深入浅出搜索架构引擎、方案与细节(上)

来源:互联网 发布:中博软件学院 编辑:程序博客网 时间:2024/05/22 10:48

一、缘起
《100亿数据1万属性数据架构设计》文章发布后,不少朋友对58同城自研搜索引擎E-search比较感兴趣,故专门撰文体系化的聊聊搜索引擎,从宏观到细节,希望把逻辑关系讲清楚,内容比较多,分上下两期。
主要内容如下,本篇(上)会重点介绍前三章:
(1)全网搜索引擎架构与流程
(2)站内搜索引擎架构与流程
(3)搜索原理、流程与核心数据结构
(4)流量数据量由小到大,搜索方案与架构变迁
(5)数据量、并发量、策略扩展性及架构方案
(6)实时搜索引擎核心技术

可能99%的同学不实施搜索引擎,但本文一定对你有帮助。

二、全网搜索引擎架构与流程
全网搜索的宏观架构长啥样?
全网搜索的宏观流程是怎么样的?
这里写图片描述
全网搜索引擎的宏观架构如上图,核心子系统主要分为三部分(粉色部分):
(1)spider爬虫系统
(2)search&index建立索引与查询索引系统,这个系统又主要分为两部分:
一部分用于生成索引数据build_index
一部分用于查询索引数据search_index
(3)rank打分排序系统

核心数据主要分为两部分(紫色部分):
(1)web网页库
(2)index索引数据

全网搜索引擎的业务特点决定了,这是一个“写入”和“检索”完全分离的系统:
【写入】
系统组成:由spider与search&index两个系统完成
输入:站长们生成的互联网网页
输出:正排倒排索引数据
流程:如架构图中的1,2,3,4
(1)spider把互联网网页抓过来
(2)spider把互联网网页存储到网页库中(这个对存储的要求很高,要存储几乎整个“万维网”的镜像)
(3)build_index从网页库中读取数据,完成分词
(4)build_index生成倒排索引

【检索】
系统组成:由search&index与rank两个系统完成
输入:用户的搜索词
输出:排好序的第一页检索结果
流程:如架构图中的a,b,c,d
(a)search_index获得用户的搜索词,完成分词
(b)search_index查询倒排索引,获得“字符匹配”网页,这是初筛的结果
(c)rank对初筛的结果进行打分排序
(d)rank对排序后的第一页结果返回

三、站内搜索引擎架构与流程
做全网搜索的公司毕竟是少数,绝大部分公司要实现的其实只是一个站内搜索,站内搜索引擎的宏观架构和全网搜索引擎的宏观架构有什么异同?
以58同城100亿帖子的搜索为例,站内搜索系统架构长啥样?站内搜索流程是怎么样的?
这里写图片描述
站内搜索引擎的宏观架构如上图,与全网搜索引擎的宏观架构相比,差异只有写入的地方:
(1)全网搜索需要spider要被动去抓取数据
(2)站内搜索是内部系统生成的数据,例如“发布系统”会将生成的帖子主动推给build_data系统

看似“很小”的差异,架构实现上难度却差很多:全网搜索如何“实时”发现“全量”的网页是非常困难的,而站内搜索容易实时得到全部数据。

对于spider、search&index、rank三个系统:
(1)spider和search&index是相对工程的系统
(2)rank是和业务、策略紧密、算法相关的系统,搜索体验的差异主要在此,而业务、策略的优化是需要时间积累的,这里的启示是:
a)Google的体验比Baidu好,根本在于前者rank牛逼
b)国内互联网公司(例如360)短时间要搞一个体验超越Baidu的搜索引擎,是很难的,真心需要时间的积累

四、搜索原理与核心数据结构
什么是正排索引?
什么是倒排索引?
搜索的过程是什么样的?
会用到哪些算法与数据结构?

前面的内容太宏观,为了照顾大部分没有做过搜索引擎的同学,数据结构与算法部分从正排索引、倒排索引一点点开始。

提问:什么是正排索引(forward index)?
回答:由key查询实体的过程,是正排索引。
用户表:t_user(uid, name, passwd, age, sex),由uid查询整行的过程,就是正排索引查询。
网页库:t_web_page(url, page_content),由url查询整个网页的过程,也是正排索引查询。

网页内容分词后,page_content会对应一个分词后的集合list。
简易的,正排索引可以理解为Map

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