Elasticsearch Write Debug 详细记录

Debug说明
  • 记录ES写入数据的整个Debug流程，具体实现细节没有做过多解释说明
  • Debug的索引，设置1shard、0replicas，便于理清主线
  • 先创建索引，其次再执行写入；因此这里Debug的过程暂时不涉及创建索引的操作
  • ES version：5.6.16
  • 一个ES节点（master and data）
Debug记录
## 创建索引
curl -XPUT localhost:9200/twitter -H "Content-Type:application/json" -d '{"settings":{"index":{"number_of_shards":1, "number_of_replicas":0}}}'

## 执行具体的写入操作
curl -XPOST localhost:9200/twitter/doc -H "Content-Type:application/json" -d '{"name":"tony","age":13}'

Elasticsearch接口主要以RestAPI的方式向外提供，上述我们通过curl的方式执行的写入操作即属于RestAPI；ES源码中所有Rest请求的父类均为BaseRestHandler，因此这里我们在如下的位置打上DEBUG断点开始调试：

通过curl发送写入请求，进入Debug流程；当前handleRequest函数主要是对请求参数以及请求体做一些操作，因此往下执行，进入action.accept(channel)方法中；此时执行流程进入到了RestIndexAction类的channel -> client.index(...)位置，如下：

Step into 上述client.index(...)方法中，此时流程进入到AbstractClient抽象类的index(...)方法内，如下：

接着Step into execute(...)方法内，此时流程进入到AbstractClient抽象类的execute(...)方法内，如下：

接着Step into doExecute(...)方法内，此时流程进入到NodeClient类的doExecute(...)方法内，如下：

接着Step into executeLocally(...)方法内，此时流程进入到NodeClient类的executeLocally(...)方法内，如下：

接着Step into 上述execute(...)方法内，这里可以看到ES将Rest类型的请求转换成了内部的Transport类型，此时执行流程进入到抽象类TransportAction的execute(...)方法内，如下：

接着Step into 上述图片中的execute(...)方法内，此时流程进入到TransportAction类的execute(...)方法内，如下：

接着Step into 请求过滤链中的proceed(...)方法，如下：

TransportAction类的proceed(...)方法，主要是以请求过滤链的方式对一些逻辑进行处理，而且此处proceed(...)方法后面也会再次进入；Step into this.action.doExecute(...)方法，如下：

此时执行流程进入到TransportSingleItemBullkWriteAction类的doExecute(...)方法内，Step into bulkAction.execute(...)方法，如下：

再次经过请求过滤链之后，流程开始进入到处理实体类TransportBulkAction类的doExecute(...)方法内，如下：

该函数主要对请求体中所涉及到的索引进行检测，如果不存在则会执行创建操作；如果索引已存在，则接着往下执行具体的写入操作。这个函数体逻辑还是值得深入研究的，包含的信息很多；这里暂时不对此做分析。由于这里的写入数据是在创建完成索引之后进行的；因此这里不需要当前请求再创建索引了；此时逻辑会进入无需创建索引的操作，如下：

接着Step into executeBulk(...)方法内，此时流程进入到TransportBulkAction类的executeBulk(...)方法，如下：

BulkOperation继承ES的AbstractRunnable抽象类，而AbstractRunnable类实现了Java的Runnable接口，层次关系为：

因此主要的执行逻辑会放在run()方法中，此处Step into BulkOperation类的run()方法内，如下：

接着Step into doRun()方法，如下：

此时，真实进入BulkOperation类的doRun()方法中，方法内做了大量的核心工作，比如maping操作、根据路由信息找出doc对应的shardID等，可以做深入研究；这里直接跳转到shardBulkAction对象的execute(...)方法处，如下：

接着Step into shardBulkAction的execute(...)方法内，执行经过如下：

接着Step into this.action.doExecute(...)方法内，此时执行流程进入TransportReplicationAction类的doExecute(...)方法内，如下：

接着Step into doRun()方法内，此时执行流程进入到TransportReplicationAction类的doRun()方法内，如下：

如果要写入的primary shard所在的节点是当前执行的节点，则执行performLocalAction(...)方法，否则执行performRemoteAction(...);由于当前Debug的ES节点集master与data于一身，因此这里会执行performLocalAction(...)方法，如下：

Step into performLocalAction(...)方法内，执行流程经过：

执行到这里，ES会将具体的写入请求操作发送到具体的data节点上去执行真实的写入，这里Step into sendRequest(...)方法内，执行流程经过：

写入流程执行到这里，算是进入了真正的写入逻辑了；primary shard的写入操作由primary.perform(request)完成，可以Debug进入查看，数据主要写入Lucene中；Step into primary.perform(request)继续跟踪可以完整了解到写入Lucene的整个逻辑，这里暂时不涉及Lucene的写入逻辑。执行完primaryShard的操作后接着需要获取当前最新的cluster state，最后会执行performOnReplicas(...)副本的写入操作。这也验证了ES文档中常说的先写primaryShard，后写replicaShard的顺序。由于这里没有副本写入，因此不会执行performOnReplicas(...)真实的操作。最后successfulShards.incrementAndGet()统计执行写入操作成功的shard数量。到这里整个写入的操作算是执行完毕了（由此处一直往下Step over，代码执行逻辑便会结束）。这就是整个写入的执行逻辑。

Debug小结

上述是从整体上梳理了ES执行写入操作的流程，从最开始的Debug，一直跟踪代码的执行流程，经过哪个类哪个方法，直到最后逻辑的完成。这一篇文档算是给想要研究ES写入流程源码操作的同学的一个宏观上的认知；其中一些实现细节并没有做深入的说明。ES的代码结构很复杂，写入流程也很复杂。在我们宏观上有了对ES写入流程的认知后，后续若要研究某些具体的问题，能够比较快速的深入到具体的类具体的方法内去做深入的研究。从上述的Debug整个流程来看，我们暂时可以学习到如下几点：

  • ES所有Rest请求的Handler类均继承BaseRestHandler
  • ES内部最终都会将用户执行的Rest请求转换成内部的Transport相关的请求处理
  • ES内部抽象出了AbstractRunnable的抽象类，然后在run()方法内定义具体的执行流程与规范，比如doRun、onFailure、onAfter
  • ES协调节点用于接受请求，然后根据路由信息最终要将请求发送到真实的节点上来做执行
  • ES的写入确实是先执行primaryShard的操作，其次再执行replicaShard的写入操作
  • ES的代码结构与逻辑都很复杂，所以我们在调试的过程中要使用一些技巧，方便我们尽快找到核心逻辑
    • 比如这里当前用一个节点即作为master又作为data
    • 为Debug的索引只创建一个primaryShard、0 replicaShard
    • 当然这些只是为了在刚开始接触ES代码时，减少Debug的难度；研究真实的问题时，Debug也是很复杂的

由于自己当时对ES与Java了解不够深，所以整个写入流程的打通花费了自己很长的时间，在此做个文档一方面是记录下来，方便自己以后查看；另一方面也是希望帮到和我当初一样处境的同学，尽快走通流程，然后往下继续做ES源码的深入分析。后续会继续将自己学习ES相关的内容与大家一起分享，一起学习。

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