【Elasticsearch运维系列】Elasticsearch7.12.1启动指定版本JDK：你学废了吗？

一、背景

一套生ES集群，版本为7.12.1，近期频繁告警，频繁出现索引分片异常，索引状态异常，导致应用无法正常写入ES，另外，也经常出现节点掉问题。通过分析相关ES日志，显示和当前JAVA GC有关。当前ES曾经过升级，从ES 6升级到ES 7,在ES应用服务器上除了部署ES本身，还部署运行了其它应用进程。为了方便JAVA管理，ES和其它应用都使用了相同的JDK，版本为1.8.0_202。而ES 7 在启动时会提示建议使用 JDK 11及以后版本。

因为采用JDK 1.8，GC垃圾回收还采用的是CMS方式，如下所示：
[root@localhost ~]# java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep Use.*GC.*=.*true
     bool UseAdaptiveSizeDecayMajorGCCost           = true                                {product}
     bool UseGCOverheadLimit                        = true                                {product}
     bool UseMaximumCompactionOnSystemGC            = true                                {product}
     bool UseParallelGC                            := true                                {product}
     bool UseParallelOldGC                          = true                                {product}
java version "1.8.0_202"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_202-b08)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.202-b08, mixed mode)

当前JDK 1.8的JAVA_HOME是配置在/etc/profile文件中，作为全局变量使用的，如下所示：
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_221
export ES_JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_221
export PATH=$ES_JAVA_HOME/bin:$PATH
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
export JAVA8_HOME=/opt/lib/jdk1.8.0_202
CLASSPATH=/opt/lib/jdk1.8.0_202/lib
JDK_HOME=/opt/lib/jdk1.8.0_202
JAVA_HOME=/opt/lib/jdk1.8.0_202
PATH=/opt/lib/jdk1.8.0_202/bin:/opt/lib/jdk1.8.0_202/jre/bin:$PATH
export CLASSPATH JAVA_HOME JDK_HOME PATH
在和研发等相关人员分析沟通近期问题后，建议将ES采用自带的JDK，并将GC垃圾回收调整为 G1GC，并且对JDK的调整不能影响到当前ES服务器上的其它应用对原JDK 1.8版本的使用。

当前ES启动后信息如下：

二、测试过程

如何调整ES使用指定的JDK版本启动呢，我查询了相关资料，显示可以修改/bin/elasticsearch文件，在该文件中加入指定的JAVA_HOME，于是按照相关文档，我在测试环境上进行了验证，测试环境版本和生产版本相同。

为方便修改和管理，我将ES自带的JDK目录拷贝到了当前用户家目录下，如下所示：
cp -a /home/esuser/deploy/elasticsearch-7.12.1-9300/jdk /home/esuser/OpenJDK16

对 /home/esuser/deploy/elasticsearch-7.12.1-9300/bin/elasticsearch文件进行修改，修改后的内容如下：
#!/bin/bash

#配置指定的JDK
export ES_HOME=/home/esuser/OpenJDK16
export PATH=$ES_HOME/bin:$PATH

#添加对JDK的判断
if [ -x "$ES_HOME/bin/java" ]; then
    JAVA="/home/esuser/jdk/bin/java"
else
    JAVA=`which java`
fi

source "`dirname "$0"`"/elasticsearch-env

CHECK_KEYSTORE=truepwd
DAEMONIZE=false
for option in "$@"; do
  case "$option" in
    -h|--help|-V|--version)
      CHECK_KEYSTORE=false
      ;;
    -d|--daemonize)
      DAEMONIZE=true
      ;;
  esac
done

if [ -z "$ES_TMPDIR" ]; then
  ES_TMPDIR=`"$JAVA" "$XSHARE" -cp "$ES_CLASSPATH" org.elasticsearch.tools.launchers.TempDirectory`
fi

unset KEYSTORE_PASSWORD
KEYSTORE_PASSWORD=
if [[ $CHECK_KEYSTORE = true ]] \
    && bin/elasticsearch-keystore has-passwd --silent
then
  if ! read -s -r -p "Elasticsearch keystore password: " KEYSTORE_PASSWORD ; then
    echo "Failed to read keystore password on console" 1>&2
    exit 1
  fi
fi

# 确保传递正确的两个参数到JvmOptionsParser
ES_JAVA_OPTS=`export ES_TMPDIR; "$JAVA" "$XSHARE" -cp "$ES_CLASSPATH" org.elasticsearch.tools.launchers.JvmOptionsParser "$ES_PATH_CONF" "$ES_HOME/plugins"`

# manual parsing to find out, if process should be detached
if [[ $DAEMONIZE = false ]]; then
  exec \
    "$JAVA" \
    "$XSHARE" \
    $ES_JAVA_OPTS \
    -Des.path.home="$ES_HOME" \
    -Des.path.conf="$ES_PATH_CONF" \
    -Des.distribution.flavor="$ES_DISTRIBUTION_FLAVOR" \
    -Des.distribution.type="$ES_DISTRIBUTION_TYPE" \
    -Des.bundled_jdk="$ES_BUNDLED_JDK" \
    -cp "$ES_CLASSPATH" \
    org.elasticsearch.bootstrap.Elasticsearch \
    "$@" <<<"$KEYSTORE_PASSWORD"
else
  exec \
    "$JAVA" \
    "$XSHARE" \
    $ES_JAVA_OPTS \
    -Des.path.home="$ES_HOME" \
    -Des.path.conf="$ES_PATH_CONF" \
    -Des.distribution.flavor="$ES_DISTRIBUTION_FLAVOR" \
    -Des.distribution.type="$ES_DISTRIBUTION_TYPE" \
    -Des.bundled_jdk="$ES_BUNDLED_JDK" \
    -cp "$ES_CLASSPATH" \
    org.elasticsearch.bootstrap.Elasticsearch \
    "$@" \
    <<<"$KEYSTORE_PASSWORD" &
  retval=$?
  pid=$!
  [ $retval -eq 0 ] || exit $retval
  if [ ! -z "$ES_STARTUP_SLEEP_TIME" ]; then
    sleep $ES_STARTUP_SLEEP_TIME
  fi
  if ! ps -p $pid > /dev/null ; then
    exit 1
  fi
  exit 0
fi

exit $?

修改后，我在前台测试启动elasticsearch，elasticsearch启动后，我通过ps -ef|grep java查看了ES所使用的jdk，发现并未使用/home/esuser/jdk/bin/java，而是使用了 /home/esuser/deploy/elasticsearch-7.12.1-9300/jdk/bin/java,不符合我的要求，如下所示：
[esuser@xsky-node1 ~]$ ps -ef|grep java
esuser    8570 31437 99 16:10 pts/0    00:01:21 /home/esuser/deploy/elasticsearch-7.12.1-9300/jdk/bin/java -Xshare:auto -Des.networkaddress.cache.ttl=60 -Des.networkaddress.cache.negative.ttl=10 -XX:+AlwaysPreTouch -Xss1m -Djava.awt.headless=true -Dfile.encoding=UTF-8 -Djna.nosys=true -XX:-OmitStackTraceInFastThrow -XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages -Dio.netty.noUnsafe=true -Dio.netty.noKeySetOptimization=true -Dio.netty.recycler.maxCapacityPerThread=0 -Dio.netty.allocator.numDirectArenas=0 -Dlog4j.shutdownHookEnabled=false -Dlog4j2.disable.jmx=true -Djava.locale.providers=SPI,COMPAT --add-opens=java.base/java.io=ALL-UNNAMED -Xms8g -Xmx8g -XX:+UseG1GC -Des.networkaddress.cache.ttl=60 -Des.networkaddress.cache.negative.ttl=10 -XX:+AlwaysPreTouch -Xss1m -Djava.awt.headless=true -Dfile.encoding=UTF-8 -Djna.nosys=true -XX:-OmitStackTraceInFastThrow -Dio.netty.noUnsafe=true -Dio.netty.noKeySetOptimization=true -Dio.netty.recycler.maxCapacityPerThread=0 -Dlog4j.shutdownHookEnabled=false -Dlog4j2.disable.jmx=true -Djava.io.tmpdir=/tmp/elasticsearch-1427292610172092269 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=data -XX:ErrorFile=logs/hs_err_pid%p.log -Xlog:gc*,gc+age=trace,safepoint:file=logs/gc.log:utctime,pid,tags:filecount=32,filesize=64m -Djava.locale.providers=COMPAT -XX:UseAVX=2 -XX:MaxDirectMemorySize=4294967296 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=30 -XX:G1ReservePercent=25 -Des.path.home=/home/esuser/deploy/elasticsearch-7.12.1-9300 -Des.path.conf=/home/esuser/deploy/elasticsearch-7.12.1-9300/config -Des.distribution.flavor=default -Des.distribution.type=tar -Des.bundled_jdk=true -cp /home/esuser/deploy/elasticsearch-7.12.1-9300/lib/* org.elasticsearch.bootstrap.Elasticsearch

根据脚本分析，发现是对环境变量 ES_HOME 的误用，在 Elasticsearch 中，ES_HOME 通常用来指代 Elasticsearch 的安装目录，而不是 JDK 的安装目录。应该使用 ES_JAVA_HOME 来设置 JDK 路径。这应该是导致 JDK 路径不正确的原因。

然后我对上面脚本进行了调整，使用 ES_JAVA_HOME 来设置 JDK 路径。
并确保所有引用 JDK 的地方都使用 ES_JAVA_HOME 而非 ES_HOME。

修改后的bin/elasticsearch脚本如下：
#!/bin/bash

#配置指定的JDK
export ES_JAVA_HOME=/home/esuser/OpenJDK16
export PATH=$ES_JAVA_HOME/bin:$PATH

#添加对JDK判断
if [ -x "$ES_JAVA_HOME/bin/java" ]; then
    JAVA="$ES_JAVA_HOME/bin/java"
else
    JAVA=`which java`
fi

source "`dirname "$0"`"/elasticsearch-env

CHECK_KEYSTORE=true
DAEMONIZE=false
for option in "$@"; do
  case "$option" in
    -h|--help|-V|--version)
      CHECK_KEYSTORE=false
      ;;
    -d|--daemonize)
      DAEMONIZE=true
      ;;
  esac
done

if [ -z "$ES_TMPDIR" ]; then
  ES_TMPDIR=`"$JAVA" "$XSHARE" -cp "$ES_CLASSPATH" org.elasticsearch.tools.launchers.TempDirectory`
fi

unset KEYSTORE_PASSWORD
KEYSTORE_PASSWORD=
if [[ $CHECK_KEYSTORE = true ]] \
    && bin/elasticsearch-keystore has-passwd --silent
then
  if ! read -s -r -p "Elasticsearch keystore password: " KEYSTORE_PASSWORD ; then
    echo "Failed to read keystore password on console" 1>&2
    exit 1
  fi
fi

# 确保传递正确的两个参数到JvmOptionsParser
ES_JAVA_OPTS=`export ES_TMPDIR; "$JAVA" "$XSHARE" -cp "$ES_CLASSPATH" org.elasticsearch.tools.launchers.JvmOptionsParser "$ES_PATH_CONF" "$ES_HOME/plugins"`

# manual parsing to find out, if process should be detached
if [[ $DAEMONIZE = false ]]; then
  exec \
    "$JAVA" \
    "$XSHARE" \
    $ES_JAVA_OPTS \
    -Des.path.home="$ES_HOME" \
    -Des.path.conf="$ES_PATH_CONF" \
    -Des.distribution.flavor="$ES_DISTRIBUTION_FLAVOR" \
    -Des.distribution.type="$ES_DISTRIBUTION_TYPE" \
    -Des.bundled_jdk="$ES_BUNDLED_JDK" \
    -cp "$ES_CLASSPATH" \
    org.elasticsearch.bootstrap.Elasticsearch \
    "$@" <<<"$KEYSTORE_PASSWORD"
else
  exec \
    "$JAVA" \
    "$XSHARE" \
    $ES_JAVA_OPTS \
    -Des.path.home="$ES_HOME" \
    -Des.path.conf="$ES_PATH_CONF" \
    -Des.distribution.flavor="$ES_DISTRIBUTION_FLAVOR" \
    -Des.distribution.type="$ES_DISTRIBUTION_TYPE" \
    -Des.bundled_jdk="$ES_BUNDLED_JDK" \
    -cp "$ES_CLASSPATH" \
    org.elasticsearch.bootstrap.Elasticsearch \
    "$@" \
    <<<"$KEYSTORE_PASSWORD" &
  retval=$?
  pid=$!
  [ $retval -eq 0 ] || exit $retval
  if [ ! -z "$ES_STARTUP_SLEEP_TIME" ]; then
    sleep $ES_STARTUP_SLEEP_TIME
  fi
  if ! ps -p $pid > /dev/null ; then
    exit 1
  fi
  exit 0
fi

exit $?

修改上述脚本后，我再次前台启动elasticsearch验证测试，发现这次采用了我指定的JDK目录 /home/esuser/OpenJDK16，如下所示，红色箭头指向的是其中一个ES节点使用了指定的JDK目录，另一个节点使用了/etc/profile中配置的JAVA_HOME目录

在测试过程中，我对/home/esuser/deploy/elasticsearch-7.12.1-9300/config/下的GC参赛进行了调整，修改了如下参数：
# -XX:+UseConcMarkSweepGC
# -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75
# -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly
将上述参数进行了注释，
然后添加 -XX:+UseG1GC

通过如下命令 /home/esuser/OpenJDK16/bin/java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep Use.*GC.*=.*true，查看到的信息如下：
[esuser@xsky-node1 deploy]$ /home/esuser/OpenJDK16/bin/java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep Use.*GC.*=.*true
     bool UseAdaptiveSizeDecayMajorGCCost          = true                                      {product} {default}
     bool UseDynamicNumberOfGCThreads              = true                                      {product} {default}
     bool UseG1GC                                  = true                                      {product} {ergonomic}
     bool UseGCOverheadLimit                       = true                                      {product} {default}
     bool UseMaximumCompactionOnSystemGC           = true                                      {product} {default}
openjdk version "16" 2021-03-16
OpenJDK Runtime Environment AdoptOpenJDK (build 16+36)
OpenJDK 64-Bit Server VM AdoptOpenJDK (build 16+36, mixed mode, sharing)

和修改前对比，显示已经使用了G1GC垃圾回收，接下来就是要在生产环境上进行验证测试。

{default}
openjdk version “16” 2021-03-16
OpenJDK Runtime Environment AdoptOpenJDK (build 16+36)
OpenJDK 64-Bit Server VM AdoptOpenJDK (build 16+36, mixed mode, sharing)

和修改前对比，显示已经使用了G1GC垃圾回收，接下来就是要在生产环境上进行验证测试。