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搜索引擎

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目的与范围

本文档提供了现代后端系统中使用的搜索引擎技术的技术概述。它涵盖了搜索引擎的原理、核心组件以及流行的实现，如 Lucene、Elasticsearch、Solr 和 Sphinx。有关通常与搜索引擎协同工作的大数据处理系统的更多信息，请参阅大数据处理。

搜索引擎简介

搜索引擎是专门的信息检索系统，旨在帮助用户从大量的文档或记录集合中查找相关数据。在后端架构中，搜索引擎提供传统数据库无法有效支持的快速、可伸缩和功能丰富的搜索功能。

后端系统中搜索引擎的主要特点

  • 具有高级语言处理能力的全文本搜索
  • 多面导航和过滤
  • 相关性评分和排名
  • 针对大型数据集的水平可伸缩性
  • 近实时索引和搜索
  • 支持结构化、半结构化和非结构化数据

来源：README.md:1456-1458

搜索引擎原理

倒排索引

大多数搜索引擎底层的基础数据结构是倒排索引，它将术语映射到包含它们的文档。

来源：README.md:1457

搜索过程流程

来源：README.md:1457-1458

主要搜索引擎技术

搜索引擎技术层级

来源：README.md:1459-1472

搜索引擎技术比较

功能LuceneElasticsearchSolrSphinx
类型库分布式搜索服务器搜索服务器搜索服务器
语言JavaJava（基于 Lucene 构建）Java（基于 Lucene 构建）C++
可扩展性不适用（库）高度可伸缩，原生集群通过 SolrCloud 实现可伸缩中等可伸缩性
配置编程方式REST API，JSONXML 文件，管理界面配置文件
用例自定义搜索应用日志分析、全文本搜索、指标分析文档/内容搜索、电子商务SQL 集成、轻量级部署
实时索引有限是是有限
模式编程方式动态或显式必需（传统）必填

来源：README.md:1459-1471

Lucene

Apache Lucene 是一个用 Java 编写的高性能、功能齐全的文本搜索引擎库。它是 Elasticsearch 和 Solr 的构建基础。

主要功能

  • 核心索引和搜索技术
  • 强大、准确、高效的搜索算法
  • 跨平台解决方案
  • 评分算法（TF/IDF）
  • 带有特定语言处理器的文本分析

典型用例

Lucene 通常嵌入到需要搜索功能的应用程序中，而不是作为独立服务使用。

来源：README.md:1459-1460

Elasticsearch

Elasticsearch 是一个基于 Lucene 构建的分布式、RESTful 搜索和分析引擎。它专为水平可伸缩性、可靠性和易于管理而设计。

架构组件

主要功能

  • 分布式高可用搜索引擎
  • 支持索引的多租户
  • HTTP RESTful API 和 JSON 文档
  • 高级查询功能
  • 近实时搜索和分析
  • 易于水平伸缩

典型用例

  • 应用搜索
  • 网站搜索
  • 企业搜索
  • 日志记录和日志分析
  • 基础设施指标和容器监控
  • 应用性能监控
  • 地理空间数据分析和安全分析

来源：README.md:1462-1465

Solr

Apache Solr 是一个基于 Lucene 构建的企业级搜索平台。它提供分布式索引、复制、负载均衡查询以及自动化故障转移和恢复。

主要功能

  • 广泛的 REST API
  • 用于分布式索引和搜索的 SolrCloud
  • 外部配置而非编码
  • 广泛的管理界面
  • 高级全文本搜索功能
  • 近实时索引
  • 全面的管理界面
  • 高度可伸缩且容错

典型用例

  • 文档/内容搜索
  • 电子商务产品搜索
  • 地理/位置搜索
  • 多面导航系统
  • 自动建议和拼写检查功能

来源：README.md:1467-1468

Sphinx

Sphinx 是一个专门为与 SQL 数据库集成而设计的全文本搜索引擎。与基于 Lucene 的解决方案不同，Sphinx 用 C++ 编写，可以与数据库系统一起使用。

主要功能

  • 紧密的 SQL 数据库集成
  • 高索引和搜索性能
  • 丰富强大的全文本搜索功能
  • 轻量级占用
  • 支持 MySQL、PostgreSQL 和其他数据库

典型用例

  • 数据库文本搜索增强
  • 需要快速、轻量级搜索的应用程序
  • 传统系统搜索增强

来源：README.md:1471-1472

后端架构中的集成

系统架构中的搜索引擎

集成模式

模式描述用例
直接集成应用程序直接与搜索引擎交互具有基本搜索需求的简单应用程序
微服务专用搜索服务封装搜索引擎搜索是核心功能的复杂系统
索引服务独立服务管理数据同步到搜索引擎具有复杂数据模型或高更新量的系统
搜索网关API 网关将搜索请求路由到搜索引擎具有多个客户端的分布式系统

来源：README.md:1456-1471，数据存储和处理层级图

总结

搜索引擎是现代后端架构中的关键组件，能够对大量数据进行高效的文本搜索和分析。主要的搜索引擎技术（Lucene、Elasticsearch、Solr 和 Sphinx）在功能、复杂性和集成方法上提供了不同的权衡。搜索引擎的选择取决于具体需求，例如规模、查询复杂性、集成需求和管理开销。