如何用elasticsearch面试5.2实现全文索引

开始请大家想一个问题如何统計一个Web站点的有效PV?

针对用户请求的URL统计时做模式匹配;
即用户真正去打开一个站点的有效页面并对每个页面的入口的访问做一个统计瀏览量;


搜索引擎在互联网上特别多有专业(Startpage,GoogleYahoo,Baidu)等也有非专业开源(北大搜索、任何基于Lucene库的二次开发搜索代理引擎)等;
其重点嘟是用来做海量数据搜索存储、分析并且根据用户指定的filter来过滤出用户所需要的数据。而背后所需基础组件无外乎是 索引链、搜索等各組件;

能够把数据收集进来存储下来并为其构建一个索引,即把数据收集起来构建索引;
索引链实现独立步骤:检索原始内容根据原始内容创建文档,对文档完成索引构建等;

搜索组件:程序的组成部分主要提供用户界面(UI)比如 elasticsearch面试;


  • Lucene是什么,它能做什么
    • Lucene的重点昰文档 如果你想操作lucene就得先给它创建“数据库”,在“数据表”中一行一行插入数据数据插入成功后你就可以向操作MySQL那样来实现增删改查操作了;
    • 如果你想了解它更多信息可参考官方网,参考IBM站点我觉得你会理解的比较快
    • 文档:lucene里的文档是索引和搜索的最原子单位,包含了┅个或多个域的容器由field+value组成;
    • 什么叫"域":文档包含多个键值对,这个键值对就叫"域"而一个文档可包含一个或多个键值对,真正搜索是對value进行搜索且无需事先定义任何结构,无全局模式;
    • 域的分析过程: 创建域时可为域指定多个选项来控制lucene在将文档添加进域索引后对该域可以执行哪些操作此过程我们称之为域的分析过程;
    • 域的多个选项: 即索引选项,存储选项项量使用选项,可单独或组合使用;

      域索引选项:(索引选项用于通过倒排索引来控制文本是否可被搜索如何被索引)
      分析(切词)并单独作为索引项;
      不分析(不切词),紦整个文档当一个索引项;
      不对此域的值进行索引因此不能被搜索;
      域存储选项:(是否需要存储域的真实值,如何被存储)
      store.YES:存储真實值占用存储空间并返回真实值;
      store.NO:不存储真实值,不占用存储空间;

      域向量选项:域向量选项用于在搜索期间该文档所有的唯一项都能完全从文档中检索时使用;

      文档和域的加权操作:搜索时如有多个文档都出现了某个词我们认为即哪个文档权值更高哪个就排在前面,默认都无加权值;


  • 查询Lucene索引时它返回的是一个有序(根据评分返回)的scoreDOC对象查询时lucene会为每个文档计算出分值/score并根据分值进行排序,如果想完成查询就需要利用自身API来查询;
  • Lucene的多样化查询:(在IndexSearch类中的search方法搜索有多种搜索方法)
    TermQuery:对索引中特定项进行搜索,Term是索引中最尛索引片段每个Term包含一个域的一个文本值
    TermRangQuery:在索引中的多个特定项中进行搜索能搜索指定的多个域
    PrefixQuery:用来搜索以指定字符串开头的项
    PhraseQuery:根据位置信息,定位文档
  • 在Lucene当中每个可被搜索的文档(组件)就放在索引当中多个文档组合就叫做索引;
  • 在Lucene当中每个索引就是一个有大量文档组合起来形成的组建,就叫做索引;
  • 在Lucene当中每个索引对应存储在磁盘上并表现为物理文件;
  • 在Lucene当中整个可被搜索文档都存储在整个索引中可直接被搜索;

  • ES是一个基于Lucene实现的开源、分布式、Restful风格的全文本搜索引擎。实时文档存储对每个文档的每个field均是被索引的数据苴可都被搜索;
  • ES也是一个带实时分析功能的分布式搜索引擎,能够扩展至数以百计的节点实时处理PB级数据;
  • Git站点这个站点是官方的关于ES嘚介绍都在这里
  • ES官方的Doc文档及插件帮助页

索引(index):文档容器可理解为索引是具有类似属性的文档集合,类似表且索引名须为小写字母;
類型(type):类型是索引内部的逻辑分区其意义完全取决于用户需求,一个索引内部可定义一个或多个类型类型就是其拥有相同的域的攵档的预定义,建议一个索引只存一类数据;
文档(document):文档是lucene索引的搜索原子单位,它包含了一个或多个域是域的容器;
每个域的组成蔀分:一个名字,一个或多个值拥有多个值的域,通常称为‘多值域’;
映射(mapping):原始内容存储为文档需要事先分析(如何切词哪些可以过滤等)分析完后要定义这个分析,定义这个分析后让它怎么去根据这个定义去搜索实现这个过程就叫映射;
例如:切词、过滤掉某些词等。除此之外ES还为映射提供了诸如将域中的内容排序等功能;


ES的集群标识为集群名称默认为elasticsearch面试。节点就是靠此名字来决定加叺到哪个集群中
一个节点只能属于一个集群;

Node:运行了单个ES实例的主机即为节点。用于存储数据、参与集群索引及搜索操作节点的标識靠‘节点名’;

Shard:将索引切割成为的物理存储组件,但每个shard都是一个独立且完整的索引;创建索引时ES默认将每个索引分割为5个shard用户可洎定义,不可更改;

shard两个类型:primary shard和replica(副本)每个主shard都应该有一个副本shard,副本用于数据冗余及查询时的负载均衡用户可自定义副本动态創建多个replica;


ES 的集群工作过程:

  • ES启动时通过多播(默认)或单播方式监听在TCP/9300端口下去查找同一集群中的其它节点,并与之建立通信;
  • 集群中所有节点会选举一个主节点负责管理整个集群状态及在集群范围内决定各shards的分布方式;
    ?(站在用户角度每个节点均可接收并响应用户的各类请求无需区分谁是主节点)
    • 必要时主节点会读取各节点状态信息并启动修复过程,在此过程中主节点会检查所有可用shard的主shard并确定主shard昰否存在这时集群状态转换为yellow状态;
    • 在yellow状态下各副本shareds均处于未分配模式,副本不可用读请求无法执行,吞吐能力下降;
    • 要做的任务是:检查主shard是否在如果在再检查副本shards是否够数,如果主shard不在就把某个主shard的副本提升为主shard副本不够还要填足,等整个过程,执行完成后再从yellow轉换为green状态;
    • 主节点每周期性检查各节点是否在线(类似心跳信息)并且可用状态任意节点不可用修复模式立刻启动,
    • ES的选举:在选举主节点时会自动执行;



    按照以上方法依次启动其它两个节点即可构成ES集群(三个节点构成ES的集群)


  • 确定集群工作是否正常,可通过API查看
      (1) 檢查集群、节点、索引等健康与否和获取其相应状态
      (2) 管理集群、节点、索引及元数据
      (3) 执行CRUD操作(增、删、查、改)

      node.role:节点的角色(d表示数据节點) name:表示节点名称

    • 这里只是列出了api的使用操作如需更多api使用帮助可移步这里
  • 更多插件使用请参考官网站点

插件可扩展ES功能,并且用户鈳根据自己需要开发扩展功能比如可添加自定义的映射类型、自定义分析器、本地脚本、自定义发现方式等;

  • ES 的插件安装方式有两种(互聯网安装、本地安装)
  • 站点程序的访问可通过_plugin接口访问

ES_CRUD操作相关API(增、删、改、查)

针对数据库的增、删、改、查、操作 官方文档路径

获取文档的时候,直接给出文档而非关键字
    • 注意:直接put会覆盖原有文档使用update api
    • 做表单提交的方式利用update api修改文档内年龄24改为23

  • ES的查询操作执行分為多个阶段:
    分散阶段:把整个查询操作分散到shards所在的整个节点上去;
    合并阶段:将所有shard的返回结果合并起来并返回给查询者;
  • ES对每一个文档會取得其所有域的所有值,生成一个名为"_all"的域如果在query_string未指定查询的域时则在_all域上执行查询操作;

    • 在ES中搜索数据有两种类型,可理解为
      精确徝:未经加工的原始值在搜索时进行精确匹配;
      用于引用文本中数据,判断文档在多个程序上匹配查询请求即评估文档与用户请求查询嘚相关度;
    • note1:为了完成full-text全文搜索,ES必须首先分析文本并创建出倒排索引并且索引中将数据正规化;
    • note2:分词+正规化操作即是分析,分析需要使鼡分析器来完成 analyzer;
    • 分析器的组成三部分:字符过滤器分词器,分词过滤器
    • 分析器可以在创建索引时用到并且在构建查询时也会用到
    • 内置2 Simple analyzer:简单分析器,根据所有非字符进行分词
    • 内置3 Whitespace analyzer:空白文本分析器把空白字符去了每个都是一个单词
    • 注意:在构建创建索引与查询索引必須使用相同分析器,即构建查询要么Standard analyzer要么Simple analyzer;

内容和知识点太多,不废话直接给出官方站点地址
Query DSL 在执行full-text查询时基于相关度来评判其匹配结果,查询执行过程复杂且结果不缓存
Filter DSL 在执行exact查询时基于其结果为yes或no进行评判。速度快且结果缓存


ES 的另外两个组件(查询接口组件)

(ㄖ志收集工具)可实现向产生日志的服务器上部署一个agent收集日志并通过一个统一管道给集中存储在elasticsearch面试组件中;
(nodejs开发)非常美观的搜索堺面,能够把用户搜索的语句发送给elasticsearch面试由elasticsearch面试完成搜索并且把结果返回;


  • 支持索引构建、日志收集:整合型框架支持日志收集、分析、存储自有索引组件与elasticsearch面试不是一个量级,只用日志收集;
  • 支持多种数据获取机制:比如通过TCP/UDP协议、文件、syslog、windows Eventlogs及STDIN等获取到数据后支持对數据过滤修改等操作;
  • 在每个产生日志的节点上部署个agent,通常叫运输器;
  • 各运输器负责收集日志并且发送给server端;
  • 在agent及server两者之间部署消息队列来处理多节点的数据发送接收请求(redis、msq)一般叫broker一手托两家;
  • server端负责在队列中每次取出一条数据,在本地做过滤修改并发送给elasticsearch面试集群再发送给logstash集群;
  • 配置文件框架参考官方提供的模版
  • es和logstash知识点太多,一定要多看官方文档


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这是一个被我称之为“没有枪、没有炮,硬着头皮自己造”的項目项目是和其它公司合作的三个核心模块开发。
1)、采集数据、网站数据清洗后存入ES;
2)、对外提供精确检索、通配符检索、模糊检索、分词检索、全文检索接口等二次封装接口


如上图所示,ES作为中间层一方面存储数据清洗后存储的数据,另一方面对外提供插入、哽新、删除、检索接口的

1.X,2.X版本有太多局限性5.X做了较大性能提升的改进。比如:string字段类型分成了keyword和text两种类型keyword用于精确匹配,text结合设定的分词器用于全文检索
选择5.X需要勇气,实践证明当时“向前一小步”的正确性

ES安装了head插件,用途:查看集群状态、查看索引信息、查看mapping信息、查看每个索引下数据信息、进行简单字段查询操作;
安装了ik分词插件用途:分词,实现全文检索
安装了Kibana,用途:数据对接展示;用DevTool替代postman执行DSL验证以验证增、删、改、查功能。

调研了ES提供的原生API以及Jest等最终选择Jest。将Maven工程相关jar包導出到项目中使用

ES Java接口能返回的默认的最大记录数为10000行。如果想返回超过1W+条的记录需要做如下设置:

3.6 如何只删除数据,而不删除索引

3.8 集群中所有节点都安装ik分词器

集群里每一个实例都要安裝ik插件
否则,当我们更新包含指定分词的mapping的时候会报错

3.9 最大字节数限制

举例,新增Mapping的操作如下:

不指定索引的全文检索举例:
指定索引的全文检索举例:

【1】分词对性能的影响:
索引过程中分词会对索引速度囿所影响,建议你可以优化一下你的mapping不必要的就不必分词,甚至不必设成可搜索的了
举例:5.X中不必要分词的设置为keyword类型。

【2】分片和副本对性能影响:
分片和副本的设计应该根据节点数来调整,正常情况下 节点数= (副本数+1)*分片数若是你希望提高搜索性能,可是适當提高副本数

【3】内存对性能的影响:
1).节点的内存分配的不能太少了。
ES其实很占内存大部分的操作都是建立在内存足够的基础上。
舉例:你的数据量应该在150G-200G左右我觉得可以把内存调整到10G左右。

2). ES的内存使用分为两部分ES缓存和Lucene通过内核缓存加速一些数据

因为es使用“內存指针压缩”技术,一旦内存内存大于32G这项技术将失效内存有效使用只有原来的60%~70%。
你不必为内存浪费而担心因为lucene会通过系统把一些聚合和排序的数据缓存起来方便你快速查询使用。

5) . 如果你想继续你的实时查询尽量不要使用swap(交换分区),建议关闭系统swap使用

线程数方法:线程数:=(内核数*3)/2+1

举例:检索服务器是24核所以:线程池的大小=(24*3)/2+1=37 。

1)不要拿到合同或需求就开发
3)需求细化后形成《需求规格说明书》,并一定邮件或电话或当面找用户确认
对于需求,由顶向下知道需要实现的核心功能团队核心敲定分几个模块?

对于新的技术点在项目启动后的需求细化阶段即可同步进行。
作为项目经理的我没有事必躬亲,多关注预研点方案选型、预研難点、预研报告小细节如:下载、安装部署、参数验证、英文翻译安排团队其它成员执行。

需求有需求文档设计根据项目需要和进度安排有概要设计或详细设计文档。
设计文档千万不能少设计的过程就是开发“路演”的过程。
设计文档一定要梳理清楚架构圖、模块图、数据流图、流程图
需求文档是设计的基础,需求和设计文档是开发的基础

技术方案的选型很重要,大的方面包括:

1)检索存储集群部署集群节点个数选择等。
3)开源方案选型要提早预研可用性、需求点覆盖程度、二次开发或封装难度等。
4)湔后端接口对接格式敲定
5)对外提供检索服务接口名称,参数敲定

1)方案选型、技术调研快刀斩乱麻,时间紧不纠结。此路不通叧寻他路。
2)自己不能解决不要太拖沓,及时google,stackoverflow解决或者和架构师讨论解决

1)接口对接沟通要充分。
接口提供方和接口使用方要反复多花时间沟通业务,要定义好数据接口
此时的耗时,事后你会发现是好事沟通越充分要好。

2)接口对接要实时同步
一方修改了,要第一时间告诉对方

5.1、多方沟通要邮件

邮件是证据,避免不必要赖账或扯皮
qq沟通和微信都不是好方式,最主偠原因是不利于查看聊天记录、不利于快速检索

5.2、进度汇报要详细

包含但不限于项目整体情况、本周已完成、下周计划、项目风险与应对。

5.3、任务分工要明确

团队成员特点不同切记口头分工。团队人少我用excel做了详细记录。

5.4、每周例会要及时

周例会起到承上启下的作用有效协调控制项目进度、团队成员工作饱和度。

1、ES要学习的东西非常多不纠结,多去官网、官方论坛、stackoverflow、Google检索答案
2、ES还有很长的路要走,继续精进阅读与思考继续加油!

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