分片简介
primary shard：主分片，提升系统存储容量，通过主分片将数据分布在所有节点上，主分片可以将一个索引的数据分散在多个数据节点上，从而实现数据存储的水平扩展。主分片数在索引创建的时候指定，后续不能修改，如果需要修改则需要重建索引
replica shard：副本分片，提高数据可用性，一旦主分片丢失，副本分片可以晋升成为主分片。副本分片可以动态调整。如果不设置副本分片，一旦节点出现故障就可能会导致数据丢失。副本分片一定程度上也可以提升读取的吞吐量
分片本质
分片是Elasticsearch中的最小工作单元，本质上是一个Lucene Index。在Lucene中，单个倒排索引文件被称为Segment，Segment是自包含且不可变更的，多个Segment汇总在一起称为Lucene Index
当有新文档生成时，会生成新的Segment，查询时会同时查询所有Segment，并且对结果汇总，Lucene中有一个文件用来记录所有Segments信息，叫做Commit Point，删除的文档信息，保存在.del文件中
Refresh
将数据从Index Buffer写入Segment，默认1s执行1次(可以通过index.refresh_interval配置)，refresh后数据才能被检索。如果系统有大量的数据写入，则会产生很多Segment。Index Buffer被占满时也会触发refresh操作，默认是JVM的10%
Transaction Log
Segment写入磁盘的过程相对耗时，借助文件系统缓存，refresh时先将Segment写入缓存以开放查询。同时为了保证数据不会丢失，在Index Document时，同时写Transaction Log，高版本开始Transaction Log默认落盘。每个分片有一个Transaction Log，在refresh时，Index Buffer被清空，Transaction Log不会被清空
Flush
Elasticsearch Flush & Lucene Commit：调用refresh，将Index Buffer清空，调用fsync，将缓存中的Segment写入磁盘，清空Transaction Log。默认30分钟一次。Transaction Log占满时也会触发，默认512MB
Merge
定期合并Segment，删除已删除的文档，ES会自动执行，也可以手动使用API执行（POST my_index/_focemerge）
分片设定
主分片数过小，如果该索引增长很快，集群无法通过增加节点实现对这个索引的数据扩展；主分片数设置过大，导致单个Shard容量很小，引发一个节点上有过多分片，影响性能；副本分片数设置过多会降低集群整体的写入性能
案例：设置number_of_shards:3；number_of_replicas:1
故障转移
节点1是Master，节点出现故障后集群重新选举Master节点，Node3上的R0提升为P0，集群变黄，R0和R1分配，集群变绿
补充
倒排索引的不可变性：倒排索引采用Immutable Design，一旦生成就不可改变。
优势：
- 无需考虑并发写文件的问题，避免了锁机制带来的性能问题
- 一旦读入内核的文件系统缓存，便停留在那里，只要文件系统有足够的空间，大部分请求会直接请求内存，不会命中磁盘，提升性能，且缓存容易生成和维护，数据可以被压缩
弊端：
- 如果需要让一个新的文档被搜索，需要重建整个索引
