Elasticsearch：Data streams（一）

数据流让你可以跨多个索引存储仅追加（append-only）的时间序列数据，同时为你提供一个用于请求的命名资源。数据流非常适合日志、事件、指标和其他持续生成的数据。你可以将索引和搜索请求直接提交到数据流。流自动将请求路由到存储流数据的后备（backing indices）索引。你可以使用索引生命周期管理 (ILM) 来自动管理这些后备索引。例如，你可以使用 ILM 自动将较旧的支持索引移动到更便宜

Elastic 中国社区官方博客

2077人浏览 · 2022-11-17 15:33:55

Elastic 中国社区官方博客 · 2022-11-17 15:33:55 发布

数据流让你可以跨多个索引存储仅追加（append-only）的时间序列数据，同时为你提供一个用于请求的命名资源。数据流非常适合日志、事件、指标和其他持续生成的数据。

你可以将索引和搜索请求直接提交到数据流。流自动将请求路由到存储流数据的后备（backing indices）索引。你可以使用索引生命周期管理 (ILM) 来自动管理这些后备索引。例如，你可以使用 ILM 自动将较旧的支持索引移动到更便宜的硬件并删除不需要的索引。随着数据的增长，ILM 可以帮助您降低成本和开销。

后备索引（backing indices）

数据流由一个或多个隐藏的（索引名字由 . 开始的）、自动生成的支持索引组成。

数据流需要匹配的索引模板。该模板包含用于配置流的支持索引的映射和设置。

每个索引到数据流的文档都必须包含一个 @timestamp 字段，映射为 date 或 date_nanos 字段类型。如果索引模板没有为 @timestamp 字段指定映射，Elasticsearch 将 @timestamp 映射为具有默认选项的日期字段。

同一个索引模板可以用于多个数据流。你不能删除数据流正在使用的索引模板。

读请求

当你向数据流提交读取请求时，该流会将请求路由到其所有后备索引。

写索引

最近创建的后备索引是数据流的写入索引。流仅将新文档添加到此索引。

你不能将新文档添加到其他后备索引中，即使直接向索引发送请求也是如此。

你也不能对可能阻碍索引的写入索引执行如下的操作，例如：

Rollover

Rollover，也即滚动。滚动创建一个新的后备索引，成为流的新写入索引。

我们建议使用 ILM 在写入索引达到指定的年龄或大小时自动滚动数据流。如果需要，你还可以手动滚动数据流。有关 rollover 的文章，你可以阅读 “Elasticsearch: rollover API”。

Generation

每个数据流都跟踪它的 generation：一个六位数的零填充整数，从 000001 开始充当流滚动的累积计数。

创建后备索引时，使用以下约定命名索引：

.ds-<data-stream>-<yyyy.MM.dd>-<generation>

<yyyy.MM.dd> 是后备索引的创建日期。具有更高生成的后备索引包含更多最新数据。例如，web-server-logs 数据流的代数为 34。该流的最新支持索引创建于 2099 年 3 月 7 日，名为 .ds-web-server-logs-2099.03.07-000034。

某些操作，例如 shrink 或 restore，可以更改后备索引的名称。这些名称更改不会从其数据流中删除后备索引。

只追加（Apend-only）

数据流专为现有数据很少（如果有的话）更新的用例而设计。你不能将现有文档的更新或删除请求直接发送到数据流。相反，使用查询更新和查询 API 删除。有关如何更新或查询 API 删除文档，请参考我的另外一篇文章 “开始使用 Elasticsearch （1）”。

如果需要，你可以通过直接向文档的后备索引提交请求来更新或删除文档。

提示：如果你经常更新或删除现有时间序列数据，请使用带有写入索引的索引别名而不是数据流。请参阅管理没有数据流的时间序列数据。

设置数据流

要设置数据流，请执行以下步骤：

创建索引生命周期策略
创建组件模板
创建索引模板
创建数据流
保护数据流

重要：如果你使用 Fleet 或 Elastic Agent，请跳过本教程。 Fleet 和 Elastic Agent 为你设置数据流。请参阅 Fleet 的数据流文档。

在下面的介绍中，我将一一介绍。

创建索引生命周期策略

虽然是可选的，但我们建议使用 ILM 来自动管理数据流的支持索引。 ILM 需要索引生命周期策略。

我们可以参考文章 “Elasticsearch：使用 docker compose 来实现热温冷架构的 Elasticsearch 集群” 来搭建具有热，温及冷层架构的 Elasticsearch 集群。

要在 Kibana 中创建索引生命周期策略，请打开主菜单并转到 Stack Management > Index Lifecycle Policies。单击 Create policy。你可以阅读文章 “Elastic：Data stream 在索引生命周期管理中的应用” 以了解更多。

在上面我们配置了 hot phase，warm phase 及 Delete phase。Delete phase 需要在 warm phase 里选择删除才可以出现。需要注意的一点是数据的年龄是根据 rollover 发生的时间来定的。

点击 Save policy 按钮。这样我们就创建一个叫做 my-lifecycle-policy 的索引生命周期策略。我们可以使用如下的命令来查看：

GET _ilm/policy/my-lifecycle-policy

{
  "my-lifecycle-policy": {
    "version": 1,
    "modified_date": "2022-11-17T06:27:16.429Z",
    "policy": {
      "phases": {
        "warm": {
          "min_age": "0d",
          "actions": {
            "allocate": {
              "number_of_replicas": 0,
              "include": {},
              "exclude": {},
              "require": {}
            },
            "forcemerge": {
              "max_num_segments": 1
            },
            "set_priority": {
              "priority": 50
            },
            "shrink": {
              "number_of_shards": 1
            }
          }
        },
        "hot": {
          "min_age": "0ms",
          "actions": {
            "rollover": {
              "max_primary_shard_size": "50gb",
              "max_age": "30d",
              "max_docs": 5,
              "max_primary_shard_docs": 5
            },
            "set_priority": {
              "priority": 204
            }
          }
        },
        "delete": {
          "min_age": "3m",
          "actions": {
            "delete": {
              "delete_searchable_snapshot": true
            }
          }
        }
      }
    },
    "in_use_by": {
      "indices": [],
      "data_streams": [],
      "composable_templates": []
    }
  }

从上面的定义中我们可以看出来，当 hot 节点里的索引满足如下的任何一个条件：

Primary shard 的大小超过 50G
文档的年龄超过 30 天
文档数超过 5 个
Primary shard 文档数超过 5 个

Rollover 都会发生。Elasticsearch 会自动按照一定的时间间隔来检查 rollover 是否发生。这个时间是由参数 indices.lifecycle.poll_interval 来决定的。我们可以在地址找到这个参数的设置。在默认的情况下，这个参数是10分钟的时间。在实验的环境中，为了能够尽快地看到 rollover 事件的发生，我们可以修改这个参数：

PUT _cluster/settings
{
    "transient": {
      "indices.lifecycle.poll_interval": "10s"
    }
}

上面表明 Elasticsearch 每隔10秒钟进行查询，并执行 ILM policy。

你还可以使用创建生命周期策略 API。

PUT _ilm/policy/my-another-lifecycle-policy
{
  "policy": {
    "phases": {
      "hot": {
        "actions": {
          "rollover": {
            "max_primary_shard_size": "50gb"
          }
        }
      },
      "warm": {
        "min_age": "30d",
        "actions": {
          "shrink": {
            "number_of_shards": 1
          },
          "forcemerge": {
            "max_num_segments": 1
          }
        }
      },
      "cold": {
        "min_age": "60d",
        "actions": {
          "searchable_snapshot": {
            "snapshot_repository": "found-snapshots"
          }
        }
      },
      "frozen": {
        "min_age": "90d",
        "actions": {
          "searchable_snapshot": {
            "snapshot_repository": "found-snapshots"
          }
        }
      },
      "delete": {
        "min_age": "735d",
        "actions": {
          "delete": {}
        }
      }
    }
  }
}

在上面的 rollover 中，我们定义了当 primary shard 的大小超过 50G 的时候，rollover 会发生。我们甚至可以增加其它的一些条件比如：

            "rollover" : {
              "max_size" : "50gb",
              "max_age" : "30d",
              "max_docs" : 5
            }

当它满足如下的任何一个条件：

索引的大小大于 50G
文档的数量大于 5
索引的时间跨度超过 30 天

rollover 就会自动发生。

创建组件模板

数据流需要匹配的索引模板。在大多数情况下，你使用一个或多个组件模板来编写此索引模板。你通常使用单独的组件模板进行映射和索引设置。这使你可以在多个索引模板中重用组件模板。

创建组件模板时，包括：

@timestamp 字段的 date 或 date_nanos 映射。如果你不指定映射，Elasticsearch 会将 @timestamp 映射为具有默认选项的日期字段。
index.lifecycle.name 在索引设置（settings）中的生命周期策略。

提示：映射字段时使用 Elastic Common Schema (ECS)。 ECS 字段默认与多个 Elastic Stack 功能集成。

如果你不确定如何映射你的字段，请使用运行时字段（runtime fields）在搜索时从非结构化内容中提取字段。例如，你可以将日志消息索引到通配符（wildcard）字段，然后在搜索期间从该字段中提取 IP 地址和其他数据。

要在 Kibana 中创建组件模板，请打开主菜单并转到 Stack Management > Index Management。在 Index Templates 视图中，单击 Create component template。

如果你想了解详细如何操作，请阅读我的另外一篇文章 “Elasticsearch：可组合的 Index templates - 7.8 版本之后”。

你还可以使用创建组件模板 API。

# Creates a component template for mappings
PUT _component_template/my-mappings
{
  "template": {
    "mappings": {
      "properties": {
        "@timestamp": {
          "type": "date",
          "format": "date_optional_time||epoch_millis"
        },
        "message": {
          "type": "wildcard"
        }
      }
    }
  },
  "_meta": {
    "description": "Mappings for @timestamp and message fields",
    "my-custom-meta-field": "More arbitrary metadata"
  }
}

# Creates a component template for index settings
PUT _component_template/my-settings
{
  "template": {
    "settings": {
      "index.lifecycle.name": "my-lifecycle-policy"
    }
  },
  "_meta": {
    "description": "Settings for ILM",
    "my-custom-meta-field": "More arbitrary metadata"
  }
}

在上面，创建了 settings 及 mappings 的组件模板。当然，我们甚至可以创建自己的 alias 组件模板。

创建索引模板

使用你的组件模板创建索引模板。指定：

与数据流名称匹配的一个或多个索引模式。我们建议使用我们的数据流命名方案。
该模板启用了数据流。
任何包含你的映射和索引设置的组件模板。
优先级（priority）高于 200 以避免与内置模板发生冲突。请参阅避免索引模式冲突。

要在 Kibana 中创建索引模板，请打开主菜单并转到 Stack Management > Index Management。在 Index Templates 视图中，单击 Create Template。

你还可以使用创建索引模板 API。包含 data_stream 对象以启用数据流。

PUT _index_template/my-index-template
{
  "index_patterns": ["my-data-stream*"],
  "data_stream": { },
  "composed_of": [ "my-mappings", "my-settings" ],
  "priority": 500,
  "_meta": {
    "description": "Template for my time series data",
    "my-custom-meta-field": "More arbitrary metadata"
  }
}

如果我们想知道最终的 index template 是什么样子的，你可以阅读我的另外一篇文章 “Elasticsearch：Simulate index API”。

POST /_index_template/_simulate_index/my-data-stream1

由于上面的 my-data-stream1 名字符合在上面的 my-index-template 中定义的 index pattern，所以它将模拟出来这个索引所将要具有的配置，尽管上面的命令不生成任何实质的索引。上面的命令返回的结果为：

{
  "template": {
    "settings": {
      "index": {
        "lifecycle": {
          "name": "my-lifecycle-policy"
        },
        "routing": {
          "allocation": {
            "include": {
              "_tier_preference": "data_hot"
            }
          }
        }
      }
    },
    "mappings": {
      "properties": {
        "@timestamp": {
          "type": "date",
          "format": "date_optional_time||epoch_millis"
        },
        "message": {
          "type": "wildcard"
        }
      }
    },
    "aliases": {}
  },
  "overlapping": []
}

创建数据流

索引请求将文档添加到数据流中。这些请求必须使用 op_type create。文档必须包含一个@timestamp 字段。

要自动创建数据流，请提交以流名称为目标的索引请求。此名称必须与你的索引模板的索引模式之一相匹配。

PUT my-data-stream/_bulk
{ "create":{ } }
{ "@timestamp": "2099-05-06T16:21:15.000Z", "message": "192.0.2.42 - - [06/May/2099:16:21:15 +0000] \"GET /images/bg.jpg HTTP/1.0\" 200 24736" }
{ "create":{ } }
{ "@timestamp": "2099-05-06T16:25:42.000Z", "message": "192.0.2.255 - - [06/May/2099:16:25:42 +0000] \"GET /favicon.ico HTTP/1.0\" 200 3638" }

POST my-data-stream/_doc
{
  "@timestamp": "2099-05-06T16:21:15.000Z",
  "message": "192.0.2.42 - - [06/May/2099:16:21:15 +0000] \"GET /images/bg.jpg HTTP/1.0\" 200 24736"
}

你还可以使用创建数据流 API 手动创建流。流的名称仍必须与模板的索引模式之一相匹配。

PUT _data_stream/my-data-stream

保护数据流

使用索引权限来控制对数据流的访问。授予对数据流的权限会授予对其后备索引的相同权限。

有关示例，请参阅数据流权限。比如，一个用户被授予对 my-data-stream 的读取权限。

{
  "names" : [ "my-data-stream" ],
  "privileges" : [ "read" ]
}

例如，my-data-stream 包含两个后备索引：.ds-my-data-stream-2099.03.07-000001 和 .ds-my-data-stream-2099.03.08-000002。因为用户被自动授予对流的后备索引的相同权限，所以用户可以直接从 .ds-my-data-stream-2099.03.08-000002 检索文档：

GET .ds-my-data-stream-2099.03.08-000002/_doc/2

稍后 my-data-stream 滚动。这将创建一个新的支持索引：.ds-my-data-stream-2099.03.09-000003。因为用户仍然拥有my-data-stream 的读取权限，所以用户可以直接从.ds-my-data-stream-2099.03.09-000003中获取文档：

GET .ds-my-data-stream-2099.03.09-000003/_doc/2

我们可以在创建 role 时，指定索引的权限：

将索引别名转换为数据流

在 Elasticsearch 7.9 之前，你通常会使用带有写入索引的索引别名来管理时间序列数据。你可以阅读文章 “Elasticsearch：Index 生命周期管理入门” 以了解更多。数据流取代了此功能，需要更少的维护，并自动与数据层集成。

要将具有写入索引的索引别名转换为具有相同名称的数据流，请使用迁移到数据流 API。在转换期间，别名的索引成为流的隐藏后备索引。别名的写索引成为流的写索引。该流仍然需要启用数据流的匹配索引模板。

POST _data_stream/_migrate/my-time-series-data

获取有关数据流的信息

要获取有关 Kibana 中数据流的信息，请打开主菜单并转到 Stack Management > Index Management。在 Data Streams 视图中，单击数据流的名称。

你还可以使用获取数据流 API。

GET _data_stream/my-data-stream

删除数据流

要在 Kibana 中删除数据流及其后备索引，请打开主菜单并转到 Stack Management > Index Management。在 Data Streams 视图中，单击垃圾桶图标。仅当您拥有数据流的 delete_index 安全权限时才会显示该图标。

你还可以使用删除数据流 API。

DELETE _data_stream/my-data-stream

在我接下来的文章 “Elasticsearch：Data streams（二）” 里，我会详细来描述如和使用一个 data stream。

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