时间序列数据流 (TSDS)

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时间序列数据流 (TSDS)编辑

时间序列数据流 (TSDS) 将带时间戳的指标数据建模为一个或多个时间序列。

您可以使用 TSDS 更有效地存储指标数据。在我们的基准测试中,存储在 TSDS 中的指标数据使用的磁盘空间比常规数据流少 70%。确切的影响将因数据集而异。

何时使用 TSDS编辑

常规数据流和 TSDS 都可以存储带时间戳的指标数据。仅当您通常以近乎实时的方式和 @timestamp 顺序将指标数据添加到 Elasticsearch 时,才使用 TSDS。

TSDS 仅用于指标数据。对于其他带时间戳的数据(例如日志或跟踪),请使用常规数据流。

与常规数据流的区别编辑

TSDS 的工作方式类似于常规数据流,但有一些关键区别

  • TSDS 的匹配索引模板需要一个包含 index.mode: time_series 选项的 data_stream 对象。此选项启用了大多数与 TSDS 相关的功能。
  • 除了 @timestamp 之外,TSDS 中的每个文档都必须包含一个或多个 维度字段。TSDS 的匹配索引模板必须至少包含一个 keyword 维度的映射。

    TSDS 文档通常还包含一个或多个 指标字段

  • Elasticsearch 为 TSDS 中的每个文档生成一个隐藏的 _tsid 元数据字段。
  • TSDS 使用 时间绑定支持索引 将来自同一时间段的数据存储在同一个支持索引中。
  • TSDS 的匹配索引模板必须包含 index.routing_path 索引设置。TSDS 使用此设置来执行 基于维度的路由
  • TSDS 使用内部 索引排序_tsid@timestamp 对分片段进行排序。
  • TSDS 文档仅支持自动生成的文档 _id 值。对于 TSDS 文档,文档 _id 是文档维度和 @timestamp 的哈希值。TSDS 不支持自定义文档 _id 值。
  • TSDS 使用 合成 _source,因此受到许多 限制

时间序列索引可以包含维度或指标以外的字段。

什么是时间序列?编辑

时间序列是特定实体的一系列观察结果。综合起来,这些观察结果可以让您跟踪实体随时间的变化。例如,时间序列可以跟踪

  • 计算机的 CPU 和磁盘使用情况
  • 股票价格
  • 来自天气传感器的温度和湿度读数。
time series chart
图 3. 绘制为图形的天气传感器读数时间序列

在 TSDS 中,每个 Elasticsearch 文档代表特定时间序列中的一个观察结果或数据点。尽管 TSDS 可以包含多个时间序列,但一个文档只能属于一个时间序列。时间序列不能跨越多个数据流。

维度编辑

维度是字段名称和值的组合,用于标识文档的时间序列。在大多数情况下,维度描述了您正在测量的实体的某些方面。例如,与同一个天气传感器相关的文档可能始终具有相同的 sensor_idlocation 值。

TSDS 文档由其时间序列和时间戳唯一标识,两者都用于生成文档 _id。因此,具有相同维度和相同时间戳的两个文档被视为重复项。当您使用 _bulk 端点将文档添加到 TSDS 时,具有相同时间戳和维度的第二个文档将覆盖第一个文档。当您使用 PUT /<target>/_create/<_id> 格式添加单个文档并且已经存在具有相同 _id 的文档时,将生成错误。

您可以使用布尔值 time_series_dimension 映射参数将字段标记为维度。以下字段类型支持 time_series_dimension 参数

对于扁平化字段,请使用 time_series_dimensions 参数将字段数组配置为维度。有关详细信息,请参阅 flattened

指标编辑

指标是包含数值测量值的字段,以及基于这些测量值的聚合和/或下采样值。虽然不是必需的,但 TSDS 中的文档通常包含一个或多个指标字段。

指标与维度的不同之处在于,维度通常保持不变,而指标预计会随着时间的推移而变化,即使很少或缓慢变化。

要将字段标记为指标,您必须使用 time_series_metric 映射参数指定指标类型。以下字段类型支持 time_series_metric 参数

接受的指标类型因字段类型而异

time_series_metric 的有效值
counter

一个累积指标,仅单调递增或重置为 0(零)。例如,错误计数或已完成任务数。

计数器字段具有额外的语义,因为它表示累积计数器。这与 rate 聚合配合良好,因为可以从累积单调递增的计数器推导出速率。但是,许多聚合(例如 sum)计算的结果对于计数器字段没有意义,因为它具有累积性。

只有数值和 aggregate_metric_double 字段支持 counter 指标类型。

由于计数器字段的累积性,以下聚合得到支持,并且预计将使用 counter 字段提供有意义的结果:ratehistogramrangeminmaxtop_metricsvariable_width_histogram。为了防止现有集成和自定义仪表板出现问题,我们还允许以下聚合,即使结果对于计数器可能毫无意义:avgbox plotcardinalityextended statsmedian absolute deviationpercentile rankspercentilesstatssumvalue count

gauge

表示可以任意增加或减少的单个数值的指标。例如,温度或可用磁盘空间。

只有数值和 aggregate_metric_double 字段支持 gauge 指标类型。

null(默认)
不是时间序列指标。

时间序列模式编辑

TSDS 的匹配索引模板必须包含一个带有 index_mode: time_series 选项的 data_stream 对象。此选项可确保 TSDS 创建的支持索引的 index.mode 设置为 time_series。此设置在支持索引中启用了大多数与 TSDS 相关的功能。

如果您将现有数据流转换为 TSDS,则只有在转换后创建的支持索引的 index.modetime_series。您无法更改现有支持索引的 index.mode

_tsid 元数据字段编辑

当您将文档添加到 TSDS 时,Elasticsearch 会自动为该文档生成一个 _tsid 元数据字段。_tsid 是一个包含文档维度的对象。具有相同 _tsid 的同一 TSDS 中的文档属于同一个时间序列。

_tsid 字段不可查询或更新。您也无法使用 获取文档 请求检索文档的 _tsid。但是,您可以在聚合中使用 _tsid 字段,并使用 fields 参数 在搜索中检索 _tsid 值。

不应依赖 _tsid 字段的格式。它可能会因版本而异。

时间绑定索引编辑

在 TSDS 中,每个支持索引(包括最新的支持索引)都具有一系列可接受的 @timestamp 值。此范围由 index.time_series.start_timeindex.time_series.end_time 索引设置定义。

当您将文档添加到 TSDS 时,Elasticsearch 会根据其 @timestamp 值将文档添加到相应的支持索引。因此,TSDS 可以将文档添加到任何可以接收写入的 TSDS 支持索引。即使该索引不是最新的支持索引,也是如此。

time bound indices

某些 ILM 操作会将源索引标记为只读,或期望索引不再被主动写入以提供良好的性能。这些操作包括: - 删除 - 降采样 - 强制合并 - 只读 - 可搜索快照 - 收缩 在接受写入的上限时间(由 index.time_series.end_time 索引设置表示)过去之前,索引生命周期管理 不会 继续执行这些操作。

如果没有后备索引可以接受文档的 @timestamp 值,Elasticsearch 将拒绝该文档。

Elasticsearch 会在索引创建和滚动过程中自动配置 index.time_series.start_timeindex.time_series.end_time 设置。

前瞻时间编辑

使用 index.look_ahead_time 索引设置来配置您可以将文档添加到索引的时间范围。当您为 TSDS 创建新的写入索引时,Elasticsearch 会将索引的 index.time_series.end_time 值计算为

当前时间 + index.look_ahead_time

在时间序列轮询间隔(通过 time_series.poll_interval 设置控制)时,Elasticsearch 会检查写入索引是否已满足其索引生命周期策略中的滚动条件。如果没有,Elasticsearch 会刷新 当前时间 值,并将写入索引的 index.time_series.end_time 更新为

当前时间 + index.look_ahead_time + time_series.poll_interval

此过程会一直持续到写入索引滚动为止。当索引滚动时,Elasticsearch 会为该索引设置最终的 index.time_series.end_time 值。此值与新写入索引的 index.time_series.start_time 相邻。这确保了相邻后备索引的 @timestamp 范围始终相邻但不重叠。

回溯时间编辑

使用 index.look_back_time 索引设置来配置您可以将文档添加到索引的过去时间范围。当您为 TSDS 创建数据流时,Elasticsearch 会将索引的 index.time_series.start_time 值计算为

当前时间 - index.look_back_time

此设置仅在创建数据流时使用,并控制第一个后备索引的 index.time_series.start_time 索引设置。配置此索引设置对于接受 @timestamp 字段值早于 2 小时(index.look_back_time 默认值)的文档非常有用。

添加数据的可接受时间范围编辑

TSDS 旨在提取当前指标数据。首次创建 TSDS 时,初始后备索引具有

  • index.time_series.start_time 值设置为 当前时间 - index.look_ahead_time
  • index.time_series.end_time 值设置为 当前时间 + index.look_ahead_time

只有属于该范围的数据才能被索引。

您可以使用 获取数据流 API 来检查写入任何 TSDS 的可接受时间范围。

基于维度的路由编辑

在每个 TSDS 后备索引中,Elasticsearch 使用 index.routing_path 索引设置将具有相同维度的文档路由到相同的碎片。

当您为 TSDS 创建匹配的索引模板时,必须在 index.routing_path 设置中指定一个或多个维度。TSDS 中的每个文档都必须包含一个或多个与 index.routing_path 设置匹配的维度。

index.routing_path 设置中的维度必须是普通的 keyword 字段。index.routing_path 设置接受通配符模式(例如 dim.*),并且可以动态匹配新字段。但是,Elasticsearch 将拒绝任何添加与 index.routing_path 值匹配的脚本化、运行时或非维度、非 keyword 字段的映射更新。

TSDS 文档不支持自定义 _routing 值。同样,您不能在 TSDS 的映射中要求 _routing 值。

索引排序编辑

Elasticsearch 使用 压缩算法 来压缩重复值。当重复值存储在彼此附近时(在同一个索引中、同一个碎片上以及同一个碎片段中并排存储),这种压缩效果最佳。

大多数时间序列数据都包含重复值。维度在同一个时间序列的文档中重复出现。时间序列的指标值也可能随着时间的推移缓慢变化。

在内部,每个 TSDS 后备索引都使用 索引排序_tsid@timestamp 对其碎片段进行排序。这使得这些重复值更有可能存储在彼此附近,从而实现更好的压缩。TSDS 不支持任何 index.sort.* 索引设置。

下一步是什么?编辑

现在您已经了解了基础知识,您可以 创建 TSDS将现有数据流转换为 TSDS