轻量级搜索引擎-RediSearch

Clickhouse最佳实践

RediSearch 是一个高性能的全文搜索引擎,它可以作为一个 Redis Module(扩展模块)运行在 Redis 服务器上;在2.x之后的版本它不在使用基于RDB的基础数据结构,而是采用了一种全新的文件存储结构对数据进行索引,而且性能上也有了成倍的提升。

RediSearch 主要特性如下:

  • 多字段联合检索
  • 高性能增量索引
  • 提前指定文档可排序字段(由用户在索引时手动提供)
  • 复杂布尔查询
  • 基于管道的查询子句
  • 基于前缀的搜索
  • 支持字段权重设置
  • 自动完成建议(可用于搜索框联想词提示)
  • 精确的短语搜索
  • 在许多语言中基于词干分析的查询扩展
  • 支持自定义评分函数(类似ES的function_score)
  • 将搜索限制到特定的文档字段
  • 数字过滤器和范围
  • 使用 Redis 自己的地理命令进行地理过滤
  • Unicode 支持(需要 UTF-8 字符集)
  • 检索完整的文档内容或只是 ID 的检索
  • 支持文档删除和更新与索引垃圾收集
  • 支持部分更新和条件文档更新
  • 支持拼写纠错
  • 支持高亮显示
  • 支持聚合分析
  • 支持配置停用词和同义词
  • 支持向量存储与KNN检索(重磅)

安装

和前面讲到布隆过滤器的引入方式一样,我们可以使用 RediSearch 官方推荐的 Docker 方式来安装并启动 RediSearch 功能,操作命令如下:

docker run -p 6379:6379 redislabs/redisearch:latest

安装并启动成功,如下图所示:

RediSearch安装成功.png

安装完成之后使用 redis-cli 来检查 RediSearch 模块是否加载成功,使用 Docker 启动 redis-cli,命令如下:

docker exec -it myredis redis-cli

其中“myredis”为 Redis 服务器的名称,执行结果如下:

127.0.0.1:6379> module list
1) 1) "name"
   2) "ft"
   3) "ver"
   4) (integer) 10610

返回数组存在“ft”,表明 RediSearch 模块已经成功加载。

源码方式安装

如果不想使用 Docker,我们也可以使用源码的方式进行安装,安装命令如下:

git clone https://github.com/RedisLabsModules/RediSearch.git
cd RediSearch # 进入模块目录
make all

安装完成之后,可以使用如下命令启动 Redis 并加载 RediSearch 模块,命令如下:

src/redis-server redis.conf --loadmodule ../RediSearch/src/redisearch.so

使用

我们先使用 redis-cli 来对 RediSearch 进行相关的操作。

创建索引和字段

127.0.0.1:6379> ft.create myidx schema title text weight 5.0 desc text
OK

其中“myidx”为索引的ID,此索引包含了两个字段“title”和“desc”,“weight”为权重,默认值为 1.0。

将内容添加到索引

127.0.0.1:6379> ft.add myidx doc1 1.0 fields title "He urged her to study English" desc "good idea"
OK

其中“doc1”为文档 ID(docid),“1.0”为评分(score)。

根据关键查询

127.0.0.1:6379> ft.search myidx "english" limit 0 10
1) (integer) 1
2) "doc1"
3) 1) "title"
   2) "He urged her to study English"
   3) "desc"
   4) "good idea"

可以看出我们使用 title 字段中的关键字“english”查询出了一条满足查询条件的数据。

中文搜索

首先我们需要先给索引中,添加一条中文数据,执行命令如下:

127.0.0.1:6379> ft.add myidx doc2 1.0 language "chinese" fields title "Java 14 发布了!新功能速览" desc "Java 14 在 2020.3.17 日发布正式版了,但现在很多公司还在使用 Java 7 或 Java 8"
OK

注意:这里必须要设置语言编码为中文,也就是“language "chinese"”,默认是英文编码,如果不设置则无法支持中文查询(无法查出结果)。

我们使用之前的查询方式,命令如下:

127.0.0.1:6379> ft.search myidx "正式版"
1) (integer) 0

我们发现并没有查到任何信息,这是因为我们没有指定搜索的语言,不但保存时候要指定编码,查询时也需要指定,查询命令如下:

127.0.0.1:6379> ft.search myidx "发布了" language "chinese"
1) (integer) 1
2) "doc2"
3) 1) "desc"
   2) "Java 14 \xe5\x9c\xa8 2020.3.17 \xe6\x97\xa5\xe5\x8f\x91\xe5\xb8\x83\xe6\xad\xa3\xe5\xbc\x8f\xe7\x89\x88\xe4\xba\x86\xef\xbc\x8c\xe4\xbd\x86\xe7\x8e\xb0\xe5\x9c\xa8\xe5\xbe\x88\xe5\xa4\x9a\xe5\x85\xac\xe5\x8f\xb8\xe8\xbf\x98\xe5\x9c\xa8\xe4\xbd\xbf\xe7\x94\xa8 Java 7 \xe6\x88\x96 Java 8"
   3) "title"
   4) "Java 14 \xe5\x8f\x91\xe5\xb8\x83\xe4\xba\x86\xef\xbc\x81\xe6\x96\xb0\xe5\x8a\x9f\xe8\x83\xbd\xe9\x80\x9f\xe8\xa7\x88"

从结果可以看出中文信息已经被顺利的查询出来了。

删除索引的数据

127.0.0.1:6379> ft.del myidx doc1
(integer) 1

我们使用索引加文档 ID 就可以实现删除数据的功能。

删除索引

我们可以使用“ft.drop”关键字删除整个索引,执行命令如下:

127.0.0.1:6379> ft.drop myidx
OK

查询索引详细信息

我们可以使用“ft.info”关键查询索引相关信息,执行命令如下:

127.0.0.1:6379> ft.info myidx
 1) index_name
 2) myidx
 3) index_options
 4) (empty list or set)
 5) fields
 6) 1) 1) title
       2) type
       3) TEXT
       4) WEIGHT
       5) "5"
    2) 1) desc
       2) type
       3) TEXT
       4) WEIGHT
       5) "1"
 7) num_docs
 8) "2"
 9) max_doc_id
10) "2"
11) num_terms
12) "9"
13) num_records
14) "18"
15) inverted_sz_mb
16) "0.000102996826171875"
17) total_inverted_index_blocks
18) "29"
19) offset_vectors_sz_mb
20) "1.71661376953125e-05"
21) doc_table_size_mb
22) "0.000164031982421875"
23) sortable_values_size_mb
24) "0"
25) key_table_size_mb
26) "8.0108642578125e-05"
27) records_per_doc_avg
28) "9"
29) bytes_per_record_avg
30) "6"
31) offsets_per_term_avg
32) "1"
33) offset_bits_per_record_avg
34) "8"
35) gc_stats
36)  1) bytes_collected
     2) "0"
     3) total_ms_run
     4) "16"
     5) total_cycles
     6) "14"
     7) avarage_cycle_time_ms
     8) "1.1428571428571428"
     9) last_run_time_ms
    10) "2"
    11) gc_numeric_trees_missed
    12) "0"
    13) gc_blocks_denied
    14) "0"
37) cursor_stats
38) 1) global_idle
    2) (integer) 0
    3) global_total
    4) (integer) 0
    5) index_capacity
    6) (integer) 128
    7) index_total
    8) (integer) 0

其中“num_docs”表示存储的数据数量。

附加几个全文检索例子

看起来是不是很简单...

代码实战

RediSearch 支持的客户端有以下这些。

image.png

本文我们使用 JRediSearch 来实现全文搜索的功能,首先在 pom.xml 添加 JRediSearch 引用:



  com.redislabs
  jredisearch
  1.3.0


完整的操作代码如下:

import io.redisearch.client.AddOptions;
import io.redisearch.client.Client;
import io.redisearch.Document;
import io.redisearch.SearchResult;
import io.redisearch.Query;
import io.redisearch.Schema;

public class RediSearchExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 连接 Redis 服务器和指定索引
        Client client = new Client("myidx", "127.0.0.1", 6379);
        // 定义索引
        Schema schema = new Schema().addTextField("title",
                5.0).addTextField("desc", 1.0);
        // 删除索引
        client.dropIndex();
        // 创建索引
        client.createIndex(schema, Client.IndexOptions.Default());
        // 设置中文编码
        AddOptions addOptions = new AddOptions();
        addOptions.setLanguage("chinese");
        // 添加数据
        Document document = new Document("doc1");
        document.set("title", "天气预报");
        document.set("desc", "今天的天气很好,是个阳光明媚的大晴天,有蓝蓝的天空和白白的云朵。");
        // 向索引中添加文档
        client.addDocument(document,addOptions);
        // 查询
        Query q = new Query("天气") // 设置查询条件
                .setLanguage("chinese") // 设置为中文编码
                .limit(0,5);
        // 返回查询结果
        SearchResult res = client.search(q);
        // 输出查询结果
        System.out.println(res.docs);
    }
}

以上程序执行结果如下:

[{"id":"doc1","score":1.0,"properties":{"title":"天气预报","desc":"今天的天气很好,是个阳光明媚的大晴天,有蓝蓝的天空和白白的云朵。"}}]

可以看出添加的中文数据,被正确的查询出来了。

性能

为了评估RediSearch相比其他开源搜索引擎的性能,这里还会创建了一套度量延迟和吞吐量的基准。基准测试结果表明RediSearch的速度相比ElasticSearch 和 Solr要快120%到500%。

基准设置:

数据集:从维基百科页面提供的有用的英文摘要的转储,其中包括510万短摘要。

基准测试:我们针对不同的搜索引擎运行了几个具有不同配置文件的查询。并行的运行1, 8, 16、32和64个并发客户端执行每个查询。我们也跑了自动完成测试,从具有相同客户端并发配置文件的数据集中测试前1100名最受欢迎的2和3个字母前缀。

物理配置:2个 c4.4x large AWS EC2 Instance,每一个配置16核,32GB内存 和 SSD EBS 存储,一个用作client,另一个运行 servers

搜索引擎测试:

RediSearch:5个分片运行在5个Redis Masters上,没有负载均衡,冗余或内置的缓存,此设置最多使用了Server机器的5个CPU核心。

ElasticSearch:一个实例有5个分片,过滤器缓存已禁用,在基准测试中,ElasticSearch使用了所有的16个CPU核心,因为它是多线程的。

Solr:solr-cloud的两个实例,每一个实例上面运行2个分片,缓存是完全禁用的,在基准测试过程中,Solr也是使用了所有的16个CPU核心。
 

官方测试文档:https://redis.com/blog/search-benchmarking-redisearch-vs-elasticsearch/

小结

官方文档
特别适合高吞吐、高并发,检索排序复杂度低(介于RDBMS与ES之间)的场景:

redissearch可实现

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