Lucene学习图解

lucene基本原理
Lucene学习总结之一:全文检索的基本原理
Lucene底层原理和优化经验分享(1)-Lucene简介和索引原理

lucence组成部分:索引构建,索引搜索,索引管理(优化合并段)


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字典和倒排表


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字典的数据结构


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其中可用的有:B+树、跳跃表、FST
  B+树:
              mysql的InnoDB B+数结构


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理论基础:平衡多路查找树
优点:外存索引、可更新
缺点:空间大、速度不够快

跳跃表:


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优点:结构简单、跳跃间隔、级数可控,Lucene3.0之前使用的也是跳跃表结构,后换成了FST,但跳跃表在Lucene其他地方还有应用如倒排表合并和文档号索引。
缺点:模糊查询支持不好

FST
  Lucene现在使用的索引结构


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理论基础: 《Direct construction of minimal acyclic subsequential transducers》,通过输入有序字符串构建最小有向无环图。
优点:内存占用率低,压缩率一般在3倍~20倍之间、模糊查询支持好、查询快
缺点:结构复杂、输入要求有序、更新不易
Lucene里有个FST的实现,从对外接口上看,它跟Map结构很相似,有查找,有迭代:

Lucene索引实现
(本文对Lucene的原理介绍都是基于4.10.3)
  Lucene经多年演进优化,现在的一个索引文件结构如图所示,基本可以分为三个部分:词典、倒排表、正向文件、列式存储DocValues。

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倒排表结构

倒排表就是文档号集合,但怎么存,怎么取也有很多讲究,Lucene现使用的倒排表结构叫Frame of reference,它主要有两个特点:
  1. 数据压缩,可以看下图怎么将6个数字从原先的24bytes压缩到7bytes。


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2. 跳跃表加速合并,因为布尔查询时,and 和or 操作都需要合并倒排表,这时就需要快速定位相同文档号,所以利用跳跃表来进行相同文档号查找。
  这部分可参考ElasticSearch的一篇博客,里面有一些性能测试:
  ElasticSearch 倒排表

正向文件

正向文件指的就是原始文档,Lucene对原始文档也提供了存储功能,它存储特点就是分块+压缩,fdt文件就是存放原始文档的文件,它占了索引库90%的磁盘空间,fdx文件为索引文件,通过文档号(自增数字)快速得到文档位置,它们的文件结构如下:

  
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