谈Elasticsearch原理

IT那活儿发布于2023-01-11 13:20 / 1885人阅读

谈Elasticsearch原理

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前言

大家都知道，ES是一个基于restful web接口并且构建在Apache Lucene之上的开源分布式搜索引擎。

今天在某乎上看到一篇关于Elasticsearch（以下简称ES）原理的介绍，感觉非常有意思，在这里和大家一起分享一下。

01

倒排索引思想

引申是说出带“前”的诗句，很多人都会想不起来有哪些诗句，但是如果让说出静夜思这首诗的内容，很多人都会脱口而出“床前明月光…”，但是为什么都会的诗句换一种问法就说不出来了呢，原来是我们的脑子里没有建立“倒排索引”。

平时大家背诗都是先记录诗名、作者然后是诗句的内容，这就是我们脑子里建立的“索引”。

但是让说出带“前”字的诗句，由于没有索引，你只能遍历脑海中所有诗词，当你的脑海中诗词量大的时候，就很难在短时间内得到结果了。

那么什么是倒排索引呢？

倒排索引又叫反向索引，比如这样建立索引。

如果这样建立索引,那么让说出带“前”的诗句，就能很快想到。这就是倒排索引，以诗句中的一些关键字作为索引，来找到诗句。

02

搜索引擎原理

但是，可能大家会产生一个疑问，静夜思这首诗，总共有20个字，那么这20个字都可以作为关键字来建立索引。

本来正向只有一个索引，反向确有20个索引，数据量会增加很多。

那么怎么办呢？

这就说涉及到了数据压缩，在建立反向索引的时候不需要索引倒诗句，只需要索引到诗名就行。比如这么建立索引：

value不存诗句改存诗名，数据量会少很多。通过关键字来建立反向索引，这种搜索引擎的原理和某度、某歌有些类似。都是根据一个内容来找到想要的文章。只不过某度、某歌流程稍复杂，多了网页爬取、停顿词过滤等。

网页爬取就是所谓的爬虫，停顿次过滤是指如“的”、“而”之类的本身没有多大意义的词，建立索引的时候就不需要考虑他们了，相当于所谓的“分词”。

搜索引擎都是对文章进行分词后，再按关键词建立倒排索引。

03

ES数据存储原理

有人要问了，我自己怎么实现一个搜索引擎呢，业界其实已经有“轮子”了，有一个叫Lucene的库，用它就可以很方便的建立倒排索引。

但是 Lucene 还是一个库，必须要懂一点搜索引擎原理的人才能用的好，所以后来又有人基于 Lucene 进行封装，写出了 ES。

ES将对搜索引擎的操作都封装成了restful的api,通过http请求就能对其进行操作。同时还考虑了海量数据，实现了分布式，是一个可以存海量数据的分布式搜索引擎。

那么数据怎么存储到ES里的呢，通过下图的比较，以加深大家对ES的认识。

比如一首诗，有诗题、作者、朝代、字数、诗内容等字段，那么首先，我们可以建立一个名叫 Poems 的索引，然后创建一个名叫 Poem 的类型，类型是通过 Mapping 来定义每个字段的类型。

比如诗题、作者、朝代都是 Keyword 类型，诗内容是 Text 类型，而字数是 Integer 类型，最后就是把数据组织成 Json 格式存放进去了。

类型相当于表结构的描述，文档以json格式描述一行数据。

04

ES分布式原理

ES中的数据是怎么进行分布式存储的呢？

其实，ES是会对数据进行切分，同时每个分片会保存多个副本，其原因和 HDFS 是一样的，都是为了保证分布式环境下的高可用。

因此，ES也是master-slave架构的，在ES中，节点是对等的，节点间会通过自己的一些规则选取集群的 Master，Master 会负责集群状态信息的改变，并同步给其他节点。

比如建立一个索引，请求先发送到mater,mater建立索引后，讲集群状态同步到slave。

注意，只有建立索引和类型需要经过 Master，数据的写入有一个简单的 Routing 规则，可以 Route 到集群中的任意节点，所以数据写入压力是分散在整个集群的。

本文作者：叶绪瑞

本文来源：IT那活儿（上海新炬王翦团队）

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