一、高并发下如何保证读写一致

1.1 写操作

        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，副本将会在一个不同的节点上重建。

one：写操作只要有一个primary shard是active活跃可用的，就可以执行
all：写操作必须所有的primary shard和replica shard都是活跃可用的，才可以执行
quorum：默认值，要求ES中大部分的shard是活跃可用的，才可以执行写操作

1.2 读操作

        对于读操作，可以设置 replication 为 sync(默认)，这使得在写入操作时，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。

1.3 更新操作 通过版本号使用乐观锁并发控制

        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。

二、ES数据写入流程

2.1、ES写数据的整体流程：

（1）客户端选择 ES 的某个 node 发送请求过去，这个 node 就是协调节点 coordinating node
（2）coordinating node 对 document 进行路由，将请求转发给对应的 node（有 primary shard）
（3）实际的 node 上的 primary shard 处理请求，然后将数据同步到 replica node 
（4）coordinating node 等到 primary node 和所有 replica node 都执行成功之后，最后返回响应结果给客户端。

2.2、ES主分片写数据的详细流程：

（1）主分片先将数据写入ES的 memory buffer，然后定时（默认1s）将 memory buffer 中的数据写入一个新的 segment 文件中，并进入操作系统缓存 Filesystem cache（同时清空 memory buffer），这个过程就叫做 refresh；每个 segment 文件实际上是一些倒排索引的集合， 只有经历了 refresh 操作之后，这些数据才能变成可检索的。

ES 的近实时性：数据存在 memory buffer 时是搜索不到的，只有数据被 refresh 到  Filesystem cache 之后才能被搜索到，而 refresh 是每秒一次， 所以称 es 是近实时的；可以手动调用 es 的 api 触发一次 refresh 操作，让数据马上可以被搜索到；

（2）由于 memory Buffer 和 Filesystem Cache 都是基于内存，假设服务器宕机，那么数据就会丢失，所以 ES 通过 translog 日志文件来保证数据的可靠性，在数据写入 memory buffer 的同时，将数据也写入 translog 日志文件中，当机器宕机重启时，es 会自动读取 translog 日志文件中的数据，恢复到 memory buffer 和 Filesystem cache 中去。

ES 数据丢失的问题：translog 也是先写入 Filesystem cache，然后默认每隔 5 秒刷一次到磁盘中，所以默认情况下，可能有 5 秒的数据会仅仅停留在 memory buffer 或者 translog 文件的 Filesystem cache中，而不在磁盘上，如果此时机器宕机，会丢失 5 秒钟的数据。也可以将 translog 设置成每次写操作必须是直接 fsync 到磁盘，但是性能会差很多。

（3）flush 操作：不断重复上面的步骤，translog 会变得越来越大，不过 translog 文件默认每30分钟或者 阈值超过 512M 时，就会触发 commit 操作，即 flush操作，将 memory buffer 中所有的数据写入新的 segment 文件中， 并将内存中所有的 segment 文件全部落盘，最后清空 translog 事务日志。

① 将 memory buffer 中的数据 refresh 到 Filesystem Cache 中去，清空 buffer；
② 创建一个新的 commit point（提交点），同时强行将 Filesystem Cache 中目前所有的数据都 fsync 到磁盘文件中；
③ 删除旧的 translog 日志文件并创建一个新的 translog 日志文件，此时 commit 操作完成

三、ES的搜索流程

搜索被执行成一个两阶段过程，即 Query Then Fetch：

3.1、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。

3.2、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。

coordinate node 对 doc id 进行哈希路由，将请求转发到对应的 node，此时会使用 round-robin 随机轮询算法，在 primary shard 以及其所有 replica 中随机选择一个，让读请求负载均衡。
接收请求的 node 返回 document 给 coordinate node 。
coordinate node 返回 document 给客户端。

        Query Then Fetch 的搜索类型在文档相关性打分的时候参考的是本分片的数据，这样在文档数量较少的时候可能不够准确，DFS Query Then Fetch 增加了一个预查询的处理，询问 Term 和 Document frequency，这个评分更准确，但是性能会变差。