全文搜索引擎 Elasticsearch

写在前面

最近在学Elasticsearch ，
我相信只要是接触过开发的都会听过Elasticsearch或ELK这么一个技术。
主要用来做全文检索或大数据分析等，之前一直处理了解状态。
所以打算系统学学Elasticsearch ，这也算是我从零学习Elasticsearch的笔记吧。

1. Elasticsearch 术语介绍

1.1 文档Document
- 用户存储在es中的数据文档
- es存储数据的最小单元
- 类比于数据库一行数据

1.2 索引Index
-由相同字段的文档列表组成
- 类比于数据库中的表
ps: es6.0版本之前，索引下面可以新建多个Type,就把这个Index类比于database,
但是在，6.0版本之后，一个索引下面只能够新建一个Type ，所以类比于表更合适

1.3 节点Node
- 一个ES的运行实例，是集群的基本单元

1.4 集群Cluser
- 有一个或多个节点组成，对外提供服务

2.Document 介绍

Document 主要就是一个Json Object
json对象有一些字段（Field）组成，常见数据类型：
- 字符串 ：text , keywork
- 数值型 ：long , integer , byte ,double , float , half_float(节省空间) , scaled_float(节省空间)
- 布尔： boolean
- 日期：date
- 二进制 ： binary
- 范围类型 （新的类型）： integer_range , float_range , long_tange , double_range, date_range

注意：每一个文档Document都有一个唯一的ID标识
- 可以自行指定
- es 自动生成
示例Document

{
	"remote_ip":"123.207.226.36",
	"user_name":"liuge",
	"@timestamp":"2015-05-14T08:23:52.000Z",
	"request_action":"GET",
	"http_version":"1.1",
	"response":"304",
	"bytes":"0",
	"referrer":"-",
	"agent":"-"
}

每一个Document都有一个MetaData (元数据)
元数据：用于标注文档的相关信息
- _index:文档所在的索引名
- _type: 文档所在的类型名
- _id：文档的唯一ID
- _ uid:组合id,由_type和_id组成（6.X版本_type不再起作用）
- _source:文档的原始Json数据，可以从这里获取每一个字段的内容
- _all:整合所有字段的内容到该字段，默认禁用，不推荐

3.Index (索引) 介绍

类比于table,具有相同结构文档的集合
- 每个索引都有自己的 mapping 定义 ， 用于定义字段名和类型
一个集群可以有多个索引

3.RESTful API 介绍

es集群对外提供RESTful API：用户操作集群中的数据
- 表现层 状态 转移
- URI 指定资源 ，如：Index ,Document
- Http Method 指明资源操作类型，如：GET,POST,PUT,DELETE等
与es集群资源进行交互的方式：
方式一：Curl命令行

curl -XPUT "HTTP://localhost:9200/ceshi/doc/1" -i -H "Content-Type:application/json" -d 
'
{
"username":"liuge",
"job":"软件开发"
}
'

方式二：Kibana DevTools

PUT /ceshi/doc/1
{
	"useranme":"liuge",
	"job":"软件开发"
}

4.Mapping 介绍

Mapping设置，即如何定义数据字段和类型

==========Mapping的字段类型（Filed type）===========================
核心数据类型：
	- 字符串 ：text （会分词）, keywork（不会分词）
	
	- 数值型 ：long , integer , byte ,double , float , half_float(节省空间) , scaled_float(节省空间)
	
	- 布尔： boolean
	
	- 日期：date
	
	- 二进制 ： binary
	
	- 范围类型 （新的类型）： integer_range , float_range , long_tange , double_range, date_range
复杂的数据类型:
	- 数组类型 array
	- Object
	- 嵌套类型 nested object
	
地理位置数据类型：
	- geo_point
	- geo_shape
	
专用类型：
	- 记录ip地址
	- 实现自动补全completion
	- 记录分次数 token_count
	- 记录字符串 hash
	- percolator
	
多字段特性：
	- 允许对同一个字段采用不同的配置，比如分词，常见的实现汉字实现拼音搜索
	- 实现方式:在汉字中新增一个子字段为pinyin就可以

Kibana DevTools方式：（推荐）

4.1 自定义一个mapping

PUT accounts 
{
	"settings": {
		"index": {
			"number_of_shards" : 1,
			"number_of_replicas" : 0
		}	
	},
	"mappings":{
		"doc":{
			"dynamic":false, # 设置不允许动态添加，结果是，可以插入未定义的字段，但是不能通过未定义字段值来进行查询
			"properties":{
				 "user": {
				  "type": "text",
				  "analyzer": "ik_max_word",
				  "search_analyzer": "ik_max_word"
				},
				"title": {
				  "type": "text",
				  "analyzer": "ik_max_word",
				  "search_analyzer": "ik_max_word"
				},
				"desc": {
				  "type": "text",
				  "analyzer": "ik_max_word",
				  "search_analyzer": "ik_max_word"
				}	
			}	
		}			
	}
}

上面代码中，首先新建一个名称为accounts的 Index
这三个字段都是中文，而且类型都是文本（text），所以需要指定中文分词器，不能使用默认的英文分词器。

Elastic 的分词器称为 analyzer。我们对每个字段指定分词器。

"user": {
  "type": "text",
  "analyzer": "ik_max_word",
  "search_analyzer": "ik_max_word"
}

上面代码中，analyzer是字段文本的分词器，search_analyzer是搜索词的分词器。ik_max_word分词器是插件ik提供的，可以对文本进行最大数量的分词。

4.2 新增记录，带上id

PUT accounts/doc/1
{
  "user": "张三",
  "title": "工程师",
  "desc": "数据库管理"
}

新增记录的时候，也可以不指定 Id，这时要改成 POST 请求

POST accounts/doc

{
  "user": "李四",
  "title": "工程师",
  "desc": "系统管理"
}

4.3 删除数据

DELETE accounts/doc/1
DELETE accounts

4.4更新记录就是使用 PUT 请求，重新发送一次数据。

PUT accounts/doc/1
{
"user": "张三",
"title": "工程师",
"desc": "数据库管理，软件开发"
}

4.3 查询数据

使用 GET 方法，直接请求/Index/Type/_search，就会返回所有记录

GET accounts/doc/_search

/Index/Type/id ，返回指定id的记录

GET accounts/doc/1
GET accounts/doc/_search
{
"query":{
"term":{
"_id":"1"
}
}
}

GET accounts/doc/_search
{
  "query" : {
    "match" : { 
      "desc" : "管理" 
    }
  },
  "from": 1,
  "size": 1
}

上面代码使用 Match 查询，指定的匹配条件是desc字段里面包含"软件"这个词
Elastic 默认一次返回10条结果，可以通过size字段改变这个设置。
还可以通过from字段，指定位移。
上面代码指定，从位置1开始（默认是从位置0开始），只返回一条结果。

逻辑运算or

GET accounts/doc/_search
{
  "query" : { "match" : { "desc" : "软件 系统" }}
}

逻辑运算and

GET accounts/doc/_search
{
  "query": {
    "bool": {
      "must": [
        { "match": { "desc": "软件" } },
        { "match": { "desc": "系统" } }
      ]
    }
  }
}

5 分词介绍

5.1 Analysis

分词是指将文本转为一系列单词的过程，也叫作文本分析
在es里面称为Analysis
在es中专门负责分词的组件叫做分词器（Analyzer）
分词器（Analyzer），es会自带一部分词器
- Character Filters
- 针对原始的文本进行处理，例如，去除html,a，p,div特殊符号等
- Tokenizer
- 将原始的文本按照一定的规则切分为单词
- Token Filters
- 把Tokenizer再加工，大小写转换等，没有实际意义的词可以去掉，新增近义词，同义词等

ps:分词执行的顺序也是从上到下的

5.2 分词API的使用

Analyze（分词） API 使用
es提供的用于测试分词的api接口，验证分词效果
- 可以直接指定分词器（Analyzer）进行测试
POST _analyze
{
"analyzer":"standard", #这个测试用的standard分词器是es自己带的
"text":"Hello World!"
}

- 可以直接指定索引中的字段进行测试
	POST test_index/_analyze
	{
		"field":"username", # 指定索引（表）的字段
		"text":"hello world!"
	}

- 可以自定义分析器进行测试
	POST _analyze
	{
		"analyzer":"standard", #指明自己使用哪一个分词器
		"filter":["lowercase"], #指明filter处理为小写
		"text":"HEllo WOrld!"
	}

5.3 预定义分词器

es中自带的分词器
如下：分词器前面讲到，就是由三个部分组成，这里自带的不同也是三个部分组成上不同

- standard Analyzer
	- 默认分词器，按照单词的边界切分
	- Tokenizer 1.standard
	- Token Filters ： 1.standard 2.Loswer case 3.Stop（默认禁用）
	
- Simple Analyzer
	- 切分规则。按照非字母切分，非字母的部分会被删除
	- Filters 1.Loswer case

- Whitespace Analyzer
	- 按照空格进行切分
	
- Stop Analyzer 
	- 语气助词等修饰性词语会被移除，比如，the ,an ,的，这那等
	- 相比于Simple Analyzer 多了修饰性词语的移除
	- Filters  1.Loswer case 2.stop
	
- Keyword Analyzer
	- 不进行分词操作
	- 原样输出，当你不想对文本做分词操作的时候

- Pattern Analyzer
	- 自定义切分的规则，正则匹配
	- 默认是 W+ ，即非字词的符号作为分隔符，空格 ~ = ‘ 等特殊符号

- Language Analyzer
	 - 提供了30+ 常见语言的分词器

中文分词：是指将一句中文句子切分为一个个单独的词
在英文中，句子内单词可以使用空格做明显分隔，
在中文中，句子内的词语是没有分隔的

常见中文分词系统:
	- IK
	- jieba
	高阶一点的：基于自然语言处理的分词系统
	- Hanlp
	- THULAC

5.4 自定义分词器

当自带的分词器无法满足需求的时候，可以自定义分词
通过自定义分词的三个部分来实现：

• Character Filters
• Tokenizer
• Token Filters

5.4.1 Character Filters

- 针对原始的文本进行处理，例如，去除html,a，p,div特殊符号等

自带的如下：
- HTML Script 去除html 标签和转换html实体
- Mapping 进行字符串的替换操作
- Pattern Replace进行正则匹配替换
会影响到Tokenizer解析position和offset

5.4.2 Tokenizer

-将原始文本按照一定规则切分为单词

自带的如下：
- standard按照单词进行分割
- latter 按照非字符类进行分割
- whitespace 按照空格进行分割
- UAX URL Email 按照standard 分割 ，但不会分割邮箱和URL
- NGram 和Edge NGram 连词分割
- Path Hierachy 按照文件路径进行分割
测试：

POST _analyze{
			"tokenizer":"path_hierachy",
			"text":"/one/two/three"
		}

5.4.3 Token Filters

- 将tokenizer 输出的单词(term )进行增加，删除，修改等操作

自带的如下：
- lowercase 将所有输出的单词转换为小写
- stop 删除 stop words
- NGram 和 Edge Ngram 连词分割
- Synonym 添加近义词的term
重要，这里可以实现自动补全的功能

POST _analyze{
	"text":"a Hello World！",
	"tokenizer":"standard",
	"filter":[
		"stop",  # 当有多个filter的时候，会依次执行
		"lowercase",
		{
			"type":"ngram",
			"min_gram":2,
			"max_gram":4
		}
	]
}

5.5 自定义分词的API

自定义分词器在索引（具体表）中的设定：

PUT test_index{
	"settings":{
		"analysis":{
			"char_filter":{},
			"tokenizer":{},
			"filter":{},
			"analyzer":{}
		}
	}
}

demo

PUT testairbnb
{
  "settings": {
    "index": {
      "number_of_shards": 1,
      "number_of_replicas": 0,
      "analysis": {
        "analyzer": {
          "autosuggest_analyzer": {
            "filter": [
              "lowercase",
              "asciifolding",
              "autosuggest_filter"
            ],
            "tokenizer": "standard",
            "type": "custom"
          },
          "ngram_analyzer": {
            "filter": [
              "lowercase",
              "asciifolding",
              "ngram_filter"
            ],
            "tokenizer": "standard",
            "type": "custom"
          }
        },
        "filter": {
          "autosuggest_filter": {
            "max_gram": "20",
            "min_gram": "1",
            "token_chars": [
              "letter",
              "digit",
              "punctuation",
              "symbol"
            ],
            "type": "edge_ngram"
          },
          "ngram_filter": {
            "max_gram": "9",
            "min_gram": "2",
            "token_chars": [
              "letter",
              "digit",
              "punctuation",
              "symbol"
            ],
            "type": "ngram"
          }
        }
      }
    }
  },
  "mappings": {
    "doc": {
      "dynamic": false,
      "properties": {
        "accommodates": {
          "type": "integer"
        },
        "bathrooms": {
          "type": "integer"
        },
        "bed_type": {
          "type": "text",
          "fields": {
            "keyword": {
              "type": "keyword",
              "ignore_above": 256
            }
          }
        },
        "bedrooms": {
          "type": "integer"
        },
        "beds": {
          "type": "integer"
        },
        "date_from": {
          "type": "date",
          "format": "yyyyMMdd"
        },
        "date_to": {
          "type": "date",
          "format": "yyyyMMdd"
        },
        "has_availability": {
          "type": "boolean"
        },
        "host_image": {
          "type": "keyword",
          "ignore_above": 256,
          "index": false
        },
        "host_name": {
          "type": "text",
          "analyzer": "autosuggest_analyzer",
          "fields": {
            "keyword": {
              "type": "keyword",
              "ignore_above": 256
            }
          }
        },
        "image": {
          "type": "keyword",
          "ignore_above": 256,
          "index":false
        },
        "listing_url": {
          "type": "keyword",
          "ignore_above": 256
        },
        "location": {
          "type": "geo_point"
        },
        "name": {
          "type": "text",
          "analyzer": "autosuggest_analyzer",
          "fields": {
            "keyword": {
              "type": "keyword",
              "ignore_above": 256
            }
          }
        },
        "price": {
          "type": "float"
        },
        "property_type": {
          "type": "text",
          "fields": {
            "keyword": {
              "type": "keyword",
              "ignore_above": 256
            }
          }
        },
        "room_type": {
          "type": "text",
          "fields": {
            "keyword": {
              "type": "keyword",
              "ignore_above": 256
            }
          }
        }
      }
    }
  }
}

上面分词的配置中，能够完全实现个性化设定

参考文章http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/08/elasticsearch.html
参考文章https://coding.imooc.com/class/chapter/181.html