对于时间序列数据,会随着时间的积累越来越大,您可以通过索引生命周期管理ILM(Index Lifecycle Management)定期将数据滚动到新索引,防止因数据过大影响查询效率和成本。随着索引的老化和查询频率的降低,您可以将其转移到价格较低的磁盘上,并减少分片和副本的数量。本文介绍通过ILM管理Heartbeat数据的方法。

背景信息

索引生命周期管理ILM是指Elasticsearch对索引进行设置、创建、打开、关闭、删除的全生命周期管理的过程。Elasticsearch(6.6.0及以上版本)提供了ILM功能,将索引生命周期分为4个阶段:hot、warm、cold、delete。其中hot阶段主要负责对索引进行滚动更新操作,warm、cold、delete阶段主要负责进一步处理滚动更新后的数据,详细说明如下。
阶段 描述
hot 主要处理时序数据的实时写入。可根据索引的文档数、大小、时长决定是否调用rollover API来滚动更新索引。
warm 索引不再写入,主要用来提供查询。
cold 索引不再更新,查询很少,查询速度会变慢。
delete 数据将被删除。

本文使用的测试场景如下:

业务场景中存在大量的heartbeat-*时序索引,并且每天单个索引大小都为4MB左右。当数据越来越多时,shard数量也会越来越多,导致集群负载增加。所以需要指定不同的滚动更新策略,在hot阶段滚动更新heartbeat-*开头的历史监控索引,warm阶段对索引进行分片收缩及段合并,cold阶段将数据从hot节点迁移到warm(冷数据)节点,delete阶段定期删除索引数据。

操作流程

  1. 准备工作
    创建阿里云Elasticsearch实例、开启自动创建索引功能、配置公网地址访问白名单。
  2. 步骤一:在Heartbeat下配置ILM
    heartbeat.yml中开启阿里云Elasticsearch的生命周期管理功能,并配置其参数。配置完成并启动后,系统会自动在对应阿里云Elasticsearch实例中生成Heartbeat索引模板。
  3. 步骤二:创建ILM策略
    通过ilm policy API创建生命周期管理策略,该策略用来定义索引滚动更新和归档的条件。
  4. 步骤三:为ILM策略关联索引模板
    为上一步创建的生命周期管理策略关联Heartbeat索引模板。
  5. 步骤四:为索引关联ILM策略
    为第一个Heartbeat索引关联生命周期管理策略,以便将该策略应用到整个Heartbeat索引模板覆盖的索引下。
  6. 步骤五:查看各阶段索引
    查看归档在各阶段(hot、warm、cold、delete)的索引。

准备工作

  1. 创建阿里云Elasticsearch实例,并开启实例的自动创建索引功能。
  2. 配置阿里云Elasticsearch实例的公网地址访问白名单,将安装Heartbeat服务器的IP地址添加到白名单中。
    具体操作步骤请参见配置ES公网或私网访问白名单

步骤一:在Heartbeat下配置ILM

为了使Heartbeat与Elasticsearch的ILM无缝衔接,可在heartbeat.yml配置中定义Elasticsearch的ILM,详细配置请参见Set up index lifecycle management

  1. 下载Heartbeat安装包,并解压缩。
  2. 编辑heartbeat.yml,分别定义heartbeat.monitorssetup.template.settingssetup.kibanaoutput.elasticsearch
    本文使用的配置如下。
    heartbeat.monitors:
    - type: icmp
      schedule: '*/5 * * * * * *'
      hosts: ["47.111.xx.xx"]
    
    setup.template.settings:
      index.number_of_shards: 3
      index.codec: best_compression
      index.routing.allocation.require.box_type: "hot"
    
    setup.kibana:
    
      # Kibana Host
      # Scheme and port can be left out and will be set to the default (http and 5601)
      # In case you specify and additional path, the scheme is required: http://localhost:5601/path
      # IPv6 addresses should always be defined as: https://[2001:db8::1]:5601
      host: "https://es-cn-4591jumei00xxxxxx.kibana.elasticsearch.aliyuncs.com:5601"
    
    output.elasticsearch:
      # Array of hosts to connect to.
      hosts: ["es-cn-4591jumei00xxxxxx.elasticsearch.aliyuncs.com:9200"]
      ilm.enabled: true
      setup.template.overwrite: true
      ilm.rollover_alias: "heartbeat"
      ilm.pattern: "{now/d}-000001"
    
      # Enabled ilm (beta) to use index lifecycle management instead daily indices.
      #ilm.enabled: false
    
      # Optional protocol and basic auth credentials.
      #protocol: "https"
      username: "elastic"
      password: "<your_password>"

    部分参数说明如下,更多参数说明请参见官方Heartbeat配置文档

    参数 说明
    index.number_of_shards 设置主分片数,默认是1。
    index.routing.allocation.require.box_type 设置将索引数据写入hot节点。
    ilm.enabled 设置为true,表示启用索引生命周期管理ILM。
    setup.template.overwrite 设置是否覆盖原索引模板。如果您已经将此版本的索引模板加载到Elasticsearch中,则必须将该参数设置为true,使用此版本的索引模板覆盖原索引模板。
    ilm.rollover_alias 设置滚动更新索引时,生成的索引的别名,默认是heartbeat-\{beat.version\}
    ilm.pattern 设置滚动更新索引时,生成的索引的模式。支持date math,默认是{now/d}-000001。当触发索引滚动更新条件后,新的索引名称会在最后一位数字上加1。

    例如第一次滚动更新产生的索引名称是heartbeat-2020.04.29-000001,当满足索引滚动更新条件后触发滚动,Elasticsearch会创建新的索引,名称为heartbeat-2020.04.29-000002。

    注意 如果在加载索引模板后修改ilm.rollover_aliasilm.pattern,则必须设置setup.template.overwritetrue,重写索引模板。
  3. 启动Heartbeat服务。
    sudo ./heartbeat -e

步骤二:创建ILM策略

Elasticsearch支持通过API和Kibana控制台操作两种方式创建ILM策略。以下示例以API方式为例,介绍通过ilm policy API创建hearbeat-policy策略。
说明 Heartbeat支持通过./heartbeat setup --ilm-policy命令加载默认的策略并写入Elasticsearch,默认策略可通过./heartbeat export ilm-policy命令到stdout。您可以修改该默认策略,实现手动创建策略。

参见登录Kibana控制台,在Kibana中执行以下命令。

PUT /_ilm/policy/hearbeat-policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "hot": {
        "actions": {
          "rollover": {
            "max_size": "5mb",
            "max_age": "1d",
            "max_docs": 100
          }
        }
      },
      "warm": {
        "min_age": "60s",
        "actions": {
          "forcemerge": {
                "max_num_segments":1
              },
          "shrink": {
                "number_of_shards":1
              }
        }
      },
      "cold": {
        "min_age": "3m",
        "actions": {
          "allocate": {
            "require": {
              "box_type": "warm"
            }
          }
        }
      },
      "delete": {
        "min_age": "1h",
        "actions": {
          "delete": {}
        }
      }
    }
  }
}
参数 说明
hot 该策略设置索引只要满足其中任一条件:数据写入达到5MB、使用超过1天、doc数超过100,就会触发索引滚动更新。此时系统将创建一个新索引,该索引将重新启动策略,而旧索引将在滚动更新后等待60秒进入warm阶段。
注意 目前Elasticsearch支持在rollover中配置三种归档策略:max_docs、max_size、max_age,满足其中任何一个条件都会触发索引归档操作。
warm 索引进入warm阶段后,ILM会将索引收缩到1个分片,将索引强制合并为1个段。完成该操作后,索引将在3分钟(从滚动更新时算起)后进入cold阶段。
cold 索引进入cold阶段后,ILM将索引从hot节点移动到warm(冷数据)节点。完成操作后,索引将在1小时后进入delete阶段。
delete 索引进入delete阶段,将在1小时后被删除。

步骤三:为ILM策略关联索引模板

启动Heartbeat后,系统会自动在对应的Elasticsearch中创建Heartbeat索引模板。您需要为步骤二:创建ILM策略中创建的自定义ILM策略关联该索引模板。

  1. 登录目标阿里云Elasticsearch实例的Kibana控制台。
    具体步骤请参见登录Kibana控制台
  2. 在左侧导航栏,单击Management
  3. Elasticsearch区域,单击Index Lifecycle Policies
  4. Index lifecycle policies列表中,单击Actions > Add policy to index template
    Add policy
  5. 在弹出的对话框中,选择Index template(heartbeat),并输入Alias for rollover index
    Add policy
  6. 单击Add policy

步骤四:为索引关联ILM策略

启动Heartbeat后,系统会自动在对应的Elasticsearch中创建索引。您需要为第一个索引关联对应的ILM策略,该ILM策略已经关联了索引模板(步骤三:为ILM策略关联索引模板)。

  1. Management页面的Elasticsearch区域中,单击Index Management
  2. Index management列表中,找到目标索引,单击索引名称。
  3. Summary页面,单击Manage > Remove lifecycle policy,移除Heartbeat自带的默认策略。
    移除Heartbeat自带的默认策略
  4. 在弹出的对话框中,单击Remove policy
  5. 再单击Manage > Add lifecycle policy
  6. 在弹出的对话框中,选择Lifecycle policy(上文的heartbeat-policy)和Index rollover alias(heartbeat),单击Add policy
    Add policy
    关联成功后,结果如下图。关联成功

步骤五:查看各阶段索引

查看hot阶段的索引:在Index management页面,单击Lifecycle phase > Hot过滤Hot阶段索引

您也可以使用同样的方式,查看其他阶段的索引。

附录:设置ILM策略周期

由于索引生命周期策略默认是10分钟检查一次符合策略的索引,因此在这10分钟内索引中的数据可能会超出指定的阈值。例如在步骤二:创建ILM策略时,设置max_docs为100,但doc数量在超过100后才触发索引滚动更新,此时可通过修改indices.lifecycle.poll_interval参数来控制检查频率,使索引在阈值范围内滚动更新。
注意 请慎重修改该参数值,避免时间间隔太短给节点增加不必要的负载,本测试中将其改成了1m
PUT _cluster/settings
{
  "transient": {
    "indices.lifecycle.poll_interval":"1m"
  }
}

相关说明

  • 索引必须定义模板和别名后,才可以设置生命周期管理策略。
  • 您可以通过两种方式给索引添加生命周期管理策略。
    添加周期策略的方式 说明
    对索引模板添加生命周期管理策略 将策略应用到整个别名覆盖的索引下。
    对单个索引添加生命周期管理策略 只能覆盖当前索引,新滚动的索引不再受策略影响。
  • 如果在滚动更新索引时修改了生命周期管理策略,新策略将在下一次滚动更新时生效。