全文搜索引擎ElasticSearch入门教程

    xiaoxiao2022-05-22  199

    全文搜索 属于最常见的需求,开源的 ElasticSearch (以下简称 Elastic)是目前全文搜索引擎的首选。

    它可以快速地储存、搜索和分析海量数据。维基百科、Stack Overflow、Github 都采用它。

    Elastic 的底层是开源库 Lucene 。但是,你没法直接用 Lucene,必须自己写代码去调用它的接口。Elastic 是 Lucene 的封装,提供了 REST API 的操作接口,开箱即用。

    本文从零开始,讲解如何使用 Elastic 搭建自己的全文搜索引擎。每一步都有详细的说明,大家跟着做就能学会。

    一、安装

    Elastic 需要 Java 8 环境。如果你的机器还没安装 Java,可以参考 这篇文章 ,注意要保证环境变量 JAVA_HOME 正确设置。

    安装完 Java,就可以跟着 官方文档 安装 Elastic。直接下载压缩包比较简单。

    $ wget https://artifacts.elastic.co/downloads/elasticsearch/elasticsearch-5.5.1.zip  $ unzip elasticsearch-5.5.1.zip  $ cd elasticsearch-5.5.1/ 

    接着,进入解压后的目录,运行下面的命令,启动 Elastic。

    $ ./bin/elasticsearch 

    如果这时 报错 "max virtual memory areas vm.max map count [65530] is too low",要运行下面的命令。

    $ sudo sysctl -w vm.max_map_count=262144 

    如果一切正常,Elastic 就会在默认的9200端口运行。这时,打开另一个命令行窗口,请求该端口,会得到说明信息。

    $ curl localhost:9200  {   "name" : "atntrTf",   "cluster_name" : "elasticsearch",   "cluster_uuid" : "tf9250XhQ6ee4h7YI11anA",   "version" : {     "number" : "5.5.1",     "build_hash" : "19c13d0",     "build_date" : "2017-07-18T20:44:24.823Z",     "build_snapshot" : false,     "lucene_version" : "6.6.0"   },   "tagline" : "You Know, for Search" } 

    上面代码中,请求9200端口,Elastic 返回一个 JSON 对象,包含当前节点、集群、版本等信息。

    按下 Ctrl + C,Elastic 就会停止运行。

    默认情况下,Elastic 只允许本机访问,如果需要远程访问,可以修改 Elastic 安装目录的 config/elasticsearch.yml 文件,去掉 network.host 的注释,将它的值改成 0.0.0.0 ,然后重新启动 Elastic。

    network.host: 0.0.0.0 

    上面代码中,设成 0.0.0.0 让任何人都可以访问。线上服务不要这样设置,要设成具体的 IP。

    二、基本概念

    2.1 Node 与 Cluster

    Elastic 本质上是一个分布式数据库,允许多台服务器协同工作,每台服务器可以运行多个 Elastic 实例。

    单个 Elastic 实例称为一个节点(node)。一组节点构成一个集群(cluster)。

    2.2 Index

    Elastic 会索引所有字段,经过处理后写入一个反向索引(Inverted Index)。查找数据的时候,直接查找该索引。

    所以,Elastic 数据管理的顶层单位就叫做 Index(索引)。它是单个数据库的同义词。每个 Index (即数据库)的名字必须是小写。

    下面的命令可以查看当前节点的所有 Index。

    $ curl -X GET 'http://localhost:9200/_cat/indices?v' 

    2.3 Document

    Index 里面单条的记录称为 Document(文档)。许多条 Document 构成了一个 Index。

    Document 使用 JSON 格式表示,下面是一个例子。

    {   "user""张三",   "title""工程师",   "desc""数据库管理" } 

    同一个 Index 里面的 Document,不要求有相同的结构(scheme),但是最好保持相同,这样有利于提高搜索效率。

    2.4 Type

    Document 可以分组,比如 weather 这个 Index 里面,可以按城市分组(北京和上海),也可以按气候分组(晴天和雨天)。这种分组就叫做 Type,它是虚拟的逻辑分组,用来过滤 Document。

    不同的 Type 应该有相似的结构(schema),举例来说, id 字段不能在这个组是字符串,在另一个组是数值。这是与关系型数据库的表的 一个区别 。性质完全不同的数据(比如 products 和 logs )应该存成两个 Index,而不是一个 Index 里面的两个 Type(虽然可以做到)。

    下面的命令可以列出每个 Index 所包含的 Type。

    $ curl 'localhost:9200/_mapping?pretty=true' 

    根据 规划 ,Elastic 6.x 版只允许每个 Index 包含一个 Type,7.x 版将会彻底移除 Type。

    三、新建和删除 Index

    新建 Index,可以直接向 Elastic 服务器发出 PUT 请求。下面的例子是新建一个名叫 weather 的 Index。

    $ curl -X PUT 'localhost:9200/weather' 

    服务器返回一个 JSON 对象,里面的 acknowledged 字段表示操作成功。

    {   "acknowledged":true,   "shards_acknowledged":true } 

    然后,我们发出 DELETE 请求,删除这个 Index。

    $ curl -X DELETE 'localhost:9200/weather' 

    四、中文分词设置

    首先,安装中文分词插件。这里使用的是 ik ,也可以考虑其他插件(比如 smartcn )。

    $ ./bin/elasticsearch-plugin install https://github.com/medcl/elasticsearch-analysis-ik/releases/download/v5.5.1/elasticsearch-analysis-ik-5.5.1.zip 

    上面代码安装的是5.5.1版的插件,与 Elastic 5.5.1 配合使用。

    接着,重新启动 Elastic,就会自动加载这个新安装的插件。

    然后,新建一个 Index,指定需要分词的字段。这一步根据数据结构而异,下面的命令只针对本文。基本上,凡是需要搜索的中文字段,都要单独设置一下。

    $ curl -X PUT 'localhost:9200/accounts' -d ' {   "mappings": {     "person": {       "properties": {         "user": {           "type""text",           "analyzer""ik_max_word",           "search_analyzer""ik_max_word"         },         "title": {           "type""text",           "analyzer""ik_max_word",           "search_analyzer""ik_max_word"         },         "desc": {           "type""text",           "analyzer""ik_max_word",           "search_analyzer""ik_max_word"         }       }     }   } }' 

    上面代码中,首先新建一个名称为 accounts 的 Index,里面有一个名称为 person 的 Type。 person 有三个字段。

    usertitledesc

    这三个字段都是中文,而且类型都是文本(text),所以需要指定中文分词器,不能使用默认的英文分词器。

    Elastic 的分词器称为 analyzer 。我们对每个字段指定分词器。

    "user": {   "type""text",   "analyzer""ik_max_word",   "search_analyzer""ik_max_word" } 

    上面代码中, analyzer 是字段文本的分词器, search_analyzer 是搜索词的分词器。 ik_max_word 分词器是插件 ik 提供的,可以对文本进行最大数量的分词。

    五、数据操作

    5.1 新增记录

    向指定的 /Index/Type 发送 PUT 请求,就可以在 Index 里面新增一条记录。比如,向 /accounts/person 发送请求,就可以新增一条人员记录。

    $ curl -X PUT 'localhost:9200/accounts/person/1' -d ' {   "user""张三",   "title""工程师",   "desc""数据库管理" }' 

    服务器返回的 JSON 对象,会给出 Index、Type、Id、Version 等信息。

    {   "_index":"accounts",   "_type":"person",   "_id":"1",   "_version":1,   "result":"created",   "_shards":{"total":2,"successful":1,"failed":0},   "created":true } 

    如果你仔细看,会发现请求路径是 /accounts/person/1 ,最后的 1 是该条记录的 Id。它不一定是数字,任意字符串(比如 abc )都可以。

    新增记录的时候,也可以不指定 Id,这时要改成 POST 请求。

    $ curl -X POST 'localhost:9200/accounts/person' -d ' {   "user""李四",   "title""工程师",   "desc""系统管理" }' 

    上面代码中,向 /accounts/person 发出一个 POST 请求,添加一个记录。这时,服务器返回的 JSON 对象里面, _id 字段就是一个随机字符串。

    {   "_index":"accounts",   "_type":"person",   "_id":"AV3qGfrC6jMbsbXb6k1p",   "_version":1,   "result":"created",   "_shards":{"total":2,"successful":1,"failed":0},   "created":true } 

    注意,如果没有先创建 Index(这个例子是 accounts ),直接执行上面的命令,Elastic 也不会报错,而是直接生成指定的 Index。所以,打字的时候要小心,不要写错 Index 的名称。

    5.2 查看记录

    向 /Index/Type/Id 发出 GET 请求,就可以查看这条记录。

    $ curl 'localhost:9200/accounts/person/1?pretty=true' 

    上面代码请求查看 /accounts/person/1 这条记录,URL 的参数 pretty=true 表示以易读的格式返回。

    返回的数据中, found 字段表示查询成功, _source 字段返回原始记录。

    {   "_index" : "accounts",   "_type" : "person",   "_id" : "1",   "_version" : 1,   "found" : true,   "_source" : {     "user" : "张三",     "title" : "工程师",     "desc" : "数据库管理"   } } 

    如果 Id 不正确,就查不到数据, found 字段就是 false 。

    $ curl 'localhost:9200/weather/beijing/abc?pretty=true'  {   "_index" : "weather",   "_type" : "beijing",   "_id" : "abc",   "found" : false } 

    5.3 删除记录

    删除记录就是发出 DELETE 请求。

    $ curl -X DELETE 'localhost:9200/accounts/person/1' 

    这里先不要删除这条记录,后面还要用到。

    5.4 更新记录

    更新记录就是使用 PUT 请求,重新发送一次数据。

    $ curl -X PUT 'localhost:9200/accounts/person/1' -d ' {     "user" : "张三",     "title" : "工程师",     "desc" : "数据库管理,软件开发" }'   {   "_index":"accounts",   "_type":"person",   "_id":"1",   "_version":2,   "result":"updated",   "_shards":{"total":2,"successful":1,"failed":0},   "created":false } 

    上面代码中,我们将原始数据从"数据库管理"改成"数据库管理,软件开发"。 返回结果里面,有几个字段发生了变化。

    "_version" : 2,  "result" : "updated""created" : false 

    可以看到,记录的 Id 没变,但是版本(version)从 1 变成 2 ,操作类型(result)从 created 变成 updated , created 字段变成 false ,因为这次不是新建记录。

    六、数据查询

    6.1 返回所有记录

    使用 GET 方法,直接请求 /Index/Type/_search ,就会返回所有记录。

    $ curl 'localhost:9200/accounts/person/_search'  {   "took":2,   "timed_out":false,   "_shards":{"total":5,"successful":5,"failed":0},   "hits":{     "total":2,     "max_score":1.0,     "hits":[       {         "_index":"accounts",         "_type":"person",         "_id":"AV3qGfrC6jMbsbXb6k1p",         "_score":1.0,         "_source": {           "user""李四",           "title""工程师",           "desc""系统管理"         }       },       {         "_index":"accounts",         "_type":"person",         "_id":"1",         "_score":1.0,         "_source": {           "user" : "张三",           "title" : "工程师",           "desc" : "数据库管理,软件开发"         }       }     ]   } } 

    上面代码中,返回结果的 took 字段表示该操作的耗时(单位为毫秒), timed_out 字段表示是否超时, hits 字段表示命中的记录,里面子字段的含义如下。

    total :返回记录数,本例是2条。max_score :最高的匹配程度,本例是 1.0 。hits :返回的记录组成的数组。

    返回的记录中,每条记录都有一个 _score 字段,表示匹配的程序,默认是按照这个字段降序排列。

    6.2 全文搜索

    Elastic 的查询非常特别,使用自己的 查询语法 ,要求 GET 请求带有数据体。

    $ curl 'localhost:9200/accounts/person/_search'  -d ' {   "query" : { "match" : { "desc" : "软件" }} }' 

    上面代码使用 Match 查询 ,指定的匹配条件是 desc 字段里面包含"软件"这个词。返回结果如下。

    {   "took":3,   "timed_out":false,   "_shards":{"total":5,"successful":5,"failed":0},   "hits":{     "total":1,     "max_score":0.28582606,     "hits":[       {         "_index":"accounts",         "_type":"person",         "_id":"1",         "_score":0.28582606,         "_source": {           "user" : "张三",           "title" : "工程师",           "desc" : "数据库管理,软件开发"         }       }     ]   } } 

    Elastic 默认一次返回10条结果,可以通过 size 字段改变这个设置。

    $ curl 'localhost:9200/accounts/person/_search'  -d ' {   "query" : { "match" : { "desc" : "管理" }},   "size": 1 }' 

    上面代码指定,每次只返回一条结果。

    还可以通过 from 字段,指定位移。

    $ curl 'localhost:9200/accounts/person/_search'  -d ' {   "query" : { "match" : { "desc" : "管理" }},   "from": 1,   "size": 1 }' 

    上面代码指定,从位置1开始(默认是从位置0开始),只返回一条结果。

    6.3 逻辑运算

    如果有多个搜索关键字, Elastic 认为它们是 or 关系。

    $ curl 'localhost:9200/accounts/person/_search'  -d ' {   "query" : { "match" : { "desc" : "软件 系统" }} }' 

    上面代码搜索的是 软件 or 系统 。

    如果要执行多个关键词的 and 搜索,必须使用 布尔查询 。

    $ curl 'localhost:9200/accounts/person/_search'  -d ' {   "query": {     "bool": {       "must": [         { "match": { "desc""软件" } },         { "match": { "desc""系统" } }       ]     }   } }' 

    七、参考链接

    ElasticSearch 官方手册

    A Practical Introduction to Elasticsearch

    作者:佚名

    来源:51CTO

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