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配置Elasticsearch集群聚合增强
场景描述
聚合增强在数据聚簇的情况下,利用向量化技术,批量处理数据,从而提升聚合性能,优化可观测性业务的聚合分析能力。
在大规模数据的集聚合分析场景下,耗时主要集中在对数据的分组聚合。
提升分组聚合能力依赖排序键和聚簇键。
- 排序键:数据按照排序键顺序存储。
- 聚簇键:是排序键的前缀子集,数据按照聚簇键聚簇在一起。
聚合增强常见的使用场景请参见表1。
约束限制
仅Elasticsearch 7.10.2集群支持聚合增强。
低基字段分组聚合
低基字段一般采用分组聚合,在排序的情况下具备较好的数据聚簇性,利于向量化批量处理数据。
例如,查询语句如下所示。
POST testindex/_search { "size": 0, "aggs": { "groupby_region": { "terms": { "field": "region" }, "aggs": { "groupby_host": { "terms": { "field": "host" }, "aggs": { "avg_cpu_usage": { "avg": { "field": "cpu_usage" } } } } } } } }
当需要对“region”和“host”这两个低基字段进行聚合增强,则需要对索引进行如下设置。
// 索引设置 "settings" : { "index" : { "search" : { "turbo" : { "enabled" : "true" // 开启优化 } }, "sort" : { // 指定排序键 "field" : [ "region", "host", "other" ] }, "cluster" : { "field" : [ // 指定聚簇键 "region", "host" ] } } }
聚簇键必须是排序键的前缀子集。
高基字段直方图聚合
高基字段一般采用直方图分组聚合,利于处理某个区间内的数据。
例如,查询语句如下所示。这条查询是对时间字段timestamp做直方图分组,然后求score的平均值。
POST testindex/_search?pretty { "size": 0, "aggs": { "avg_score": { "avg": { "field": "score" }, "aggs": { "groupbytime": { "date_histogram": { "field": "timestamp", "calendar_interval": "day" } } } } } }
当需要对典型的高基字段“timestamp”进行聚合增强时,则需要对索引进行如下设置。
// 索引设置 "settings" : { "index" : { "search" : { "turbo" : { "enabled" : "true" // 开启优化 } }, "sort" : { // 指定排序键 "field" : [ "timestamp" ] } } }
低基字段分组聚合混合高基字段直方图聚合
在低基字段和高基字段混合的场景下,一般先对低基字段做分组聚合,然后再对高基字段做直方图聚合。
假如,查询语句如下所示。
POST testindex/_search { "size": 0, "aggs": { "groupby_region": { "terms": { "field": "region" }, "aggs": { "groupby_host": { "terms": { "field": "host" }, "aggs": { "groupby_timestamp": { "date_histogram": { "field": "timestamp", "interval": "day" }, "aggs": { "avg_score": { "avg": { "field": "score" } } } } } } } } } }
当需要先对“region”低基字段进行分组,再对“host”低基字段进行分组,最后对“timestamp”高基字段进行直方图分组时,聚合增强的索引设置如下。
// 索引设置 "settings" : { "index" : { "search" : { "turbo" : { "enabled" : "true" // 开启优化 } }, "sort" : { // 指定排序键 "field" : [ "region", "host", "timestamp", "other" ] }, "cluster" : { "field" : [ // 指定聚簇键 "region", "host" ] } } }
- 聚簇键必须是排序键的前缀子集。
- 高基字段必须在排序键中,且高基字段必须在最后一个低基字段后面。
性能测试对比
- 数据集: esrally nyc_taxis数据集
- 集群规格: 4U16G 100GB高IO * 3节点
- 在集群中创建索引模板,指定排序键和关闭聚合增强。
PUT /_template/nyc_taxis { "template": "nyc_taxis*", "settings": { "index.search.turbo.enabled": false, "index.sort.field": "dropoff_datetime", "number_of_shards": 3, "number_of_replicas": 0 } }
- 使用esrally执行nyc_taxis数据集的测试,得到关闭聚合增强时的结果。
- 在同一个集群中创建索引模板,指定排序键和开启聚合增强。
PUT /_template/nyc_taxis { "template": "nyc_taxis*", "settings": { "index.search.turbo.enabled": true, "index.sort.field": "dropoff_datetime", "number_of_shards": 3, "number_of_replicas": 0 } }
- 使用esrally执行nyc_taxis数据集的测试,得到开启聚合增强时的结果。
测试结果
本次测试仅关注针对“dropoff_datetime”聚合的查询结果,即只关注“autohisto_agg”和“date_histogram_agg”两个任务的结果,以下为该任务的测试结果对比。
Metric |
Task |
Unit |
关闭聚合增强 |
开启聚合增强 |
关闭聚合增强 |
开启聚合增强 |
open/close |
结论 |
||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
测试轮次1 |
测试轮次2 |
测试轮次3 |
测试轮次1 |
测试轮次2 |
测试轮次3 |
均值 |
均值 |
|||||
Min Throughput |
autohisto_agg |
ops/s |
4.42 |
4.44 |
4.43 |
11.66 |
11.94 |
11.96 |
4.43 |
11.85 |
2.68 |
吞吐量提升2.5倍以上 |
Mean Throughput |
autohisto_agg |
ops/s |
4.50 |
4.46 |
4.44 |
11.81 |
11.99 |
12.00 |
4.47 |
11.93 |
2.67 |
|
Median Throughput |
autohisto_agg |
ops/s |
4.51 |
4.46 |
4.44 |
11.83 |
11.98 |
12.00 |
4.47 |
11.94 |
2.67 |
|
Max Throughput |
autohisto_agg |
ops/s |
4.54 |
4.48 |
4.45 |
11.90 |
12.07 |
12.02 |
4.49 |
12.00 |
2.67 |
|
100th percentile latency |
autohisto_agg |
ms |
216.30 |
- |
- |
- |
84.56 |
80.38 |
216.30 |
82.47 |
0.38 |
时延下降60%以上 |
100th percentile service time |
autohisto_agg |
ms |
216.30 |
- |
- |
- |
84.56 |
80.38 |
216.30 |
82.47 |
0.38 |
|
error rate |
autohisto_agg |
% |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- |
Min Throughput |
date_histogram_agg |
ops/s |
4.72 |
4.67 |
4.65 |
12.57 |
12.40 |
12.59 |
4.68 |
12.52 |
2.68 |
吞吐量提升2.5倍以上 |
Mean Throughput |
date_histogram_agg |
ops/s |
4.73 |
4.67 |
4.67 |
12.61 |
12.46 |
12.61 |
4.69 |
12.56 |
2.68 |
|
Median Throughput |
date_histogram_agg |
ops/s |
4.73 |
4.67 |
4.67 |
12.62 |
12.46 |
12.60 |
4.69 |
12.56 |
2.68 |
|
Max Throughput |
date_histogram_agg |
ops/s |
4.74 |
4.67 |
4.67 |
12.64 |
12.49 |
12.63 |
4.69 |
12.59 |
2.68 |
|
50th percentile latency |
date_histogram_agg |
ms |
202.61 |
218.09 |
213.43 |
77.64 |
76.02 |
82.63 |
211.38 |
78.77 |
0.37 |
时延下降60%以上 |
100th percentile latency |
date_histogram_agg |
ms |
207.35 |
223.88 |
246.63 |
77.99 |
- |
- |
225.95 |
77.99 |
0.35 |
|
50th percentile service time |
date_histogram_agg |
ms |
202.61 |
218.09 |
213.43 |
77.64 |
76.02 |
82.63 |
211.38 |
78.77 |
0.37 |
|
100th percentile service time |
date_histogram_agg |
ms |
207.35 |
223.88 |
246.63 |
77.99 |
- |
- |
225.95 |
77.99 |
0.35 |
|
error rate |
date_histogram_agg |
% |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- |
测试结论
在集群配置相同的情况下,开启聚合增强后,聚合性能显著提升,查询吞吐量提升2.5倍以上,查询时延下降60%以上。