一、什么是Elasticsearch

Elasticsearch（簡稱ES）是一款非常強大的開源搜索引擎，可以幫助我們從海量數(shù)據(jù)中快速找到需要的內(nèi)容。它使用Java編寫，基于Apache Lucene來構(gòu)建索引和提供搜索功能，是一個分布式、可擴展、近實時的高性能搜索與數(shù)據(jù)分析引擎。

1、Elasticsearch用在哪些場景？

我們想想一下，例如我們?nèi)ithub上去搜索一些倉庫，它去搜索的時候，不僅僅是把相關(guān)的倉庫搜索出來，還可以把你搜索的關(guān)鍵字所在的相關(guān)代碼塊展示出來，并進行了高亮顯示，非常智能：

又例如我們?nèi)ゾ〇|上買東西，輸入商品信息后，網(wǎng)站立馬就會顯示出和我們輸入的關(guān)鍵字有關(guān)的商品，例如下圖輸入“iPhone”后，下面商品搜索出與蘋果手機相關(guān)的商品，并且“iPhone”這個字還會高亮顯示：

還比如，我們平時編程時遇到一些問題，肯定會去百度和谷歌一下，找相關(guān)問題的答案。在搜索引擎中輸入相關(guān)問題描述，下面就會顯示和這個問題相關(guān)的答案，并且和搜索關(guān)鍵字相關(guān)的內(nèi)容也會被高亮顯示：

甚至是在我們平時打車的時候，我們搜索附近車輛的時候，每一輛車所在的位置也是搜索范圍，是否是我們所在區(qū)域關(guān)鍵字的位置的車，為我們匹配最近的車輛：

以上的這些場景，Elasticsearch都可以實現(xiàn)。

2、Elastic stack(ELK)技術(shù)棧介紹

Elasticsearch結(jié)合kibana、Logstash、Beats，也就是elastic stack(ELK)。被廣泛應(yīng)用在日志數(shù)據(jù)分析、實時監(jiān)控等領(lǐng)域。

什么是“日志數(shù)據(jù)分析”？就是我們的項目在實際運行過程中，會產(chǎn)生海量的日志信息，這些日志信息會方便我們定義系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。而Elasticsearch可以幫我們將這些日志進行可視化展示，方便我們做日志分析。
另一個“實時監(jiān)控”的概念，即我們在項目運行的過程中，它的運行狀態(tài)也是數(shù)據(jù)，如CPU、內(nèi)存等情況，也可以被Elasticsearch收集并展示過來：

這足以看出Elasticsearch這個搜索引擎的應(yīng)用范圍是非常廣泛的。

在ELK的技術(shù)棧中，盡管有很多個組件，但核心就是我們的Elasticsearch，它主要負責(zé)數(shù)據(jù)的存儲、計算、搜索和分析；而Logstash和Beats主要負責(zé)數(shù)據(jù)抓取，Kibana則是一個數(shù)據(jù)可視化組件，用來在頁面上展示數(shù)據(jù)：

在ELK數(shù)據(jù)棧中，Logstash和Beats、Kibana都不是不可替代的，我們可以使用自己的方法抓取數(shù)據(jù)，和進行圖形化展示。而Elasticsearch這個核心組件是不可替代的。

二、Elasticsearch的底層

Elasticsearch底層基于Apache Lucene開源庫進行封裝。Lucene是一個Java語言的高性能、可擴展的搜索引擎類庫，它提供了全文索引和搜索的底層實現(xiàn)。是Apache公司的頂級項目，由DougCutting于1999年研發(fā)。

官網(wǎng)地址：https://lucene.apache.org/

打開官網(wǎng)首頁我們可以看到，截止到2024年11月Lucene的最新版本是10.0.0版，已經(jīng)迭代了很多版本了。

1、Lucene的優(yōu)點

Lucene其實就是一個濃縮的jar包（類庫），它有以下的優(yōu)點：
（1）易擴展
Lucene具有高度的可擴展性和可定制性，其系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計精良，使得開發(fā)者能夠方便地根據(jù)業(yè)務(wù)需求進行功能擴展和定制（二次開發(fā)）。通過實現(xiàn)特定的接口和繼承相關(guān)類，開發(fā)者可以輕松地添加新功能、優(yōu)化現(xiàn)有功能或調(diào)整索引和搜索邏輯。
（2）高性能（基于倒排索引）
Lucene的高性能主要得益于其采用的倒排索引技術(shù)。倒排索引是一種將文檔中的詞匯項作為關(guān)鍵字，文檔ID作為值，形成的“值-鍵”對調(diào)的索引結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得Lucene在搜索時能夠直接根據(jù)關(guān)鍵詞快速定位到包含該詞的所有文檔，從而極大地提高了搜索效率。此外，Lucene還通過一系列優(yōu)化措施，如壓縮索引數(shù)據(jù)、使用緩存等，進一步提升了搜索性能。
想象我們有一堆書，想要快速找到包含某個關(guān)鍵詞的書，最直接的方法是逐本翻閱，但這顯然非常耗時。而Lucene則采用了一種更聰明的方法，即倒排索引。它首先為每本書中的每個關(guān)鍵詞建立一個索引，記錄下這個關(guān)鍵詞出現(xiàn)在哪些書中以及出現(xiàn)的位置。這樣，當我們想要找到包含某個關(guān)鍵詞的書時，只需要查看這個索引，就能迅速定位到相關(guān)的書。這種索引方式就像是一個高效的“書簽”，幫助我們快速找到目標內(nèi)容，從而大大提高了搜索效率。

2、Lucene的缺點

以上是Lucene的優(yōu)點，但同時它也存在以下缺點：
（1）只限于Java語言開發(fā)
Lucene是一個基于Java語言開發(fā)的搜索引擎庫，這意味著它主要適用于Java語言的項目和開發(fā)環(huán)境。對于那些不使用Java的項目或團隊來說，可能需要額外的學(xué)習(xí)和集成成本。
（2）學(xué)習(xí)曲線陡峭
Lucene作為一個功能強大且復(fù)雜的搜索引擎庫，API設(shè)計非常復(fù)雜晦澀，其學(xué)習(xí)曲線相對陡峭。對于初學(xué)者來說，需要花費較多的時間和精力來熟悉Lucene的架構(gòu)、API和最佳實踐。
（3）不支持水平擴展（需二次開發(fā)）
Lucene的主要目的是為了實現(xiàn)搜索，而對于高并發(fā)、高可用等場景沒有技術(shù)支持，無法直接進行水平擴展（集群擴展），即通過在多個服務(wù)器上部署多個實例來共同處理搜索請求。雖然Lucene可以通過分片（sharding）等技術(shù)在一定程度上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲和搜索，但這需要開發(fā)者進行額外的二次開發(fā)工作。

三、Elasticsearch的發(fā)展

Elasticsearch的起源可以追溯到2004年，當時Shay Banon基于Lucene開發(fā)了一個名為Compass的搜索引擎（單體應(yīng)用，主要為他老婆搜索食譜用）。然而，隨著技術(shù)的不斷演進和需求的日益增長，Shay Banon在2010年決定重寫Compass（支持分布式和集群環(huán)境），并將其命名為Elasticsearch。這一決定標志著Elasticsearch作為一個獨立的開源項目正式誕生，并迅速在搜索和分析領(lǐng)域嶄露頭角。
Elasticsearch的官網(wǎng)地址為：https://www.elastic.co/cn/：

這是一個提供Elasticsearch相關(guān)資源、文檔和社區(qū)支持的權(quán)威平臺，它是由Elastic公司管理，這個公司的創(chuàng)始人就是上面提到Elasticsearch的原創(chuàng)者Shay Banon。
截止至2024年11月，Elasticsearch已經(jīng)發(fā)展到了8.15.3版本，這一版本在性能、功能和安全性等方面都進行了諸多優(yōu)化和升級。隨著版本的迭代，Elasticsearch不斷引入新技術(shù)和特性，以滿足日益復(fù)雜和多樣化的搜索和分析需求。
相比于Lucene，Elasticsearch具備下列優(yōu)勢：

1、支持分布式，可水平擴展：

Elasticsearch采用了分布式架構(gòu)，可以輕松擴展到多個節(jié)點，以便處理大規(guī)模數(shù)據(jù)。這種架構(gòu)使得Elasticsearch能夠應(yīng)對PB級別的數(shù)據(jù)存儲和搜索需求，同時保持高性能和可用性。
通過分片（sharding）和復(fù)制（replication）機制，Elasticsearch實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高可用性和容錯性。即使某個節(jié)點發(fā)生故障，系統(tǒng)也能快速切換到其他節(jié)點，確保搜索和分析服務(wù)的連續(xù)性。

2、提供Restful接口，可被任何語言調(diào)用：

Elasticsearch提供了一個簡單易用的RESTful API，使得數(shù)據(jù)的索引、搜索和分析變得非常簡單。這一API遵循REST風(fēng)格，支持HTTP協(xié)議，因此可以被任何編程語言調(diào)用。
通過RESTful API，開發(fā)者可以輕松地將Elasticsearch集成到各種應(yīng)用程序中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時搜索、分析和可視化。這種靈活性使得Elasticsearch成為構(gòu)建現(xiàn)代搜索和分析應(yīng)用的理想選擇。
綜上所述，Elasticsearch作為Lucene的衍生產(chǎn)品，不僅繼承了Lucene的強大搜索功能，還通過分布式架構(gòu)和RESTful API等創(chuàng)新特性，實現(xiàn)了更高的可擴展性、易用性和集成性。這些優(yōu)勢使得Elasticsearch在搜索和分析領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。

四、為什么學(xué)習(xí)Elasticsearch？

實際上，從Lucene誕生開始，就不止Elasticsearch一個搜索引擎程序問世，其中還包含Splunk（商業(yè)項目）、Solr（Apache的開源搜索引擎），但是Elasticsearch在全球搜索引擎排名中，一直穩(wěn)坐第一名的寶座，并且和第二名Splunk拉開了很大差距：

其實在Elasticsearch剛剛誕生時，Solr在全球搜索引擎中占有很大比例，但是隨著后來的發(fā)展，Solr漸漸地被Elasticsearch超越了（大概是2016年）：

所以我們主要還是以學(xué)習(xí)目前占比最高的搜索引擎作為我們本次學(xué)習(xí)的目標。

五、學(xué)習(xí)總結(jié)

本篇博客，我們一共學(xué)習(xí)了以下三個知識，大家可以回顧一下：
1、什么是elasticsearch?
一個開源的分布式搜索引擎，可以用來實現(xiàn)搜索、日志統(tǒng)計、分析系統(tǒng)監(jiān)控等功能
2、什么是elastic stack(ELK)?
是以elasticsearch為核心的技術(shù)棧，包括beats、Logstash、kibana、elasticsearch
3、什么是Lucene?
是Apache的開源搜索引擎類庫，提供了搜索引擎的核心API

至此，關(guān)于elasticsearch的基礎(chǔ)介紹就到此結(jié)束了，為了更加深入理解elasticsearch為的原理，下一篇我們來學(xué)習(xí)什么是“倒排索引”。

參考：《黑馬Elasticsearch全套教程》

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