Elastic: 使用索引生命周期管理实现热温冷架构

索引生命周期管理 (ILM) 是在 Elasticsearch 6.6（公测版）首次引入并在 6.7 版正式推出的一项功能。ILM 是 Elasticsearch 的一部分，主要用来帮助您管理索引。

在本篇博客中，我们将探讨如何使用 ILM 实现热温冷架构。热温冷架构常用于日志或指标类的时序数据。例如，假设正在使用 Elasticsearch 聚合来自多个系统的日志文件。今天的日志正在频繁地被索引，且本周的日志搜索量最大（热）。上周的日志可能会被频繁搜索，但频率没有本周日志那么高（温）。上月日志的搜索频率可能较高，也可能较低，但最好保留一段时间以防万一（冷）。

Elasticsearch 允许您定义哪些节点是热节点、温节点或冷节点。ILM 允许您定义何时在两个阶段之间移动，以及在进入那个阶段时如何处理索引。

对于热温冷架构，没有一成不变的设置。但是，通常而言，热节点需要较多的 CPU 资源和较快的 IO。对于温节点和冷节点来说，通常每个节点会需要更多的磁盘空间，但即便使用较少的 CPU 资源和较慢的 IO 设备，也能勉强应付。

配置分片分配感知

由于热温冷依赖于分片分配感知，因此，我们首先标记哪些节点是热节点、温节点和（可选）冷节点。此操作可以通过启动参数或在 elasticsearch.yml 配置文件中完成。例如：

bin/elasticsearch -Enode.attr.data=hot
bin/elasticsearch -Enode.attr.data=warm
bin/elasticsearch -Enode.attr.data=cold

配置 ILM 策略

接下来，我们需要定义一个 ILM 策略。ILM 策略可以在您选择的任意多个索引中重用。
ILM 策略分为四个主要阶段 - 热、温、冷和删除。您不需要在一个策略中定义每个阶段，ILM 会始终按该顺序执行各个阶段（跳过任何未定义的阶段）。对于每个阶段，您都需要定义进入该阶段的时间，还需要定义一组操作来按照您认为合适的方式管理索引。对于热温冷架构，您可以配置分配操作，将数据从热节点移动到温节点，继而再从温节点移动到冷节点。

除了在热温冷节点之间移动数据外，您还可以配置许多附加操作。滚动更新操作用于管理每个索引的大小或寿命。强制合并操作可用于优化索引。冻结操作可用于减少集群中的内存压力。

基本 ILM 策略

下面我们来看一个非常基本的 ILM 策略：

PUT /_ilm/policy/my_policy
    {
      "policy":{
        "phases":{
          "hot":{
            "actions":{
              "rollover":{
                "max_size":"50gb",
                "max_age":"30d"
              }
            }
          }
        }
      }
    }

这个策略规定，在索引存储时间达到 30 天后或者索引大小达到 50GB（基于主分片）时，就会滚动更新该索引并开始写入一个新索引。

ILM 和索引模板

接下来，我们需要将这个 ILM 策略与索引模板关联起来：

PUT _template/my_template
    {
      "index_patterns": ["test-*"],
      "settings": {
        "index.lifecycle.name": "my_policy",
        "index.lifecycle.rollover_alias": "test-alias" 
      }
    }

注意：当使用滚动更新操作在索引模板中（而不是直接在索引上）指定 ILM 策略时，必需进行此关联。

对于包括滚动更新操作的策略，您还必须在创建索引模板后使用写入别名启动索引。

PUT test-000001 
    {
      "aliases": {
        "test-alias":{
          "is_write_index": true 
        }
      }
    }

假设进行滚动更新的所有要求均得到正确满足，任何以 test-* 开头的新索引将在 30 天后或达到 50GB 时自动滚动更新。通过使用滚动更新管理以 max_size 开头的索引后，可以极大减少索引的分片数量，进而减少开销。

配置用于采集的 ILM 策略

Beats 和 Logstash 都支持 ILM，并在启用后将设置一个类似上例所示的默认策略。此外，Beats 和 Logstash 还将处理滚动更新操作的所有要求。这就意味着，当为 Beats 和 Logstash 启用 ILM 时，除非您的每天索引量很大（大于 50GB/天），否则索引大小将可能是确定何时创建新索引的主要因素（这是一件好事！）。从 7.0.0 开始，带有滚动更新的 ILM 将是 Beats 和 Logstash 的默认配置。

不过，由于针对热温冷架构没有一成不变的设置，因此，Beats 和 Logstash 将不会随附热温冷策略。我们可以制定一个适用于热温冷的新策略，并在这一过程中进行一些优化。

我们虽然可以更新 Beats 或 Logstash 默认策略，但这会模糊默认值和定制值之间的界限。此外，更新默认策略还会增加未来版本无法应用正确策略的风险（7.0+ 的 Beats 模板默认值将会有更改）。我们可以使用 Beats 和 Logstash 配置，通过其各自的配置来定义定制策略。这种方法也未尝不可，但您可能需要更改数百（或数千）个 Beats 的配置才能更改 ILM 策略。

这里描述的第三种方法，通过利用多模板匹配来允许 Elasticsearch 保持对 ILM 策略的完全控制。

针对热温冷优化 ILM 策略

首先，让我们创建一个针对热温冷架构优化的 ILM 策略。再次强调，这不是一刀切的设置，您的要求将有所不同。

PUT _ilm/policy/hot-warm-cold-delete-60days
    {
      "policy": {
        "phases": {
          "hot": {
            "actions": {
              "rollover": {
                "max_size":"50gb",
                "max_age":"30d"
              },
              "set_priority": {
                "priority":50
              }
            }
          },
          "warm": {
            "min_age":"7d",
            "actions": {
              "forcemerge": {
                "max_num_segments":1
              },
              "shrink": {
                "number_of_shards":1
              },
              "allocate": {
                "require": {
                  "data": "warm"
                }
              },
              "set_priority": {
                "priority":25
              }
            }
          },
          "cold": {
            "min_age":"30d",
            "actions": {
              "set_priority": {
                "priority":0
              },
              "freeze": {},
              "allocate": {
                "require": {
                  "data": "cold"
                }
              }
            }
          },
          "delete": {
            "min_age":"60d",
            "actions": {
              "delete": {}
            }
          }
        }
      }
    }

• 热
  这个 ILM 策略首先会将索引优先级设置为一个较高的值，以便热索引在其他索引之前恢复。30 天后或达到 50GB 时（符合任何一个即可），该索引将滚动更新，系统将创建一个新索引。该新索引将重新启动策略，而当前的索引（刚刚滚动更新的索引）将在滚动更新后等待 7 天再进入温阶段。

• 温
  索引进入温阶段后，ILM 会将索引收缩到 1 个分片，将索引强制合并为 1 个段，并将索引优先级设置为比热阶段低（但比冷阶段高）的值，通过分配操作将索引移动到温节点。完成该操作后，索引将等待 30 天（从滚动更新时算起）后进入冷阶段。

• 冷
  索引进入冷阶段后，ILM 将再次降低索引优先级，以确保热索引和温索引得到先行恢复。然后，ILM 将冻结索引并将其移动到冷节点。完成该操作后，索引将等待 60 天（从滚动更新时算起）后进入删除阶段。

• 删除

我们还没有讨论过这个删除阶段。简单来说，删除阶段具有用于删除索引的删除操作。在删除阶段，您将始终需要有一个 min_age 条件，以允许索引在给定时段内待在热、温或冷阶段。

在 Kibana 中创建 ILM 策略

现在，我们需要将这个新的 hot-warm-cold-delete-60days 策略与 Beats 和 Logstash 索引关联起来，确保它们写入 hot 数据节点。由于 Beats 和 Logstash 都会默认管理其自己的模板，因此，我们将使用多模板匹配，为您要应用 ILM 策略的索引模式添加策略和分配规则。因为这个模板匹配 Beats 和 Logstash 索引模式，所以您需要知道想要匹配的索引模式。

在这里，我们使用 logstash-、metricbeat- 和 filebeat-*，假设 Beats 和 Logstash 在其配置中启用了 ILM 支持，您可以在此添加任意数量的索引模式。如果在此处为不支持 ILM 的数据生产者添加索引模式，则需要手动满足此策略中针对滚动更新的要求。

PUT _template/hot-warm-cold-delete-60days-template
    {
      "order":10,
      "index_patterns": ["logstash-*", "metricbeat-*", "filebeat-*"],
      "settings": {
        "index.routing.allocation.require.data": "hot",
        "index.lifecycle.name": "hot-warm-cold-delete-60days"
      }
    }

Enabling ILM in Beats and/or Logstash

最后，让我们为 Beats 和 Logstash 启用 ILM。

对于 6.7 Beats：

output.elasticsearch:
      ilm.enabled: true

对于 6.7 Logstash：

output {
      elasticsearch {  
        ilm_enabled => true
      }
    }

由于在更新的版本中可能会发生更改，因此，请参考相应版本的文档，了解如何在 Beats 和 Logstash 中启用。

现在，任何与索引模式匹配的新索引都将在热节点上创建新索引，ILM 将应用 hot-warm-cold-delete-60days 策略。

更新 ILM 策略

您可以随时更新 ILM 策略。但是，您对策略所做的更改将仅在阶段更改时应用。例如，如果您的索引当前处于热阶段（并等待进入温阶段），则您对热阶段所做的任何更改都不会对该索引生效，但一旦索引进入温阶段，对温阶段的任何更改都会被获取到。这样做是为了避免对给定的阶段重复操作。您可以通过解释 API 查看索引的 ILM 状态。

由于使用了相同的底层机制，因此，关于如何实现热温架构预 ILM 的许多先前信息仍然适用。但是，现在有了 ILM，就不再需要 Curator工具来实现这个模式了。
展望

从 7.0 版开始，当 Beats 和 Logstash 连接到支持生命周期管理的集群时，它们会默认使用索引生命周期管理。此外，Beats 已将大多数 ILM 设置从 output.elasticsearch.ilm 命名空间移动到 setup.ilm 命名空间。例如，请参阅 7.0 Filebeat 文档。而且，从 7.0 开始，系统索引（如 .watcher-history-*）可以由 ILM 管理。

ILM 可支持您为时序索引轻松实现类似热温冷这样的成本节约型架构。