分布式搜索引擎es-3

文章目录

  • 数据聚合
    • 聚合的种类
    • RestAPI实现聚合
  • 自动补全
    • 自定义拼音分词器
    • 自动补全查询
    • 案例:实现酒店搜索框自动补全
    • 自动补全的javaAPI
    • 实现搜索框自动补全
  • 口述自动补全
  • 数据同步
  • 集群
    • 集群的分布式存储
    • 集群分布式查询
    • 集群故障转移

数据聚合

什么是聚合?
聚合可以让我们极其方便的实现对数据的统计、分析、运算。例如:

  • 什么品牌的手机最受欢迎?
  • 这些手机的平均价格、最高价格、最低价格?
  • 这些手机每月的销售情况如何?

实现这些统计功能的比数据库的sql要方便的多,而且查询速度非常快,可以实现近实时搜索效果。

聚合的种类

  • 桶(Bucket)聚合:用来对文档做分组
    • TermAggregation:按照文档字段值分组,例如按照品牌值分组、按照国家分组
    • Date Histogram:按照日期阶梯分组,例如一周为一组,或者一月为一组
  • 度量(Metric)聚合:用以计算一些值,比如:最大值、最小值、平均值等
    • Avg:求平均值
    • Max:求最大值
    • Min:求最小值
    • Stats:同时求max、min、avg、sum等
  • 管道(pipeline)聚合:其它聚合的结果为基础做聚合

DSL实现聚合:
现在,我们要统计所有数据中的酒店品牌有几种,其实就是按照品牌对数据分组。此时可以根据酒店品牌的名称做聚合,也就是Bucket聚合。
在这里插入图片描述
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聚合结果排序

默认情况下,Bucket聚合会统计Bucket内的文档数量,记为_count,并且按照_count降序排序。

我们可以指定order属性,自定义聚合的排序方式:
在这里插入图片描述

限定聚合的范围

默认情况下,Bucket聚合是对索引库的所有文档做聚合,但真实场景下,用户会输入搜索条件,因此聚合必须是对搜索结果聚合。那么聚合必须添加限定条件。

我们可以限定要聚合的文档范围,只要添加query条件即可:

在这里插入图片描述

Metric聚合语法

我们对酒店按照品牌分组,形成了一个个桶。现在我们需要对桶内的酒店做运算,获取每个品牌的用户评分的min、max、avg等值。

这就要用到Metric聚合了,例如stat聚合:就可以获取min、max、avg等结果。

在这里插入图片描述
这次的score_stats聚合是在brandAgg的聚合内部嵌套的子聚合。因为我们需要在每个桶分别计算。
在这里插入图片描述

小结
aggs代表聚合,与query同级,此时query的作用是?

  • 限定聚合的的文档范围

聚合必须的三要素:

  • 聚合名称
  • 聚合类型
  • 聚合字段

聚合可配置属性有:

  • size:指定聚合结果数量
  • order:指定聚合结果排序方式
  • field:指定聚合字段

RestAPI实现聚合

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案例

业务需求:搜索页面的品牌、城市等信息不应该是在页面写死,而是通过聚合索引库中的酒店数据得来的:
在这里插入图片描述

分析:

目前,页面的城市列表、星级列表、品牌列表都是写死的,并不会随着搜索结果的变化而变化。但是用户搜索条件改变时,搜索结果会跟着变化

例如:用户搜索“东方明珠”,那搜索的酒店肯定是在上海东方明珠附近,因此,城市只能是上海,此时城市列表中就不应该显示北京、深圳、杭州这些信息了。

也就是说,搜索结果中包含哪些城市,页面就应该列出哪些城市;搜索结果中包含哪些品牌,页面就应该列出哪些品牌。

如何得知搜索结果中包含哪些品牌?如何得知搜索结果中包含哪些城市?

使用聚合功能,利用Bucket聚合,对搜索结果中的文档基于品牌分组、基于城市分组,就能得知包含哪些品牌、哪些城市了。

因为是对搜索结果聚合,因此聚合是限定范围的聚合,也就是说聚合的限定条件跟搜索文档的条件一致。

在这里插入图片描述

业务实现
cn.itcast.hotel.web包的HotelController中添加一个方法,遵循下面的要求:

  • 请求方式:POST
  • 请求路径:/hotel/filters
  • 请求参数:RequestParams,与搜索文档的参数一致
  • 返回值类型:Map<String, List<String>>

在这里插入图片描述
这里调用了IHotelService中的getFilters方法,尚未实现。

cn.itcast.hotel.service.IHotelService中定义新方法:
在这里插入图片描述
cn.itcast.hotel.service.impl.HotelService中实现该方法:

@Override
public Map<String, List<String>> filters(RequestParams params) {
    try {
        // 1.准备Request
        SearchRequest request = new SearchRequest("hotel");
        // 2.准备DSL
        // 2.1.query
        buildBasicQuery(params, request);
        // 2.2.设置size
        request.source().size(0);
        // 2.3.聚合
        buildAggregation(request);
        // 3.发出请求
        SearchResponse response = client.search(request, RequestOptions.DEFAULT);
        // 4.解析结果
        Map<String, List<String>> result = new HashMap<>();
        Aggregations aggregations = response.getAggregations();
        // 4.1.根据品牌名称,获取品牌结果
        List<String> brandList = getAggByName(aggregations, "brandAgg");
        result.put("品牌", brandList);
        // 4.2.根据品牌名称,获取品牌结果
        List<String> cityList = getAggByName(aggregations, "cityAgg");
        result.put("城市", cityList);
        // 4.3.根据品牌名称,获取品牌结果
        List<String> starList = getAggByName(aggregations, "starAgg");
        result.put("星级", starList);

        return result;
    } catch (IOException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
}

private void buildAggregation(SearchRequest request) {
    request.source().aggregation(AggregationBuilders
                                 .terms("brandAgg")
                                 .field("brand")
                                 .size(100)
                                );
    request.source().aggregation(AggregationBuilders
                                 .terms("cityAgg")
                                 .field("city")
                                 .size(100)
                                );
    request.source().aggregation(AggregationBuilders
                                 .terms("starAgg")
                                 .field("starName")
                                 .size(100)
                                );
}

private List<String> getAggByName(Aggregations aggregations, String aggName) {
    // 4.1.根据聚合名称获取聚合结果
    Terms brandTerms = aggregations.get(aggName);
    // 4.2.获取buckets
    List<? extends Terms.Bucket> buckets = brandTerms.getBuckets();
    // 4.3.遍历
    List<String> brandList = new ArrayList<>();
    for (Terms.Bucket bucket : buckets) {
        // 4.4.获取key
        String key = bucket.getKeyAsString();
        brandList.add(key);
    }
    return brandList;
}

自动补全

在这里插入图片描述

自定义拼音分词器

默认的拼音分词器会将每个汉字单独分为拼音,而我们希望的是每个词条形成一组拼音,需要对拼音分词器做个性化定制,形成自定义分词器。
elasticsearch中分词器(analyzer)的组成包含三部分:

  • character filters:在tokenizer之前对文本进行处理。例如删除字符、替换字符
  • tokenizer:将文本按照一定的规则切割成词条(term)。例如keyword,就是不分词;还有ik_smart
  • tokenizer filter:将tokenizer输出的词条做进一步处理。例如大小写转换、同义词处理、拼音处理等

在这里插入图片描述
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总结:

如何自定义分词器?

  • ①创建索引库时,在settings中配置,可以包含三部分
  • ②character filter
  • ③tokenizer
  • ④filter

拼音分词器注意事项?

  • 为了避免搜索到同音字,搜索时不要使用拼音分词器

自动补全查询

elasticsearch提供了Completion Suggester查询来实现自动补全功能。这个查询会匹配以用户输入内容开头的词条并返回。为了提高补全查询的效率,对于文档中字段的类型有一些约束:

  • 参与补全查询的字段必须是completion类型
  • 字段的内容一般是用来补全的多个词条形成的数组

比如,一个这样的索引库:
在这里插入图片描述
查询的DSL语句如下:

// 自动补全查询
GET /test/_search
{
  "suggest": {
    "title_suggest": {//起的名字
      "text": "s", // 关键字
      "completion": {
        "field": "title", // 补全查询的字段
        "skip_duplicates": true, // 跳过重复的
        "size": 10 // 获取前10条结果
      }
    }
  }
}

案例:实现酒店搜索框自动补全

现在,我们的hotel索引库还没有设置拼音分词器,需要修改索引库中的配置。但是我们知道索引库是无法修改的,只能删除然后重新创建。

另外,我们需要添加一个字段,用来做自动补全,将brand、suggestion、city等都放进去,作为自动补全的提示。

因此,总结一下,我们需要做的事情包括:

  1. 修改hotel索引库结构,设置自定义拼音分词器
  2. 修改索引库的name、all字段,使用自定义分词器
  3. 索引库添加一个新字段suggestion,类型为completion类型,使用自定义的分词器
  4. 给HotelDoc类添加suggestion字段,内容包含brand、business
  5. 重新导入数据到hotel库

修改酒店映射结构

// 酒店数据索引库
PUT /hotel
{
  "settings": {
    "analysis": {
      "analyzer": {
        "text_anlyzer": {
          "tokenizer": "ik_max_word",
          "filter": "py"
        },
        "completion_analyzer": {
          "tokenizer": "keyword",
          "filter": "py"
        }
      },
      "filter": {
        "py": {
          "type": "pinyin",
          "keep_full_pinyin": false,
          "keep_joined_full_pinyin": true,
          "keep_original": true,
          "limit_first_letter_length": 16,
          "remove_duplicated_term": true,
          "none_chinese_pinyin_tokenize": false
        }
      }
    }
  },
  "mappings": {
    "properties": {
      "id":{
        "type": "keyword"
      },
      "name":{
        "type": "text",
        "analyzer": "text_anlyzer",
        "search_analyzer": "ik_smart",
        "copy_to": "all"
      },
      "address":{
        "type": "keyword",
        "index": false
      },
      "price":{
        "type": "integer"
      },
      "score":{
        "type": "integer"
      },
      "brand":{
        "type": "keyword",
        "copy_to": "all"
      },
      "city":{
        "type": "keyword"
      },
      "starName":{
        "type": "keyword"
      },
      "business":{
        "type": "keyword",
        "copy_to": "all"
      },
      "location":{
        "type": "geo_point"
      },
      "pic":{
        "type": "keyword",
        "index": false
      },
      "all":{
        "type": "text",
        "analyzer": "text_anlyzer",
        "search_analyzer": "ik_smart"
      },
      "suggestion":{
          "type": "completion",
          "analyzer": "completion_analyzer"
      }
    }
  }
}

修改HotelDoc实体:

HotelDoc中要添加一个字段,用来做自动补全,内容可以是酒店品牌、城市、商圈等信息。按照自动补全字段的要求,最好是这些字段的数组。

因此我们在HotelDoc中添加一个suggestion字段,类型为List<String>,然后将brand、city、business等信息放到里面

package cn.itcast.hotel.pojo;

import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

@Data
@NoArgsConstructor
public class HotelDoc {
    private Long id;
    private String name;
    private String address;
    private Integer price;
    private Integer score;
    private String brand;
    private String city;
    private String starName;
    private String business;
    private String location;
    private String pic;
    private Object distance;
    private Boolean isAD;
    private List<String> suggestion;

    public HotelDoc(Hotel hotel) {
        this.id = hotel.getId();
        this.name = hotel.getName();
        this.address = hotel.getAddress();
        this.price = hotel.getPrice();
        this.score = hotel.getScore();
        this.brand = hotel.getBrand();
        this.city = hotel.getCity();
        this.starName = hotel.getStarName();
        this.business = hotel.getBusiness();
        this.location = hotel.getLatitude() + ", " + hotel.getLongitude();
        this.pic = hotel.getPic();
        // 组装suggestion
        if(this.business.contains("/")){
            // business有多个值,需要切割
            String[] arr = this.business.split("/");
            // 添加元素
            this.suggestion = new ArrayList<>();
            this.suggestion.add(this.brand);
            Collections.addAll(this.suggestion, arr);
        }else {
            this.suggestion = Arrays.asList(this.brand, this.business);
        }
    }
}

之后重新执行之前编写的导入数据功能先在数据库查询到信息,再将其变为es文档数据

void testBulkRequest() throws IOException {
        // 查询所有的酒店数据
        List<Hotel> list = hotelService.list();

        // 1.准备Request
        BulkRequest request = new BulkRequest();
        // 2.准备参数
        for (Hotel hotel : list) {
            // 2.1.转为HotelDoc
            HotelDoc hotelDoc = new HotelDoc(hotel);
            // 2.2.转json
            String json = JSON.toJSONString(hotelDoc);
            // 2.3.添加请求
            request.add(new IndexRequest("hotel").id(hotel.getId().toString()).source(json, XContentType.JSON));
        }

        // 3.发送请求
        client.bulk(request, RequestOptions.DEFAULT);
    }

可以看到新的酒店数据中包含了suggestion:
在这里插入图片描述

自动补全的javaAPI

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

实现搜索框自动补全

只要在搜索框输入,就会有自动补全的请求发出
在这里插入图片描述
1)在cn.itcast.hotel.web包下的HotelController中添加新接口,接收新的请求:
在这里插入图片描述
2)在cn.itcast.hotel.service包下的IhotelService中添加方法:
在这里插入图片描述
3)在cn.itcast.hotel.service.impl.HotelService中实现该方法:

@Override
public List<String> getSuggestions(String prefix) {
    try {
        // 1.准备Request
        SearchRequest request = new SearchRequest("hotel");
        // 2.准备DSL
        request.source().suggest(new SuggestBuilder().addSuggestion(
            "suggestions",	// 起的名字
            SuggestBuilders.completionSuggestion("suggestion")
            .prefix(prefix)
            .skipDuplicates(true)
            .size(10)
        ));
        // 3.发起请求
        SearchResponse response = client.search(request, RequestOptions.DEFAULT);
        // 4.解析结果
        Suggest suggest = response.getSuggest();
        // 4.1.根据补全查询名称,获取补全结果
        CompletionSuggestion suggestions = suggest.getSuggestion("suggestions");
        // 4.2.获取options
        List<CompletionSuggestion.Entry.Option> options = suggestions.getOptions();
        // 4.3.遍历
        List<String> list = new ArrayList<>(options.size());
        for (CompletionSuggestion.Entry.Option option : options) {
            String text = option.getText().toString();
            list.add(text);
        }
        return list;
    } catch (IOException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
}

口述自动补全

自动补全的话其实就是当我们在搜索款输入后,那么前端会自动发一个ajax请求,其实也就是自动补全的请求,比如说输入了b,就会查找与b有关的东西,以酒店来说吧,在输入b之后就会查找酒店的品牌和位置,将查到的品牌和位置以list集合返回,其实也就实现了输入b后会提示这些信息,那其实我们绑定的这个品牌和位置是在pojo实体类中绑定的,我们定义了suggestion这个属性,它是list类型的,就是记录了我们想要提示的信息,比如酒店的品牌和位置,然后将他构造器赋值,因为第一次的话我们是去数据库查询,将查询到的信息再以es中索引库定义的信息来转换,当然这个索引库中也有这个suggestion,那当输入b时,就会找到北京呀还有这个与b有关的品牌的这部分信息,那返回的list中就包含了查询到的信息,也就能提示了。

数据同步

elasticsearch中的酒店数据来自于mysql数据库,因此mysql数据发生改变时,elasticsearch也必须跟着改变,这个就是elasticsearch与mysql之间的数据同步

在这里插入图片描述
见的数据同步方案有三种:

  • 同步调用
  • 异步通知
  • 监听binlog

同步调用:
在这里插入图片描述
异步通知
在这里插入图片描述
监听binlog
在这里插入图片描述
选择
方式一:同步调用

  • 优点:实现简单,粗暴
  • 缺点:业务耦合度高

方式二:异步通知

  • 优点:低耦合,实现难度一般
  • 缺点:依赖mq的可靠性

方式三:监听binlog

  • 优点:完全解除服务间耦合
  • 缺点:开启binlog增加数据库负担、实现复杂度高

案例实现
利用课前资料提供的hotel-admin项目作为酒店管理的微服务。当酒店数据发生增、删、改时,要求对elasticsearch中数据也要完成相同操作。

步骤:

  • 导入课前资料提供的hotel-admin项目,启动并测试酒店数据的CRUD
  • 声明exchange、queue、RoutingKey
  • hotel-admin中的增、删、改业务中完成消息发送
  • hotel-demo中完成消息监听,并更新elasticsearch中数据
  • 启动并测试数据同步功能

hotel-admin:
在这里插入图片描述

  1. 引入依赖
    在hotel-admin、hotel-demo中引入rabbitmq的依赖:
    在这里插入图片描述
  2. 声明队列交换机名称
    在hotel-admin和hotel-demo中的cn.itcast.hotel.constatnts包下新建一个类MqConstants
    在这里插入图片描述
  3. 声明队列交换机
    在hotel-demo中,定义配置类,声明队列、交换机:
package cn.itcast.hotel.config;

import cn.itcast.hotel.constants.MqConstants;
import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.amqp.core.TopicExchange;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class MqConfig {
    @Bean
    public TopicExchange topicExchange(){
        return new TopicExchange(MqConstants.HOTEL_EXCHANGE, true, false);
    }

    @Bean
    public Queue insertQueue(){
        return new Queue(MqConstants.HOTEL_INSERT_QUEUE, true);
    }

    @Bean
    public Queue deleteQueue(){
        return new Queue(MqConstants.HOTEL_DELETE_QUEUE, true);
    }

    @Bean
    public Binding insertQueueBinding(){
        return BindingBuilder.bind(insertQueue()).to(topicExchange()).with(MqConstants.HOTEL_INSERT_KEY);
    }

    @Bean
    public Binding deleteQueueBinding(){
        return BindingBuilder.bind(deleteQueue()).to(topicExchange()).with(MqConstants.HOTEL_DELETE_KEY);
    }
}
  1. 发送MQ消息
    在hotel-admin中的增、删、改业务中分别发送MQ消息:
    在这里插入图片描述

  2. 接收MQ消息
    hotel-demo接收到MQ消息要做的事情包括:

  • 新增消息:根据传递的hotel的id查询hotel信息,然后新增一条数据到索引库
  • 删除消息:根据传递的hotel的id删除索引库中的一条数据

1)首先在hotel-demo的cn.itcast.hotel.service包下的IHotelService中新增新增、删除业务
在这里插入图片描述
2)给hotel-demo中的cn.itcast.hotel.service.impl包下的HotelService中实现业务:
在这里插入图片描述
3)编写监听器
在hotel-demo中的cn.itcast.hotel.mq包新增一个类:
在这里插入图片描述

集群

单机的elasticsearch做数据存储,必然面临两个问题:海量数据存储问题、单点故障问题。

  • 海量数据存储问题:将索引库从逻辑上拆分为N个分片(shard),存储到多个节点
  • 单点故障问题:将分片数据在不同节点备份(replica )
    在这里插入图片描述
    elasticsearch中集群节点有不同的职责划分:
    在这里插入图片描述
  • master节点:对CPU要求高,但是内存要求第低
  • data节点:对CPU和内存要求都高
  • coordinating节点:对网络带宽、CPU要求高

在这里插入图片描述
小结:

master eligible节点的作用是什么?

  • 参与集群选主
  • 主节点可以管理集群状态、管理分片信息、处理创建和删除索引库的请求

data节点的作用是什么?

  • 数据的CRUD

coordinator节点的作用是什么?

  • 路由请求到其它节点
  • 合并查询到的结果,返回给用户

集群的分布式存储

elasticsearch会通过hash算法来计算文档应该存储到哪个分片:
在这里插入图片描述
新增文档的流程如下:
在这里插入图片描述

  • 1)新增一个id=1的文档
  • 2)对id做hash运算,假如得到的是2,则应该存储到shard-2
  • 3)shard-2的主分片在node3节点,将数据路由到node3
  • 4)保存文档
  • 5)同步给shard-2的副本replica-2,在node2节点
  • 6)返回结果给coordinating-node节点

集群分布式查询

elasticsearch的查询分成两个阶段:

  • scatter phase:分散阶段,coordinating node会把请求分发到每一个分片
  • gather phase:聚集阶段,coordinating node汇总data node的搜索结果,并处理为最终结果集返回给用户

集群故障转移

集群的master节点会监控集群中的节点状态,如果发现有节点宕机,会立即将宕机节点的分片数据迁移到其它节点,确保数据安全,这个叫做故障转移。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述文章来源地址https://www.uudwc.com/A/edDxO/

原文地址:https://blog.csdn.net/qq_51240148/article/details/133415002

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