Elasticsearch搜索Suggest功能优化

搜索Suggest需要优化问题：

怎么优化Suggest词库，提升Suggest词准确率
怎么提高响应速度

suggest词库获取

冷启动可以从内容中提取热词数据来解决，或者人工设置
挖掘搜索日志：
- 挖掘近1个月搜索日志，按照每天独立IP进行统计频次，即每个IP用户天搜索同一关键词多次只记一次，用IP过滤也有其局限性，伪IP，动态IP，局域网共享同一公网IP，都会影响到基于IP来判断用户的准确性，你也可以使用sessionId或者userId来判断
- 统计后搜索词频次之后，抽取搜索频次>100（自定阈值）的词，同时对日志数据进行清洗，过滤去除大于10个字（去除太长的长尾词），单字和符号内容
- 定时更新suggest词库中。
搜索日志里面包含大量误输入词：
1. 需要在suggest词库里面去掉误输入词，对于搜索频次高的词，可以挖掘其对应的正确词，通过同义词进行查询改写。
2. 误输入词同义词挖掘可以通过挖掘搜索session序列，使用word2vec训练来获取误输入词的同义词，通过分词器同义词设置，对误输入词进行查询改写。

搜索Suggest需实现以下几个功能：

匹配：能够通过用户的输入进行前缀匹配；
排序：根据建议词的优先级或者搜索热度进行排序；
纠错：能够对用户的输入进行拼写纠错（suggest建议优先prefix匹配，不宜过多提示，因此只需提供前缀匹配，中文拼音匹配即可）

搜索框

搜索时：如上图所示，可引导用户选择category,提升Suggest准确度

匹配

通过分词器对Suggest进行单字，全拼，拼音首字母进行索引
Elasticsearch 对于的字段mapping settings及分词器设置参考

suggest 字段

"preserve_separators": false, 这个设置为false,将忽略空格之类的分隔符
"preserve_position_increments": true,如果建议词第一个词是停用词,我们使用了过滤停用词的分析器,需要将此设置为false

提升响应速度

关于completion FST编码原理

如：“天上人间” 分析为：“天上人间”、“天上”、“上人”、“人间” 四个词条。要注意这4个词条还有顺序，也就是position分别为0, 1, 2, 3。FST实际上是前缀编码，这些词被顺序串联在一起进行编码，并记录了每个词条的相对位置，编码后形如:天上人间|天上|上人|人间 0 1 2 3

特别注意，这时候所有的查找都只能从0位置的“天”开始。做completion suggest的时候，输入的词条经过分析后，必须有相同的前缀和相对位址。因为你的搜索用的simple analyzer，当输入"天"的时候，分析出来的是"天" (0)，在FST里是从起始位置开始可以匹配到。其他输入“天上” “天上人” 都是从位置0开始的前缀，也都可以匹配。
但是如果你输入“上”， simple analyzer分析出来的是"上" (0)，去FST里查，第一个就不匹配，所以没结果。

为了帮助理解，针对你的例子，可以试一下如下的搜索:

    POST test_suggestion/_search
    {
      "suggest": {
        "term-suggestion": {
          "prefix": "天上人间 天上 上",
          "completion": {
            "field": "keyword_suggestion"
          }
        }
      }
    }

你会发现，上面用空格分隔的3个词，也可以match。原因在于搜索用的simple analyzer是用空格一类的分隔符分词的，分词结果是：天上人间|天上|上 0 1 2，顺着FST走下去，可以做到前缀匹配。

总结来说，当使用completion suggester的时候，不是用于完成类似于 "关键词"这样的模糊匹配场景，而是用于完成关键词前缀匹配的。对于汉字的处理，无需使用ik/ HanLP一类的分词器，直接使用keyword analyzer，配合去除一些不需要的stop word即可。

举个例子，做火车站站名的自动提示补全，你可能希望用户输入“上海” 或者 “虹桥” 都提示"上海虹桥火车站“ 。如果想使用completion suggester来做，正确的方法是为"上海虹桥火车站“这个站名准备2个completion词条，分别是:
"上海虹桥火车站"
"虹桥火车站"
这样用户的输入不管是从“上海”开始还是“虹桥”开始，都可以得到"上海虹桥火车站"的提示。

因此想要实现completion suggest 中文拼音混合提示,需要提供三个字段,中文字段,采用standard分词,全拼字段,首字母字段,对汉字都采用standard分词,分词后对单字进行分词,确保FST索引的都是单字对应的拼音,这样应该就可以完成中英文拼音suggest
第一步是先采用汉字前缀匹配的结果,使用全拼匹配也可以返回结果,但是存在同音字时,weight高的同音字会覆盖原来的字,导致suggest不准确
第二部,当汉字匹配数量不够时,启用全拼匹配,可以达到拼音纠错补充效果,索引时只索引全拼拼音
第三步:正常来说首字母拼音一般匹配不到内容,此时可以使用拼音首字母匹配,索引时只索引首字母拼音
第四步：前面匹配的Suggest词不够时，最后也可以采用fuzzy查询进行补全

使用fuzzy模糊查询

fuzzy模糊查询是基于编辑距离算法来匹配文档。编辑距离的计算基于我们提供的查询词条和被搜索文档。
Complete suggest支持fuzzy查询，计算编辑距离对CPU消耗比较大，需要设置以下参数来限制对性能的影响：

prefix_length 不能被 “模糊化” 的初始字符数。大部分的拼写错误发生在词的结尾，而不是词的开始。例如通过将 prefix_length 设置为 3 ，你可能够显著降低匹配的词项数量。
2.min_length 开始进行模糊匹配的最小输入长度
3.fuzzy查询只在前缀匹配数不够时启用进行补全

排序

从搜索日志挖掘的Suggest词，可以根据搜索词的搜索频次作为热度来设置weight，Suggest会根据weight来排序。

java API代码参考

LinkedHashSet returnSet = new LinkedHashSet<>();
        Client client = elasticsearchTemplate.getClient();
        SuggestRequestBuilder suggestRequestBuilder = client.prepareSuggest(elasticsearchTemplate.getPersistentEntityFor(SuggestEntity.class).getIndexName());
        //全拼前缀匹配
        CompletionSuggestionBuilder fullPinyinSuggest = new CompletionSuggestionBuilder("full_pinyin_suggest")
                .field("full_pinyin").text(input).size(10);
        //汉字前缀匹配
        CompletionSuggestionBuilder suggestText = new CompletionSuggestionBuilder("suggestText")
                .field("suggestText").text(input).size(size);
        //拼音搜字母前缀匹配
        CompletionSuggestionBuilder prefixPinyinSuggest = new CompletionSuggestionBuilder("prefix_pinyin_text")
                .field("prefix_pinyin").text(input).size(size);
        suggestRequestBuilder = suggestRequestBuilder.addSuggestion(fullPinyinSuggest).addSuggestion(suggestText).addSuggestion(prefixPinyinSuggest);
        SuggestResponse suggestResponse = suggestRequestBuilder.execute().actionGet();
        Suggest.Suggestion prefixPinyinSuggestion = suggestResponse.getSuggest().getSuggestion("prefix_pinyin_text");
        Suggest.Suggestion fullPinyinSuggestion = suggestResponse.getSuggest().getSuggestion("full_pinyin_suggest");
        Suggest.Suggestion suggestTextsuggestion = suggestResponse.getSuggest().getSuggestion("suggestText");
        List entries = suggestTextsuggestion.getEntries();
        //汉字前缀匹配
        for (Suggest.Suggestion.Entry entry : entries) {
            List options = entry.getOptions();
            for (Suggest.Suggestion.Entry.Option option : options) {
                returnSet.add(option.getText().toString());
            }
        }
        //全拼suggest补充
        if (returnSet.size() < 10) {
            List fullPinyinEntries = fullPinyinSuggestion.getEntries();
            for (Suggest.Suggestion.Entry entry : fullPinyinEntries) {
                List options = entry.getOptions();
                for (Suggest.Suggestion.Entry.Option option : options) {
                    if (returnSet.size() < 10) {
                        returnSet.add(option.getText().toString());
                    }
                }
            }
        }
        //首字母拼音suggest补充
        if (returnSet.size() == 0) {
            List prefixPinyinEntries = prefixPinyinSuggestion.getEntries();
            for (Suggest.Suggestion.Entry entry : prefixPinyinEntries) {
                List options = entry.getOptions();
                for (Suggest.Suggestion.Entry.Option option : options) {
                    returnSet.add(option.getText().toString());
                }
            }
        }
        return new ArrayList<>(returnSet);

ES setting mapping配置

{
  "settings": {
    "analysis": {
      "analyzer": {
        "prefix_pinyin_analyzer": {
          "tokenizer": "standard",
          "filter": [
            "lowercase",
            "prefix_pinyin"
          ]
        },
        "full_pinyin_analyzer": {
          "tokenizer": "standard",
          "filter": [
            "lowercase",
            "full_pinyin"
          ]
        }
      },
      "filter": {
        "_pattern": {
          "type": "pattern_capture",
          "preserve_original": 1,
          "patterns": [
            "([0-9])",
            "([a-z])"
          ]
        },
        "prefix_pinyin": {
          "type": "pinyin",
          "keep_first_letter": true,
          "keep_full_pinyin": false,
          "none_chinese_pinyin_tokenize": false,
          "keep_original": false
        },
        "full_pinyin": {
          "type": "pinyin",
          "keep_first_letter": false,
          "keep_full_pinyin": true,
          "keep_original": false,
          "keep_none_chinese_in_first_letter": false
        }
      }
    }
  },
  "mappings": {
    "suggest": {
      "properties": {
        "id": {
          "type": "string"
        },
        "suggestText": {
          "type": "completion",
          "analyzer": "standard",
          "payloads": true,
          "preserve_separators": false,
          "preserve_position_increments": true,
          "max_input_length": 50
        },
        "prefix_pinyin": {
          "type": "completion",
          "analyzer": "prefix_pinyin_analyzer",
          "search_analyzer": "standard",
          "preserve_separators": false,
          "payloads": true
        },
        "full_pinyin": {
          "type": "completion",
          "analyzer": "full_pinyin_analyzer",
          "search_analyzer": "full_pinyin_analyzer",
          "preserve_separators": false,
          "payloads": true
        }
      }
    }
  }
}

DSL查询语句

POST    _suggest

{
  "text": "cy",
  "prefix_pinyin": {
    "completion": {
      "field": "prefix_pinyin",
      "size": 10
    }
  },
  "full_pinyin": {
    "completion": {
      "field": "full_pinyin",
      "size": 10
    }
  },
  "suggestText": {
    "completion": {
      "field": "suggestText",
      "size": 10
    }
  }
}