层）节点保存的时间序列数据访问频率较低，并且很少需要更新。
Cold tier （冷层）节点保存时间序列数据，这些数据偶尔会被访问，并且通常不会更新。

推荐冷热分离采用 data tiers 这种方式，节点可以通过如下配置方式配置：

# elasticsearch.yml 
# data_content, data_hot, data_warm, data_cold
# 配置该节点既属于内容层又属于热层
node.roles: ["data_hot", "data_content"]

创建生命周期策略

warm 阶段将 index 迁移至 warm 节点，cold 阶段禁用 migrate，将 index 分配给 rack_id 为 one 或 two 的节点。

创建生命周期策略，在 index 创建 1 天后进入 hot 阶段，设置优先级为 100，当 index 主分片大小超过 50gb 或者 index 文档数超过 500000000 或者 index 创建超过 2 天生成新的 index，warm 阶段将 index 迁移至 warm 节点，cold 阶段将 index 副本数设置为 1，禁用 migrate，并将 index 迁移至属性 data 为 cold 的节点，当 hot ，warm，cold 阶段的动作都完成并且 index 创建达到 7 天，删除 index。

PUT _ilm/policy/logx_policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "hot": {
        "min_age": "1d",
        "actions": {
          "set_priority": {
            "priority": 100
          },
          "rollover": {
            "max_age": "2d",
            "max_docs": 500000000,
            "max_size": "50gb"
          }
        }
      },
      "warm": {
        "min_age": "1d",
        "actions": {
          "set_priority": {
            "priority": 50
          },
          "migrate" : {
          }
        }
      },
      "cold": {
        "min_age": "1d",
        "actions": {
          "set_priority": {
            "priority": 0
          },
          "allocate": {
            "number_of_replicas": 1,
            "include" : {
              "data": "cold"
            }
          }, 
          "migrate" : {
            "enabled": false
          }
        }
      }, 
      "delete": {
        "min_age": "7d",
        "actions": {
          "delete": {}
        }
      }
    }
  }
}

创建索引模板，将生命周期应用到 index

设置 shard 数为 2，备份数为 1，生命周期策略为 logx_policy

PUT _index_template/logx-template
{
  "index_patterns" : ["logx-*"],
  "priority" : 1,
  "data_stream": { },
  "template": {
    "settings" : {
      "index" : {
        "number_of_shards" : "2",
        "number_of_replicas" : "1",
        "lifecycle.name": "logx_policy"
      }
    }
  }
}

创建 data stream

POST /logx-business/_doc/
{
    "@timestamp":"2021-04-13T11:04:05.000Z",
    "message":"Loginattemptfailed"
}
# OR 
PUT /_data_stream/logx-business