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SpringCloud:初识ES(ElasticSearch)

Mr.D.Chuang 2024-02-29 原文

1.1.了解ESElasticSearch

1.1.1.ElasticSearch的作用

ElasticSearch是一款非常强大的开源搜索引擎,具备非常多强大功能,可以帮助我们从海量数据中快速找到需要的内容

例如:

  • GitHub搜索代码

  • 在百度搜索答案

1.1.2.ELK技术栈

ElasticSearch结合kibanaLogstashBeats,也就是elastic stackELK)。被广泛应用在日志数据分析、实时监控等领域:

ElasticSearchelastic stack的核心,负责存储、搜索、分析数据。

1.1.3.ElasticSearchlucene

ElasticSearch底层是基于lucene来实现的。

Lucene是一个Java语言的搜索引擎类库,是Apache公司的顶级项目,由DougCutting1999年研发。官网地址:https://lucene.apache.org/

Lucene的优势:

  • 易扩展

  • 高性能(基于排序索引)

Lucene的缺点:

  • 只限于java语言开发

  • 学习曲线陡峭

  • 不支持水平扩展

ElasticSearch的发展历史:

  • 2004Shay Banon基于Lucene开发了Compass
  • 2010Shay Banon重写了Compass,取名为Elasticsearch

相对于LuceneElasticSearch具备下列优势:

  • 支持分布式,可水平扩展

  • 提供Restful接口,可被任何语言调用

1.1.4.为什么不是其他搜索技术?

目前比较知名的搜索引擎技术排名:

虽然在早期,Apache Solr是最主要的搜索引擎技术,但随着发展ElasticSearch已经渐渐超越了Solr,独占鳌头:

1.1.5.总结

什么是ElasticSearch

  • 一个开源的分布式搜索引擎,可以用来实现搜索、日志统计、分析、系统监控等功能

什么是elastic stackELK)?

  • 是以ElasticSearch为核心的技术栈,包括beatsLogstashkibanaElasticSearch

什么是Lucene

  • Apache的开源搜索引擎类库,提供了搜索引擎的核心API

1.2.倒排索引

倒排索引的概念是基于MySQL这样的正向索引而言的。

1.2.1.正向索引

那么什么是正向索引呢?例如给下表(tb_goods)中的id创建索引:

如果是根据id查询,那么直接走索引,查询速度非常快。

但如果是基于title做模糊查询,只能是逐行扫描数据,流程如下:

1)用户搜索数据,条件是title符合"%手机%"

2)逐行获取数据,比如id1的数据

3)判断数据中的title是否符合用户搜索条件

4)如果符合则放入结果集,不符合则丢弃。回到步骤1

逐行扫描,也就是全表扫描,随着数据量增加,其查询效率也会越来越低。当数据量达到数百万时,就是一场灾难。

1.2.2.倒排索引

倒排索引中有两个非常重要的概念:

  • 文档(Document):用来搜索的数据,其中的每一条数据就是一个文档。例如一个网页、一个商品信息
  • 词条(Term):对文档数据或用户搜索数据,利用某种算法分词,得到的具备含义的词语就是词条。例如:我是中国人,就可以分为:我、是、中国人、中国、国人这样的几个词条

创建倒排索引是对正向索引的一种特殊处理,流程如下:

  • 将每一个文档的数据利用算法分词,得到一个个词条
  • 创建表,每行数据包括词条、词条所在文档id、位置等信息
  • 因为词条唯一性,可以给词条创建索引,例如hash表结构索引

如图:

倒排索引的搜索流程如下(以搜索“华为手机”为例):

1)用户输入条件"华为手机"进行搜索。

2)对用户输入内容分词,得到词条:华为手机

3)拿着词条在倒排索引中查找,可以得到包含词条的文档id123

4)拿着文档id到正向索引中查找具体文档。

如图:

虽然要先查询倒排索引,再查询倒排索引,但是无论是词条、还是文档id都建立了索引,查询速度非常快!无需全表扫描。

1.2.3.正向和倒排

那么为什么一个叫做正向索引,一个叫做倒排索引呢?

  • 正向索引是最传统的,根据id索引的方式。但根据词条查询时,必须先逐条获取每个文档,然后判断文档中是否包含所需要的词条,是根据文档找词条的过程

  • 倒排索引则相反,是先找到用户要搜索的词条,根据词条得到保护词条的文档的id,然后根据id获取文档。是根据词条找文档的过程

是不是恰好反过来了?

那么两者方式的优缺点是什么呢?

正向索引

  • 优点:
    • 可以给多个字段创建索引
    • 根据索引字段搜索、排序速度非常快
  • 缺点:
    • 根据非索引字段,或者索引字段中的部分词条查找时,只能全表扫描。

倒排索引

  • 优点:
    • 根据词条搜索、模糊搜索时,速度非常快
  • 缺点:
    • 只能给词条创建索引,而不是字段
    • 无法根据字段做排序

1.3.ES的一些概念

ElasticSearch中有很多独有的概念,与mysql中略有差别,但也有相似之处。

1.3.1.文档和字段

ElasticSearch是面向 文档(Document 存储的,可以是数据库中的一条商品数据,一个订单信息。文档数据会被序列化为json格式后存储在ElasticSearch中:

Json文档中往往包含很多的字段(Field,类似于数据库中的列。

1.3.2.索引和映射

索引(Index,就是相同类型的文档的集合。

例如:

  • 所有用户文档,就可以组织在一起,称为用户的索引;
  • 所有商品的文档,可以组织在一起,称为商品的索引;
  • 所有订单的文档,可以组织在一起,称为订单的索引;

因此,我们可以把索引当做是数据库中的表。

数据库的表会有约束信息,用来定义表的结构、字段的名称、类型等信息。因此,索引库中就有映射(mapping,是索引中文档的字段约束信息,类似表的结构约束。

1.3.3.MySQLElasticSearch

我们统一的把MySQLElasticSearch的概念做一下对比:

MySQLElasticSearch说明
TableIndex索引(index),就是文档的集合,类似数据库的表(table
RowDocument文档(Document),就是一条条的数据,类似数据库中的行(Row),文档都是JSON格式
ColumnField字段(Field),就是JSON文档中的字段,类似数据库中的列(Column
SchemaMappingMapping(映射)是索引中文档的约束,例如字段类型约束。类似数据库的表结构(Schema
SQLDSLDSLElasticSearch提供的JSON风格的请求语句,用来操作ElasticSearch,实现CRUD

是不是说,我们用了ElasticSearch就不再需要MySQL了呢?

并不是如此,两者各自有自己的擅长支出:

  • Mysql:擅长事务类型操作,可以确保数据的安全和一致性

  • ElasticSearch:擅长海量数据的搜索、分析、计算

因此在企业中,往往是两者结合使用:

  • 对安全性要求较高的写操作,使用MySQL实现
  • 对查询性能要求较高的搜索需求,使用ElasticSearch实现
  • 两者再基于某种方式,实现数据的同步,保证一致性

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