在 Elasticsearch 中，partial update（部分更新）是一种只修改文档中特定字段值的高效更新方法，而不是替换整个文档。这种方法可以减少网络传输量、减少写放大，并且在并发更新场景下有助于减少冲突。下面详细阐述 partial update 的原理和使用方法。

原理

乐观锁与版本控制

Elasticsearch 使用乐观锁（Optimistic Locking）机制来处理并发更新。每个文档都有一个 _version 字段，每次对文档进行操作（包括创建、更新、删除）时，该版本号都会递增。在进行 partial update 时，客户端需要提供当前版本号，Elasticsearch 服务端在执行更新前会检查提交的版本号是否与文档当前版本号一致。如果一致，则执行更新并将版本号递增；如果不一致，说明有其他更新已经发生，此时服务端会返回 VersionConflictEngineException，客户端需要重新获取最新版本的文档并重新尝试更新。

实现过程
  1. 获取旧文档：在接收到 partial update 请求时，Elasticsearch 会先从磁盘加载待更新文档的当前版本。
  2. 合并更新：将请求中指定的更新内容（通常是 JSON Patch 格式）应用到旧文档上，只修改请求中指定的字段值。
  3. 写入新版本：将合并后的文档（包含更新字段的新值）作为新的版本写入磁盘，并更新相关索引结构。
  4. 更新版本号：成功写入后，将文档的 _version 字段递增，表示发生了新的更新。
  5. 旧文档标记为删除：为了支持版本回滚和垃圾回收，旧版本的文档会被标记为已删除（soft delete），但并不立即从磁盘移除，而是等待后续的合并或清理操作。

使用方法

更新 API

使用 POST /<index>/_update/<_id> API 进行 partial update。请求体可以包含以下部分：

  • doc: 用于指定要更新的字段及其新值。这是一个 JSON 对象，包含需要更新的字段及其新值。如果字段已存在，其值将被覆盖；如果字段不存在，则将其添加到文档中。
  • script: 使用脚本进行更复杂的更新逻辑。可以指定一个 Painless 脚本，该脚本将在服务器端执行，允许对文档进行更灵活的修改。
  • upsert: 当文档不存在时执行的操作。如果设置了 upsert，在文档不存在时，Elasticsearch 会执行一个插入操作，使用 doc 或 script 中的内容作为新文档。
  • detect_noop: （可选）指示 Elasticsearch 是否检测此次更新是否实际上没有改变任何内容。如果设为 true 且更新没有实际效果，Elasticsearch 不会增加 _version 并返回 noop_result=true。
  • _version 和 version_type: （可选）用于并发控制。指定当前期望的版本号和版本类型（默认为 internal，即内部版本控制）。
示例
# 使用 doc 参数进行部分更新
curl -X POST "http://localhost:9200/users/user/1/_update" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
  "doc": {
    "email": "alice.new@example.com",
    "last_login": "2023-0.png-01T12:00:00Z"
  }
}'

# 使用 script 参数进行部分更新
curl -X POST "http://localhost:9200/users/user/1/_update" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
  "script": {
    "source": """
      if (ctx._source.visits == null) {
        ctx._source.visits = params.count;
      } else {
        ctx._source.visits += params.count;
      }
    """,
    "params": {
      "count": 1
    }
  }
}'

# 使用 upsert 参数进行更新或插入
curl -X POST "http://localhost:9200/users/user/2/_update" -H 'Content-Type: application/json' -d'
{
  "doc": {
    "user_id": "2",
    "username": "Bob",
    "email": "bob@example.com"
  },
  "upsert": {
    "user_id": "2",
    "username": "Bob",
    "email": "bob@example.com"
  }
}'

注意事项

  • 性能考虑：尽管 partial update 减少了网络传输和磁盘写入，但如果频繁进行小范围更新，尤其是在大量并发情况下，可能会增加 Elasticsearch 集群的写压力。在设计系统时，应合理评估更新频率和数据模型，权衡是否使用 partial update。
  • 版本冲突：在并发更新场景下，可能会遇到版本冲突。应妥善处理 VersionConflictEngineException，通常通过重新获取最新版本文档并重新尝试更新来解决。
  • 脚本安全：使用脚本进行 partial update 时，务必注意脚本的安全性，避免注入攻击。推荐使用 Painless 脚本语言，它是为安全性设计的。

通过了解 partial update 的原理和使用方法，您可以在实际项目中更有效地更新 Elasticsearch 中的文档，特别是在需要频繁更新特定字段或执行复杂更新逻辑的场景下。结合版本控制和适当的重试策略，可以确保数据一致性并提高系统性能。