如何快速實現高併發短文檢索

葡萄酒不吐葡萄皮發表於2019-02-16

一、需求緣起
某併發量很大,資料量適中的業務線需要實現一個“標題檢索”的功能:
(1)併發量較大,每秒20w次
(2)資料量適中,大概200w資料
(3)是否需要分詞:是
(4)資料是否實時更新:否

二、常見潛在解決方案及優劣
(1)資料庫搜尋法
具體方法:將標題資料存放在資料庫中,使用like來檢索
優點:方案簡單
缺點:不能實現分詞,併發量扛不住

(2)資料庫全文檢索法
具體方法:將標題資料存放在資料庫中,建立全文索引來檢索
優點:方案簡單
缺點:併發量扛不住

(3)使用開源方案將索引外接
具體方法:搭建lucene,solr,ES等開源外接索引方案
優點:效能比上面兩種好
缺點:併發量可能有風險,系統比較重,為一個簡單的業務搭建一套這樣的系統成本較高

三、58龍哥的建議
問1:龍哥,58同城第一屆程式設計大賽的題目好像是“黃反詞過濾”,你是冠軍,當時是用DAT來實現的麼?
龍哥:是的
畫外音:什麼是DAT?
普及:DAT是double array trie的縮寫,是trie樹的一個變體優化資料結構,它在保證trie樹檢索效率的前提下,能大大減少記憶體的使用,經常用來解決檢索,資訊過濾等問題。(具體大夥百度一下“DAT”)

問2:上面的業務場景可以使用DAT來實現麼?
龍哥:DAT更新資料比較麻煩,不能增量

問3:那直接使用trie樹可以麼?
龍哥:trie樹比較佔記憶體
畫外音:什麼是trie樹?
普及:trie樹,又稱單詞查詢樹,是一種樹形結構,是一種雜湊樹的變種。典型應用是用於統計,儲存大量的字串(但不僅限於字串),所以經常被搜尋引擎系統用於文字詞頻統計。它的優點是:利用字串的公共字首來減少查詢時間,最大限度地減少無謂的字串比較,查詢效率比雜湊樹高。(來源:百度百科)

例如:上面的trie樹就能夠表示{and, as, at, cn, com}這樣5個標題的集合。

問4:如果要支援分詞,多個分詞遍歷trie樹,還需要合併對吧?
龍哥:沒錯,每個分詞遍歷一次trie樹,可以得到doc_id的list,多個分詞得到的list合併,就是最終的結果。

問5:龍哥,還有什麼更好,更輕量級的方案麼?
龍哥:用trie樹,資料會膨脹文件數*標題長度這麼多,標題越長,文件數越多,記憶體佔用越大。有個一個方案,記憶體量很小,和標題長度無關,非常帥氣。

問6:有相關文章麼,推薦一篇?
龍哥:可能網上沒有,我簡單說一下吧,核心思想就是“記憶體hash + ID list”
索引初始化步驟為:對所有標題進行分詞,以詞的hash為key,doc_id的集合為value
查詢的步驟為:對查詢詞進行分詞,對分詞進行hash,直接查詢hash表格,獲取doc_id的list,然後多個詞進行合併
=====例子=====
例如:
doc1 : 我愛北京
doc2 : 我愛到家
doc3 : 到家美好
先標題進行分詞:
doc1 : 我愛北京 -> 我,愛,北京
doc2 : 我愛到家 -> 我,愛,到家
doc3 : 到家美好 -> 到家,美好
對分詞進行hash,建立hash + ID list:
hash(我) -> {doc1, doc2}
hash(愛) -> {doc1, doc2}
hash(北京) -> {doc1}
hash(到家) -> {doc2, doc3}
hash(美好) -> {doc3}
這樣,所有標題的初始化就完畢了,你會發現,資料量和標題的長度沒有關係。
使用者輸入“我愛”,分詞後變為{我,愛},對各個分詞的hash進行記憶體檢索
hash(我)->{doc1, doc2}
hash(愛)->{doc1, doc2}
然後進行合併,得到最後的查詢結果是doc1+doc2。
=====例子END=====

問7:這個方法有什麼優點呢?
龍哥:存記憶體操作,能滿足很大的併發,時延也很低,佔用記憶體也不大,實現非常簡單快速

問8:有什麼不足呢?和傳統搜尋有什麼區別咧?
龍哥:這是一個快速過度方案,因為索引本身沒有落地,還是需要在資料庫中儲存固化的標題資料,如果不做高可用,資料恢復起來會比較慢。當然做高可用也是很容易的,建立兩份一樣的hash索引即可。另外,沒有做水平切分,但資料量非常非常非常大時,還是要做水平切分改進的。

相關文章