ES集群是主從模式的，其啟動的過程主要包括主Master選舉，集群元數據選舉，索引主分片選取和副本分片選取。其主要過程如下：
1 Master選舉
集群啟動的第一件事就是選取Master節點，選取的時間點為當集群啟動的備選master節點過半時，開始集群的選舉，這一點和zookeeper是類似的。例如集群有7個節點，有5個節點設置了node.master:true 當這5個備選節點中有超過discovery.zen.minimum_master_nodes（避免腦裂該值應該是半數已上）個節點啟動時，就可以開始選舉主節點。當主節點得票超過半數后，當前節點被選擇為主節點。
2 元數據選舉（恢復）
主節點確定之后，主節點會向所有的節點詢問元數據信息，當收到的元數據過半之后，對比元數據的版本號將版本號最大的元數據作為最新的元數據，並將元數據廣播到集群中。這里的過半指的是候選元數據節點。因為只有這兩個節點可以持久化元數據到磁盤。這里涉及到三個參數：
- gateway.excepted_nodes:預期節點數，當加入集群的節點數大於該值時即可開始恢復元數據。
- gateway.recovery_after_time:在叨叨預計節點數之前等待的最長時間，如果在該時間段內，集群還未達到預期節點數，則元數據也開始恢復。默認值為5min
- gateway.recovery_after_nodes:只要加入集群的節點數量達到當前配置數量則開始恢復元數據。
元數據類型
- MetaData(集群級)，主要存儲clusterID,settings,templates;
- IndexMetaData(索引級)，主要存儲numberOfShards,mappings；
- ShardStateMetaData(分片級)，主要存儲version,indexUUID,primary。
集群在持久化時不會保存哪個分片位於哪個節點上，這些信息是在在集群元數據和索引元數據恢復完成后，發布一個異步的任務來確定去完成構建路由表的過程。
3 選取分片
在元數據選舉完成后，開始數據分片的選擇。ES為了保證數據的高可用，設計了分片及副本分片，作為准備模式。
3.1 選取主分片
對於主分片，應選取集群中的最新分片。在ES5.X之前，Master會詢問其他節點關於分片的信息，這種情況下，Master節點在短時間內會接收到節點數*分片數的信息，然后宣群每個分片最新的信息，這樣在短時間內，傳輸的數據量交到，在ES5.X之后，ES為每個分片設置了一個shardUUID，並在元數據中保存着哪個分片是主分片。因為ES寫的順序是先寫主分片，然后並發寫副本分片，這樣的機制保證了主分片的數據是最新的。因此元數據記錄的最新主分片即為重啟后的主分片。在重新啟動時，主分片所在的節點可能無法正常啟動，這時候會在in-sync列表里選取一個分片作為主分片。
3.2 選取副本分片
主分片分配完成后，分片匯總信息中的其他分片作為副本分片，如果還不夠，則說明有的分片所在的節點已經無法啟動，這時候集群會在其他節點重新分配副本分片。ES並沒有強制要求相同分片的副本不能再同一個節點分配。而kafka則有這樣的要求。
4 分片恢復
在分片分配完成后，則開始了分片數據的恢復。
4.1 主分片恢復
主分片的恢復不會等到副本分片全部選取之后才開始。他是一個獨立的過程。主分片需要恢復的原因是在上此次關機或者集群異常退出時，有些數據可能還沒有刷盤。每次刷盤都會記錄一個syncid，tranlog需要重放syncid后的寫操作。並簡歷Lucene索引。
4.2 副本分片恢復
副本分片恢復是一個較為復雜的流程，這個流程經過了多次的修改，這個修改的過程與Redis的主從復制面臨着同樣的問題，解決思想也比較相似。
4.2.1 初始版本
初始版本分為兩個階段：
- phase1：副本節點向主節點發送請求復制，這時候主節點會將已刷盤的數據制作快照，並將快照發送到副本節點。同時在translog上加鎖，為了保留在恢復的過程中執行的寫操作。
- phase2：將translog做快照，快照中包括從phase1開始，到執行translog過程中新增的索引數據，將這些translog回放。
這個版本的恢復存在的問題是，不管副本分片之前有無數據都需要復制主分片的所有數據。當數據量較大時，phase1需要執行很長時間，這回帶來兩個問題：
- 不必要的數據傳輸，如果副本分片之前存在大部分數據，或者整體的數據，phase1的數據不需要進行。
- phase1如果執行時間較長，這時候主節點的translog由於被鎖住，長時間不能刷盤，translog無法被清理。
4.2.2 最終版本
基於已上的不足，副本的恢復經過，視圖版本，將translog分成多個文件，進化到最終的基於序列號的最終版本。分片在每次刷盤是都會記錄當前分片刷盤的sequenceNumber。副本在恢復時會將自己的sequenceNumber發送給主分片，如果sequenceNumber在translog中，則直接使用translog恢復，否則才制作phase1中的快照。
4.2.3 值覆蓋問題解決
當副本分片執行完phase1后就可以接收集群的寫入請求了。這時候會存在一個問題，恢復過程中舊值被新值覆蓋的問題。例如文檔ID為docId的值剛開始為4。這個值在translog中，主副本分片都沒有來及刷盤服務器重啟了，當phase1執行完之后，集群接收到請求將docId設置為4，這時候如果副本分片先執行了修改值，然后重放translog。這時候docId的值就會被覆蓋為3。
ES引入了版本號來解決這個問題。版本號由主分片分配，當發現存在舊版本數據覆蓋新版本數據時，會放棄覆蓋來解決這個問題。