ES 查询性能调优实践，亿级数据查询毫秒级返回

1、概述

本文简要描述ES查询性能的优化过程。忽略很多细节，其实整个过程并不顺利，因为并没有一个明确的指引，教你怎么做就能让性能大幅提升。很多时候不同业务有不同的场景，还是需要自己摸索一番。比如用filter过滤取代query查询，明明官方文档说filter速度更快。但应用到我们业务来，一开始却没有明显效果。经过反复测试，发现虽然filter可以省略计算分数的环节，但我们的业务查询场景，一次返回数据量不会很多，最大的瓶颈不在于打分，而在于range过滤和排序。可是range过滤和排序，这方面在网上却很少被提及。所以还是要自己根据业务场景多思考多验证。
一开始优化效果很突出，耗时从100秒一下子降低到10秒以内。但越往后其实越难做。好比从10分考到60分不容易，但90分考到95分就更加困难。
我们自己定的优化目标是1秒，是达到效果了。

2、ES查询性能优化效果

优化前，随便一个ES查询耗时就高达170秒，接近3分钟。

注意上面的ES查询语句还不是最复杂的，还可以加上qua搜索、关键词模糊搜索，再把日期范围拉长，再加上日期排序。无法想像，耗时会变得多么惨不忍睹，简直要变成离线查询了。

可实际上，yiya页面是在线用户进行实时查询，所以这么高的耗时是不能忍受的，需要优化。那么，数据量有上亿，耗时优化到多少才合适呢？作为一个实时接口，能不能做到1秒内ES查询返回结果呢？

经过优化，ES查询耗时从之前的动辄3分钟，已经变成毫秒级了。

3、ES查询性能调优

3.1 拆分索引

ES能存千亿数据，不表示你可以在匹配到千亿数据时还能秒级返回。拆分索引是指你在搜索时，必须尽量缩小搜索的数据集范围。

1. 按照数据源拆分，每个数据源独立索引。

2. 按照时间拆分，每月建索引。

原先是按照数据源天然地分开索引。但日积月累，单个数据源的数据也日益膨胀，月新增一亿条数据。所以要按照时间拆分，把单个数据源按照年月进一步地拆分。

3.2 字段拉平

原先是把几个搜索字段都放在extra_info里面，导致只能在extra_info进行搜索。这带来两个问题：

1. extra_info字段巨大，查询性能很低。

2. 由于extra_info字段是黑盒，只能在里面进行模糊匹配，性能进一步降低。

优化后，把搜索字段全部拉平到上一层，不再从extra_info字段进行查询。

3.3 减少模糊匹配

模糊匹配耗时会随数据量线性增长，尽量使用match匹配(有索引)，避免使用模糊匹配（wildcard）。
跟yiya业务方沟通过，qua字段的搜索没有必要是模糊搜索，所以修改为精确匹配。
但业务方要求关键词搜索必须是模糊搜索。不过即使模糊匹配，也尽量避免左模糊这样的模式匹配，资源消耗严重。可以使用match进行分词搜索。

3.4 使用日期字段搜索范围

原先ES的日期date_created字段是用字符串存储。

但对字符串的字段类型进行range过滤并不高效。
字符串范围适用于一个基数较小的字段，一个唯一短语个数较少的字段。你的唯一短语数越多，搜索就越慢。
数字和日期字段的索引方式让他们在计算范围时十分高效。但对于字符串来说却不是这样。为了在字符串上执行范围操作，Elasticsearch 会在这个范围内的每个短语执行 term 操作。这比日期或数字的范围操作慢得多。
优化后，date_created字段改成日期类型。

3.5 使用过滤器上下文

原先使用的是query查询子句，优化后改成filter过滤器。
query查询子句用于回答“这个文档与此子句相匹配的程度”，而filter过滤器子句用于回答“这个文档是否匹配这个子句”，Elasticsearch只需要回答“是”或“否”，不需要为过滤器子句计算相关性分数，而且过滤器结果可以缓存。
查询在Query查询上下文和Filter过滤器上下文中，执行的操作是不一样的：

1. 查询上下文：
   在查询上下文中，查询会回答这个问题——“这个文档匹不匹配这个查询，它的相关度高么？”
   如何验证匹配很好理解，如何计算相关度呢？ES中索引的数据都会存储一个_score分值，分值越高就代表越匹配。另外关于某个搜索的分值计算还是很复杂的，因此也需要一定的时间。
   查询上下文 是在 使用query进行查询时的执行环境，比如使用search的时候。

2. 过滤器上下文：
   在过滤器上下文中，查询会回答这个问题——“这个文档匹不匹配？”
   答案很简单，是或者不是。它不会去计算任何分值，也不会关心返回的排序问题，因此效率会高一点。
   过滤上下文 是在使用filter参数时候的执行环境，比如在bool查询中使用Must_not或者filter。
   另外，过滤器上下文中，查询的结果可以被缓存。

filter速度要快于query，filter是不计算相关性的，同时可以cache。所以尽可能使用过滤器上下文（Filter）替代查询上下文（Query）。
因为业务场景并不需要计算相关性分数，所以改用filter。

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