Elasticsearchのしくみ

チュートリアル
ElasticSearch Kubernetes

Elasticsearchは分散型の全文検索および分析エンジンであり、大量のデータを迅速かつほぼリアルタイムで保存、検索、分析できるようにします。このElasticsearchチュートリアルでは、Elasticsearchとは何か、Elasticsearchの仕組み、そしてその設定、インストール、実行方法を学びます。また、その利点とElasticsearchの使用目的についても理解します。では始めましょう。

Elasticsearchとは?

Elasticsearchはオープンソースの検索および分析エンジンであり、リアルタイムで大量のデータを保存、検索、分析できるようにします。Lucene検索エンジンライブラリをベースにしており、分散型でスケーラブルな検索機能を提供するよう設計されており、電子商取引、ログ分析、ビジネスインテリジェンスなどの様々なアプリケーションに適しています。

Elasticsearchを使用することで、テキスト、数値、日付、地理空間データを含む構造化および非構造化データをインデックス化して検索できます。強力な検索APIを提供し、データに対して複雑な検索や集計を実行できるほか、データのリアルタイム分析や可視化も可能です。

Elasticsearchは、データの取り込み、処理、可視化の追加機能を提供するLogstashやKibanaなどのElastic Stackの他のコンポーネントと組み合わせて使用されることが多いです。これらのツールを組み合わせることで、強力で柔軟な検索および分析アプリケーションを構築できます。

ElasticSearchを使用する利点

「Elasticsearchとは何か」のセクションを読んだ後、次にその利点について読んでみましょう。それでは、ElasticSearchを使用する主な利点のいくつかを紹介します。

  • 高速検索: ElasticSearchは非常に高速な検索結果を提供し、スピードが重要なアプリケーションに最適です。数百万のドキュメントをリアルタイムで検索し、結果を数ミリ秒で返すことができます。

  • スケーラビリティ: ElasticSearchは高いスケーラビリティを備えており、大量のデータを容易に処理できます。複数のサーバー全体でデータをインデックス化して検索できるため、分散型アプリケーションに最適です。

  • 柔軟性: ElasticSearchは非常に柔軟で、フルテキスト検索、分析、ロギングなど、広範なアプリケーションに使用できます。また、様々なデータタイプをサポートし、ぼやけた検索、部分的な一致など、さまざまな検索オプションを提供します。

  • 高可用性: ElasticSearchは、データの複製や自動フェイルオーバーなどの組み込み機能を持つ高可用性を設計されており、データの常時利用可能性和ハードウェア障害からの保護を保証します。

  • オープンソース: ElasticSearchはオープンソースであるため、無料で使用可能で、特定のニーズに合わせてカスタマイズできます。また、その開発に貢献し、サポートを提供する大規模かつ活発な開発者コミュニティがあります。

  • 統合: ElasticSearchは、logstash、Kibana、その他の技術と簡単に統合できます。これにより、検索、分析、ビジュアル化を組み合わせた強力なアプリケーションを構築することが容易になります。

全体的に、ElasticSearchは強力で柔軟な検索および分析ソリューションを提供し、幅広いアプリケーションで使用できます。そのスケーラビリティ、速度、そして柔軟性は、あらゆる規模の組織にとって理想的な選択となります。利点に加えて、このElasticsearchチュートリアルでは、Elasticsearchが何に使用されるかについても読むことができます。

ElasticSearchのインストール方法

次に、Elasticsearchをインストールする方法を読んでみましょう。

  1. Elasticsearchのダウンロードページにアクセスして、ご使用のオペレーティングシステム用の適切なパッケージをダウンロードしてください。 https://www.elastic.co/downloads/elasticsearch Windows、Linux、Mac OS Xで利用可能です。

  2. ダウンロードしたパッケージをコンピュータ上のディレクトリに抽出します。Windowsの場合、ダウンロードしたファイルを右クリックし、「すべて抽出」を選択することで抽出できます。LinuxおよびMac OS Xの場合、コマンドラインを使用してパッケージを抽出できます。

  3. Elasticsearchを使用するには、システムにJavaがインストールされている必要があります。Javaがインストールされていない場合は、

     https://www.java.com/en/download/

    から最新バージョンをダウンロードしてインストールしてください。

  4. ターミナルまたはコマンドプロンプトウィンドウを開き、Elasticsearchパッケージを抽出したディレクトリに移動してください。

  5. 次のコマンドを入力してElasticsearch実行ファイルを実行してください。

  1. Elasticsearchが起動し始めると、ターミナルまたはコマンドプロンプトウィンドウにログメッセージが表示されます。

  2. Elasticsearchの動作確認を行うには、ウェブブラウザを開き、http://localhost:9200にアクセスしてください。Elasticsearchクラスタに関する情報、例えばバージョン番号やクラスタ名などを含むJSONレスポンスが表示されるはずです。

以上です！これでElasticsearchをシステムにインストールできました。インデックス作成、検索、データ分析など、Elasticsearchを使用して作業を開始できます。Elasticsearchは特定のニーズに合わせて設定やカスタマイズが可能であり、Elasticsearchを最大限に活用できる多くのプラグインやツールが利用可能です。

Elasticsearchの設定方法

Elasticsearchを設定するためには、以下の手順に従ってください：

  1. Elasticsearchの設定ディレクトリに移動してください。このディレクトリは、Elasticsearchインストールのルートディレクトリにあります。

  2. elasticsearch.ymlファイルをテキストエディタで開いてください。このファイルには、Elasticsearchの主要な設定設定が含まれています。

  3. elasticsearch.ymlファイルで設定を構成してください。重要な設定のいくつかは次のとおりです：

  • ‘cluster.name’: この設定は、Elasticsearchクラスタの名前を指定します。クラスタ内のすべてのノードが同じクラスタ名を持っていることを確認してください。

  • ‘node.name’: この設定は、現在のノードの名前を指定します。クラスタ内の各ノードは、一意のノード名を持っている必要があります。

  • ‘network.host’: この設定は、Elasticsearchがバインドするネットワークアドレスを指定します。デフォルトでは、Elasticsearchはループバックアドレス（127.0.0.1）にバインドされます。これは、同じマシンからのみアクセスできることを意味します。他のマシンからElasticsearchにアクセスしたい場合は、この設定をマシンのIPアドレスに設定する必要があります。

  • ‘http.port’: この設定は、ElasticsearchがHTTPトラフィックのためにリッスンするポートを指定します。デフォルトでは、Elasticsearchはポート9200でリッスンします。

  • ‘path.dataとpath.logs’: これらの設定は、それぞれElasticsearchがそのデータとログを格納するディレクトリを指定します。

  1. elasticsearch.ymlファイルを保存します。

  2. 変更が反映されるためにElasticsearchを再起動します。

  3. Elasticsearchが更新された設定で実行されていることを確認するには、ウェブブラウザで’http://localhost:9200’にアクセスしてください。

‘elasticsearch.yml’ファイルに加えて、変更したい他の設定ファイルもあります。例えば、ElasticsearchのJVM設定を含む’jvm.options’や、Elasticsearchのロギング動作を制御する’log4j2.properties’です。

Elasticsearchの実行方法

Elasticsearchを実行するには、以下の手順に従ってください。

  1. Elasticsearchのダウンロード: Elasticsearchのウェブサイト(https://www.elastic.co/downloads/elasticsearch)にアクセスし、お使いのオペレーティングシステムに適したパッケージをダウンロードしてください。

  2. パッケージの解凍: パッケージの内容をシステム上のディレクトリに解凍してください。

  3. Elasticsearchの設定: configディレクトリ内のelasticsearch.ymlファイルを開き、クラスタ名、ノード名、ネットワーク設定など、必要な設定変更を行ってください。

  4. Elasticsearchの起動: コマンドプロンプトまたはターミナルウィンドウを開き、Elasticsearchがインストールされているディレクトリに移動し、bin/elasticsearchコマンドを実行します。Windowsの場合、代わりにbin/elasticsearch.batファイルをダブルクリックすることもできます。

  5. Elasticsearchの動作確認: ウェブブラウザを開き、http://localhost:9200にアクセスします。Elasticsearchクラスタに関する情報を含むJSONオブジェクトが表示されるはずです。

  6. Elasticsearchとの対話: Elasticsearchと対話するには、REST APIまたはお好みのプログラミング言語用のクライアントライブラリを使用できます。

Elasticsearchを適切にセキュリティ保護し、特定のユースケースに合わせて設定することが重要です。また、Elasticsearchのインストールのサイズや複雑さに応じて、JVMヒープサイズやその他の設定を調整する必要がある場合があります。

Elasticsearchのしくみ

Elasticsearchは分散型の全文検索および分析エンジンであり、データをドキュメントとして保存し、インデックス化して高速な検索および分析機能を提供します。以下は、Elasticsearchのしくみの簡略化された説明です。

  1. データはElasticsearchにJSONドキュメントとして保存されます。各ドキュメントにはデータを保存するフィールドがあります。

  2. ドキュメントがインデックス化されると、Elasticsearchはテキストを個々の単語（トークンと呼ばれる）に分解し、逆インデックスに格納します。逆インデックスは、各単語を含むドキュメントにマッピングするデータ構造です。

  3. クエリを検索する際、Elasticsearchは逆インデックスを使用して関連するドキュメントを迅速に見つけます。次に、クエリに基づいて各ドキュメントの関連性スコアを計算し、最も関連性の高い結果を最初に返します。

  4. Elasticsearchは分散システムであり、データはクラスタ内の複数のノードに分散されています。各ノードはデータのサブセットを保持し、インデックス作成と検索クエリの実行に参加します。

  5. Elasticsearchは、クラスタ内のノードにデータを分散するためにシャーディングという技術を使用しています。各シャードはデータのサブセットであり、複数のシャードを各ノードに保存できます。これにより、クラスタにノードを追加することでElasticsearchを水平方向にスケールアウトできます。

  6. Elasticsearchはまた、レプリケーションをサポートしており、各シャードにはクラスタ内の異なるノードに1つ以上のコピーを保持できます。これにより、ノード障害時に冗長性と高可用性が確保されます。

  7. Elasticsearchは、データに対して複雑なクエリ、集計、分析を行うことができる強力な検索APIを持っています。また、ElasticsearchはElastic Stackの他のツールと連携して使用することもできます。例えば、可視化のためのKibanaやデータ取り込みのためのLogstashなどです。

Elasticsearchの仕組みを読んだ後、次はElasticsearchがどのような用途で使用されるかを読んでみましょう。

Elasticsearchの一般的な使用ケース

以下は、Elasticsearchのいくつかの一般的な使用ケースです。

  • 検索: Elasticsearchは、ウェブサイトやアプリケーションの検索機能を強化するためによく使用されます。大量のデータを迅速に検索し、ユーザーに関連性の高い結果を提供することができます。

  • ログとログ分析: Elasticsearchは、サーバーやアプリケーション、ネットワーク機器など、さまざまなソースからのログデータの収集、保存、分析によく使用されます。問題を特定し、パフォーマンスを最適化するのに役立ちます。

  • E-commerce: Elasticsearch is frequently used for powering search and product recommendations on e-commerce websites. It can help customers quickly find products and improve their shopping experience.

  • コンテンツ検索: Elasticsearchは、メディア企業によって大量のコンテンツ、例えばニュース記事やソーシャルメディア投稿を検索するために使用され、ユーザーに関連性の高い結果を提供します。

  • ビジネスインテリジェンス: Elasticsearchは、大量のデータを分析してビジネス運営に関する洞察を提供するために使用できます。データ駆動型の意思決定を行い、運営を最適化するのに役立ちます。

  • セキュリティ分析: Elasticsearchは、ファイアウォールや侵入検知システム、その他のセキュリティ機器からのログなどのセキュリティ関連データを分析するために使用できます。セキュリティの脅威を検出し、防止するのに役立ちます。

  • 地理的検索: Elasticsearchは、最寄りの店舗の検索や顧客の位置データの分析など、位置情報に基づく検索と分析を強化するために使用されます。

  • 機械学習: Elasticsearchは、データ内のパターンや異常を自動的に識別するために、機械学習アルゴリズムと組み合わせて使用できます。例えば、不正行為の検出や顧客行動の予測などです。

これらは、Elasticsearchが何のために使用されるか理解するためのいくつかの例に過ぎません。その柔軟性とスケーラビリティにより、広範なアプリケーションにおいて貴重なツールとなります。

ElasticsearchがKubernetes管理にどのように役立つか

Elasticsearchは、Kubernetesクラスタの管理に使用できます。特に、ロギングとモニタリングの分野で。ElasticsearchをKubernetesと統合することで、Elasticsearchを使用してKubernetesクラスタ上で実行されているコンテナやサービスによって生成されたログを収集してインデックス化できます。これにより、問題を特定してトラブルシューティングを行うために、ログを簡単に検索して分析できます。

さらに、Elasticsearchを使用して、メトリクスデータの収集とインデックス作成により、Kubernetesクラスターのパフォーマンスと正常性を監視することができます。これにより、メトリクスデータを視覚化・分析し、クラスターに影響を与える前にトレンドや潜在的な問題を特定できます。

ElasticsearchとKubernetesを統合する複数のオープンソースツールが利用可能で、Fluentd、Logstash、Metricbeatなどがそれにあたります。これらのツールは、Kubernetesからのログとメトリクスデータを収集・転送し、Elasticsearchにインデックス作成・分析のために送ることができます。

最後の考察

Elasticsearchは、強力で多機能な検索および分析エンジンであり、企業や組織が大量のデータを効率的に保存、検索、分析するのに役立ちます。そのスケーラビリティ、速度、正確性は、検索エンジン、ECプラットフォーム、ビジネスインテリジェンスシステムなどのアプリケーションに理想的なツールです。Elasticsearchを使用すれば、開発者はアプリケーションに堅牢な検索および分析機能を組み込むことができ、ユーザーは必要な情報を迅速に取得できます。

このElasticsearchチュートリアルを読んで、Elasticsearchが何であるか、Elasticsearchが何のために使用されるか、Elasticsearchがどのように動作するか、そしてどのようにインストール、設定、実行するかについて理解していただけたと思います。

次の記事もお楽しみに！

Source:
https://dzone.com/articles/how-elasticsearch-works