ElasticSearch优化系列二:机器设置(内存)

预留一半内存给Lucene使用

一个常见的问题是配置堆太大。你有一个64 GB的机器,觉得JVM内存越大越好,想给Elasticsearch所有64 GB的内存。
当然,内存对于Elasticsearch来说绝对是重要的,用于更多的内存数据提供更快的操作。而且还有一个内存消耗大户-Lucene
Lucene的设计目的是把底层OS里的数据缓存到内存中。Lucene的段是分别存储到单个文件中的,这些文件都是不会变化的,所以很利于缓存,同时操作系统也会把这些段文件缓存起来,以便更快的访问。
Lucene的性能取决于和OS的交互,如果你把所有的内存都分配给Elasticsearch,不留一点给Lucene,那你的全文检索性能会很差的。
最后标准的建议是把50%的内存给elasticsearch,剩下的50%也不会没有用处的,Lucene会很快吞噬剩下的这部分内存。

32GB限制

给ES的内存配置不是越大越好,建议不能超过32GB,不同jdk版本最大边界值是不同的,对于32位小于32G JVM才采用内存对象指针压缩技术,不然对象指针需要占用很大的内存
使用如下命令测试最大边界值:

     java -Xmx32767m -XX:+PrintFlagsFinal 2> /dev/null | grep UseCompressedOops
    bool UseCompressedOops       = false         {lp64_product}
    java -Xmx32766m -XX:+PrintFlagsFinal 2> /dev/null | grep UseCompressedOops
    bool UseCompressedOops       = true          {lp64_product}
   $ JAVA_HOME=`/usr/libexec/java_home -v 1.8` java -Xmx32766m -XX:+PrintFlagsFinal 2> /dev/null | grep UseCompressedOops
     bool UseCompressedOops   := true
$ JAVA_HOME=`/usr/libexec/java_home -v 1.8` java -Xmx32767m -XX:+PrintFlagsFinal 2> /dev/null | grep UseCompressedOops
     bool UseCompressedOops   = false

在ES启动日志中最好能够看到压缩对象指针为真。
heap size [15.8gb], compressed ordinary object pointers [true]
在java中,所有的对象都分配在堆上,然后有一个指针引用它。指向这些对象的指针大小通常是CPU的字长的大小,不是32bit就是64bit,这取决于你的处理器,指针指向了你的值的精确位置。
对于32位系统,你的内存最大可使用4G。对于64系统可以使用更大的内存。但是64位的指针意味着更大的浪费,因为你的指针本身大了。浪费内存不算,更糟糕的是,更大的指针在主内存和缓存器(例如LLC, L1等)之间移动数据的时候,会占用更多的带宽。
java 使用一个叫内存指针压缩的技术来解决这个问题。它的指针不再表示对象在内存中的精确位置,而是表示偏移量。这意味着32位的指针可以引用40亿个对象,而不是40亿个字节。最终,也就是说堆内存长到32G的物理内存,也可以用32bit的指针表示。
一旦你越过那个神奇的30-32G的边界,指针就会切回普通对象的指针,每个对象的指针都变长了,就会使用更多的CPU内存带宽,也就是说你实际上失去了更多的内存。事实上当内存到达40-50GB的时候,有效内存才相当于使用内存对象指针压缩技术时候的32G内存。
这段描述的意思就是说:即便你有足够的内存,也尽量不要超过32G,因为它浪费了内存,降低了CPU的性能,还要让GC应对大内存。

机器内存大于64GB

你可以考虑一台机器上创建两个或者更多ES节点,而不要部署一个使用32+GB内存的节点。仍然要 坚持50%原则,假设 你有个机器有128G内存,你可以创建两个node,使用32G内存。也就是说64G内存给ES的堆内存,剩下的64G给Lucene。
如果你选择第二种,你需要配置cluster.routing.allocation.same_shard.host:true。这会防止同一个shard的主副本存在同一个物理机上(因为如果存在一个机器上,副本的高可用性就没有了)

swapping是性能的坟墓

这是显而易见的,但是还是有必要说的更清楚一点,内存交换到磁盘对服务器性能来说是致命的。想想看一个内存的操作必须是快速的。
如果内存交换到磁盘上,一个100微秒的操作可能变成10毫秒,再想想那么多10微秒的操作时延累加起来。不难看出swapping对于性能是多么可怕。
最好的办法就是在你的操作系统中完全禁用swapping。这样可以暂时禁用:
sudo swapoff -a
为了永久禁用它,你可能需要修改/etc/fstab文件,这要参考你的操作系统相关文档。
如果完全禁用swap,对你来说是不可行的。你可以降低swappiness 的值,这个值决定操作系统交换内存的频率。这可以预防正常情况下发生交换。但仍允许os在紧急情况下发生交换。对于大部分Linux操作系统,可以在sysctl 中这样配置:
vm.swappiness = 1
备注:swappiness设置为1比设置为0要好,因为在一些内核版本,swappness=0会引发OOM(内存溢出)
最后,如果上面的方法都不能做到,你需要打开配置文件中的mlockall开关,它的作用就是运行JVM锁住内存,禁止OS交换出去。在elasticsearch.yml配置如下:
bootstrap.mlockall: true

未完待续

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