ElasticSearch是Java面试经常问到的内容，今天给大家总结了常见的ElasticSearch面试题及答案@mikechen
什么是ElasticSearch？
ElasticSearch：智能搜索，分布式的搜索引擎，是ELK的一个非常完善的产品，ELK代表的是：E就是ElasticSearch，L就是Logstach，K就是kibana。
Elasticsearch是一个建立在全文搜索引擎 Apache Lucene基础上的搜索引擎，每个字段都被索引并可被搜索，可以快速存储、搜索、分析海量的数据。
ElasticSearch的应用场景？
1）全文搜索的功能
Elasticsearch提供了全文搜索的功能，适用于电商商品搜索、App搜索、企业内部信息搜索、IT系统搜索等。
2）日志分析
复杂的业务场景通常会产生繁杂多样的日志，如Apache Log、System Log、MySQL Log等，往往很难从繁杂的日志中获取价值，却要承担其存储的成本。
Elasticsearch能够借助Beats、Logstash等快速对接各种常见的数据源，并通过集成的Kibana高效地完成日志的可视化分析，让日志产生价值。
3） 运维监控
当您在ECS或者物理机中部署了Docker容器、MySQL或MongoDB等数据库，可使用Elasticsearch结合Beats、Logstash或ElasticFlow将所有日志实时集中并构建索引，然后通过集成的Kibana灵活地运用数据构建可视化运维看板，并在看板上展示主机名称、IP地址、部署情况、显示颜色等信息。
4）安全分析
当您需要通过日志解决公司内部繁杂的安全审计工作，可通过Elasticsearch分析、检索海量历史日志，高效地完成安全审计工作。
ElasticSearch的优缺点？
优点
- 分布式的实时文件存储，每个字段都被索引且可用于搜索。
- 分布式的实时分析搜索引擎，海量数据下近实时秒级响应。
- 简单的restful api，天生的兼容多语言开发。
- 易扩展，处理PB级结构化或非结构化数据。
缺点
- 在需要添加新数据与新字段的时候，如果elasticSearch进行搜索是可能需要重新修改格式。之前的数据需要重新同步，对数据的管理有很多困难。
ElasticSearch中的倒排索引是什么？
倒排索引是搜索引擎的核心,搜索引擎的主要目标是在查找发生搜索条件的文档时提供快速搜索。
倒排索引是一种像数据结构一样的散列图，可将用户从单词导向文档或网页,它是搜索引擎的核心，其主要目标是快速搜索从数百万文件中查找数据。
倒排索引是区别于正排索引的概念：
正排索引：是以文档对象的唯一 ID 作为索引，以文档内容作为记录。
倒排索引：Inverted index，指的是将文档内容中的单词作为索引，将包含该词的文档 ID 作为记录。
ElasticSearch中的分析器是什么？
在ElasticSearch中索引数据时，数据由为索引定义的Analyzer在内部进行转换。 分析器由一个Tokenizer和零个或多个TokenFilter组成。编译器可以在一个或多个CharFilter之前。分析模块允许您在逻辑名称下注册分析器，然后可以在映射定义或某些API中引用它们。
Elasticsearch附带了许多可以随时使用的预建分析器。或者，您可以组合内置的字符过滤器，编译器和过滤器器来创建自定义分析器。
Elasticsearch 索引文档的过程?
面试官想考察你的是：文档写入 ES创建索引的过程。
文档写入包含：单文档写入和批量bulk写入，这里只解释一下单文档写入流程。
大致分为如下三步：
第一步：客户从集群某节点写入数据，发送请求。
第二步：节点 1 接受到请求后，使用文档_id 来确定文档属于分片 0。而分片0属于节点3，请求会被转到节点 3。分片 0 的主分片也分配到节点 3 上；
第三步：节点 3 在主分片上执行写操作，成功后将请求并行转发到节点1和节点 2 的副本分片上。所有的副本分片都报告成功，节点3将向协调节点（节点 1）报告成功，节点 1 向请求客户端报告写入成功。
Elasticsearch 的基本概念？
（1）index 索引： 索引类似于mysql 中的数据库，Elasticesearch 中的索引是存在数据的地方，包含了一堆有相似结构的文档数据。
（2）type 类型： 类型是用来定义数据结构，可以认为是 mysql 中的一张表，type 是 index 中的一个逻辑数据分类
（3）document 文档： 类似于 MySQL 中的一行，不同之处在于 ES 中的每个文档可以有不同的字段，但是对于通用字段应该具有相同的数据类型，文档是es中的最小数据单元，可以认为一个文档就是一条记录。
（4）Field 字段： Field是Elasticsearch的最小单位，一个document里面有多个field
（5）shard 分片： 单台机器无法存储大量数据，es可以将一个索引中的数据切分为多个shard，分布在多台服务器上存储。有了shard就可以横向扩展，存储更多数据，让搜索和分析等操作分布到多台服务器上去执行，提升吞吐量和性能。
（6）replica 副本： 任何一个服务器随时可能故障或宕机，此时 shard 可能会丢失，因此可以为每个 shard 创建多个 replica 副本。replica可以在shard故障时提供备用服务，保证数据不丢失，多个replica还可以提升搜索操作的吞吐量和性能。primary shard（建立索引时一次设置，不能修改，默认5个），replica shard（随时修改数量，默认1个），默认每个索引10个 shard，5个primary shard，5个replica shard，最小的高可用配置，是2台服务器。
ElasticSearch的搜索流程？
搜索被执行成一个两阶段过程：
第一个阶段：Query阶段
客户端发送请求到 coordinate node，协调节点将搜索请求广播到所有的 primary shard 或 replica，每个分片在本地执行搜索并构建一个匹配文档的大小为 from + size 的优先队列。接着每个分片返回各自优先队列中 所有 docId 和 打分值 给协调节点，由协调节点进行数据的合并、排序、分页等操作，产出最终结果。
第二个阶段：Fetch阶段
协调节点根据 Query阶段产生的结果，去各个节点上查询 docId 实际的 document 内容，最后由协调节点返回结果给客户端。
ElasticSearch的集群、节点、索引、文档是什么？
1）集群
集群是一个或多个节点（服务器）的集合，它们共同保存您的整个数据，并提供跨所有节点的联合索引和搜索功能。
2）节点
节点是属于集群一部分的单个服务器，它存储数据并参与群集索引和搜索功能。
3）索引
索引就像关系数据库中的“数据库”，它有一个定义多种类型的映射。
索引是逻辑名称空间，映射到一个或多个主分片，并且可以有零个或多个副本分片。
4）文档
文档类似于关系数据库中的一行，不同之处在于索引中的每个文档可以具有不同的结构（字段），但是对于通用字段应该具有相同的数据类型。
Elasticsearch 支持哪些类型的查询？
查询主要分为两种类型：精确匹配、全文检索匹配。
精确匹配，例如 term、exists、term set、 range、prefix、 ids、 wildcard、regexp、 fuzzy等；
全文检索，例如match、match_phrase、multi_match、match_phrase_prefix、query_string 等
Elasticsearch 中的数据存储功能吗？
Elasticsearch是一个搜索引擎，输入写入ES的过程就是索引化的过程，数据按照既定的 Mapping 序列化为Json 文档实现存储。
如何启动 Elasticsearch 服务器？
启动方式有很多种，一般 bin 路径下：
./elasticsearch -d
就可以后台启动。
打开浏览器输入 http://ES IP:9200 就能知道集群是否启动成功。
如果启动报错，日志里会有详细信息，逐条核对解决就可以。
解释一下Elasticsearch Cluster？
Elasticsearch 集群是一组连接在一起的一个或多个 Elasticsearch 节点实例。
Elasticsearch 集群的功能在于在集群中的所有节点之间分配任务，进行搜索和建立索引。
解释一下 Elasticsearch 的 分片？
当文档数量增加，硬盘容量和处理能力不足时，对客户端请求的响应将延迟。
在这种情况下，将索引数据分成小块的过程称为分片，可改善数据搜索结果的获取。
Elasticsearch 中执行搜索的各种可能方式有哪些？
方式一：基于 DSL 检索（最常用） Elasticsearch提供基于JSON的完整查询DSL来定义查询。
GET /shirts/_search
{
"query": {
"bool": {
"filter": [
{ "term": { "color": "red" }},
{ "term": { "brand": "gucci" }}
]
}
}
}
方式二：基于 URL 检索
GET /my_index/_search?q=user:seina
方式三：类SQL 检索
POST /_sql?format=txt
{
"query": "SELECT * FROM uint-2020-08-17 ORDER BY itemid DESC LIMIT 5"
}
ElasticSearch如何实现 master 选举的？
对所有可以成为 Master 的节点（node.master: true）根据 nodeId 排序，每次选举每个节点都把自己所知道节点排一次序，然后选出第一个（第0位）节点，暂且认为它是 Master 节点。
如果对某个节点的投票数达到一定的值（可以成为master节点数n/2+1）并且该节点自己也选举自己，那这个节点就是master。
否则重新选举。(当然也可以自己设定一个值，最小值设定为超过能成为Master节点的n/2+1，否则会出现脑裂问题。discovery.zen.minimum_master_nodes)
Elasticsearch 更新和删除文档的过程？
删除和更新也都是写操作，但是Elasticsearch中的文档是不可变的，因此不能被删除或者改 动以展示其变更；
磁盘上的每个段都有一个相应的.del文件。当删除请求发送后，文档并没有真的被删除，而是 在.del文件中被标记为删除。该文档依然能匹配查询，但是会在结果中被过滤掉。当段合并
时，在.del文件中被标记为删除的文档将不会被写入新段。
在新的文档被创建时，Elasticsearch会为该文档指定一个版本号，当执行更新时，旧版本的 文档在.del文件中被标记为删除，新版本的文档被索引到一个新段。旧版本的文档依然能匹配 查询，但是会在结果中被过滤掉。
Elasticsearch高并发下如何保证读写一致性？
1）对于更新操作
可以通过版本号使用乐观并发控制，以确保新版本不会被旧版本覆盖
每个文档都有一个_version 版本号，这个版本号在文档被改变时加一。Elasticsearch使用这个 _version 保证所有修改都被正确排序。当一个旧版本出现在新版本之后，它会被简单的忽略。
利用_version的这一优点确保数据不会因为修改冲突而丢失。比如指定文档的version来做更改。如果那个版本号不是现在的，我们的请求就失败了。
2）对于写操作
一致性级别支持 quorum/one/all，默认为 quorum，即只有当大多数分片可用时才允许写操作。但即使大多数可用，也可能存在因为网络等原因导致写入副本失败，这样该副本被认为故障，分片将会在一个不同的节点上重建。
3）对于读操作
可以设置 replication 为 sync(默认)，这使得操作在主分片和副本分片都完成后才会返回；如果设置replication 为 async 时，也可以通过设置搜索请求参数_preference 为 primary 来查询主分片，确保文档是最新版本。
ElasticSearch索引多了怎么办，如何调优部署?
1)在设计的时候可以基于模板+时间滚动方式创建索引，每天递增数据，避免单个索引很大的情况出现;
2)在存储的时候冷热数据分开存储,比如最近3天的数据作为热数据，其他的作为冷数据。冷数据的话由于不会再写入新数据了，可以考虑定期force_merge（强制合并）和shrink（压缩）的方式进行处理，节约空间和检索效率。
3)由于es支持动态扩展，所有可以多加几台机器来缓解集群压力。
作者简介
陈睿|mikechen，10年+大厂架构经验，BAT资深面试官，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。
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