Elasticsearch 入门

所谓搜索引擎

搜索程序一般由索引链及搜索组件组成。
索引链功能的实现需要按照几个独立的步骤依次完成：检索原始内容、根据原始内容来创建对应的文档、对创建的文档进行索引。
搜索组件用于接收用户的查询请求并返回相应结果，一般由用户接口、构建可编程查询语句的方法、查询语句执行引擎及结果展示组件组成。

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著名的开源程序Lucene是为索引组件，它提供了搜索程序的核心索引和搜索模块，例如图中的Index及下面的部分；而ElasticSearch则更像一款搜索组件，它利用Lucene进行文档索引，并向用户提供搜索组件，例如Index上面的部分。二者结合起来组成了一个完整的搜索引擎。

索引组件

索引是一种数据结构，它允许对存储在其中的单词进行快速随机访问。当需要从大量文本中快速检索文本目标时，必须首先将文本内容转换成能够进行快速搜索的格式，以建立针对文本的索引数据结构，此即为索引过程。

它通常由逻辑上互不相关的几个步骤组成。

• 获取内容

  过网络爬虫或蜘蛛程序等来搜集及界定需要索引的内容。Lucene并不提供任何获取内容的组件，因此，需要由其它应用程序负责完成这一功能，例如著名的开源爬虫程序Solr、Nutch、Grub及Aperture等。必要时，还可以自行开发相关程序以高效获取自有的特定环境中的数据。获取到的内容需要建立为小数据块，即文档(Document)。

• 建立文档

  获取的原始内容需要转换成专用部件(文档)才能供搜索引擎使用。

  一般来说，一个网页、一个PDF文档、一封邮件或一条日志信息可以作为一个文档。文档由带“值(Value)”的“域(Field)”组成，例如标题(Title)、正文(body)、摘要(abstract)、作者(Author)和链接(url)等。不过，二进制格式的文档处理起来要麻烦一些，例如PDF文件。

  对于建立文档的过程来说有一个常见操作：向单个的文档和域中插入加权值，以便在搜索结果中对其进行排序。权值可在索引操作前静态生成，也可在搜索期间才动态生成。权值决定了其搜索相关度。

• 文档分析

  搜索引擎不能直接对文本进行索引，确切地说，必须首先将文本分割成一系列被称为语汇单元(token)的独立原子元素，此过程即为文档分析。每个token大致能与自然语言中的“单词”对应起来，文档分析就是用于确定文档中的文本域如何分割成token序列。

  此即为切词，或分词。

  文档分析中要解决的问题包括如何处理连接一体的各个单词、是否需要语法修正(例如原始内容存在错别字)、是否需要向原始token中插入同义词(例如laptop和notebook)、是否需要将大写字符统一转换为小写字符，以及是否将单数和复数格式的单词合并成同一个token等。这通常需要词干分析器等来完成此类工作，Lucene提供了大量内嵌的分析器，也支持用户自定义分析器，甚至联合Lucene的token工具和过滤器创建自定义的分析链。

• 文档索引

  在索引步骤中，文档将被加入到索引列表。事实上，Lucene为此仅提供了一个非常简单的API，而后自行内生地完成了此步骤的所有功能。

搜索组件

索引处理就是从索引中查找单词，从而找到包含该单词的文档的过程。搜索质量主要由查准率(Precision)和查全率(Recall)两个指标进行衡量。查准率用来衡量搜索系列过滤非相关文档的能力，而查全率用来衡量搜索系统查找相关文档的能力。
另外，除了快速搜索大量文本和搜索速度之后，搜索过程还涉及到了许多其它问题，例如单项查询、多项查询、短语查询、通配符查询、结果ranking和排序，以及友好的查询输入方式等。这些问题的解决，通常需要多个组件协作完成。

• 用户搜索界面
• 建立查询
• 搜索查询
• 结果展示

Elasticsearch 基本概念

• 索引(Index)

  ES将数据存储于一个或多个索引中，索引是具有类似特性的文档的集合。类比传统的关系型数据库领域来说，索引相当于SQL中的一个数据库，或者一个数据存储方案(schema)。索引由其名称(必须为全小写字符)进行标识，并通过引用此名称完成文档的创建、搜索、更新及删除操作。一个ES集群中可以按需创建任意数目的索引。

• 类型(Type)

  类型是索引内部的逻辑分区(category/partition)，然而其意义完全取决于用户需求。因此，一个索引内部可定义一个或多个类型(type)。一般来说，类型就是为那些拥有相同的域的文档做的预定义。例如，在索引中，可以定义一个用于存储用户数据的类型，一个存储日志数据的类型，以及一个存储评论数据的类型。类比传统的关系型数据库领域来说，类型相当于“表”。

  PS: ES 6.0.0 及以后的版本，一个index只能有一个type Removal of mapping types

• 文档(Document)

  文档是Lucene索引和搜索的原子单位，它是包含了一个或多个域的容器，基于JSON格式进行表示。文档由一个或多个域组成，每个域拥有一个名字及一个或多个值，有多个值的域通常称为“多值域”。每个文档可以存储不同的域集，但同一类型下的文档至应该有某种程度上的相似之处。

  

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• 映射(Mapping)

  ES中，所有的文档在存储之前都要首先进行分析。用户可根据需要定义如何将文本分割成token、哪些token应该被过滤掉，以及哪些文本需要进行额外处理等等。另外，ES还提供了额外功能，例如将域中的内容按需排序。事实上，ES也能自动根据其值确定域的类型。

• 节点(Node)

  运行了单个实例的ES主机称为节点，它是集群的一个成员，可以存储数据、参与集群索引及搜索操作。类似于集群，节点靠其名称进行标识，默认为启动时自动生成的随机Marvel字符名称。用户可以按需要自定义任何希望使用的名称，但出于管理的目的，此名称应该尽可能有较好的识别性。节点通过为其配置的ES集群名称确定其所要加入的集群。

• 分片(Shared)、副本(Replica)

  ES的“分片(shard)”机制可将一个索引内部的数据分布地存储于多个节点，它通过将一个索引切分为多个底层物理的Lucene索引完成索引数据的分割存储功能，这每一个物理的Lucene索引称为一个分片(shard)。每个分片其内部都是一个全功能且独立的索引，因此可由集群中的任何主机存储。创建索引时，用户可指定其分片的数量，默认数量为5个。
  Shard有两种类型：primary和replica，即主shard及副本shard。Primary shard用于文档存储，每个新的索引会自动创建5个Primary shard，当然此数量可在索引创建之前通过配置自行定义，不过，一旦创建完成，其Primary shard的数量将不可更改。Replica shard是Primary Shard的副本，用于冗余数据及提高搜索性能。每个Primary shard默认配置了一个Replica shard，但也可以配置多个，且其数量可动态更改。ES会根据需要自动增加或减少这些Replica shard的数量。
  ES集群可由多个节点组成，各Shard分布式地存储于这些节点上。
  ES可自动在节点间按需要移动shard，例如增加节点或节点故障时。简而言之，分片实现了集群的分布式存储，而副本实现了其分布式处理及冗余功能。

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ElasticSearch的RESTful API通过tcp协议的9200端口提供，可通过任何趁手的客户端工具与此接口进行交互，这其中包括最为流行的curl。curl与ElasticSearch交互的通用请求格式如下面所示。

curl -X ':///?' -d ''
VERB：HTTP协议的请求方法，常用的有GET、POST、PUT、HEAD以及DELETE；
PROTOCOL：协议类型，http或https；
HOST：ES集群中的任一主机的主机名；
PORT：ES服务监听的端口，默认为9200；
QUERY_STRING：查询参数，例如?pretty表示使用易读的JSON格式输出；
BODY：JSON格式的请求主体；

curl 'http://localhost:9200/?pretty'  

与ElasticSearch集群交互时，其输出数据均为JSON格式，多数情况下，此格式的易读性较差。cat API会在交互时以类似于Linux上cat命令的格式对结果进行逐行输出，因此有着较JSON好些的可读性。调用cat API仅需要向“_cat”资源发起GET请求即可。具体使用方法请查阅官方文档。