Elasticsearch：inverted index，doc_values及source
Elasticsearch：inverted index，doc_values及source
【腾讯云 Elasticsearch Service】高可用，可伸缩，云端全托管。集成X-Pack高级特性，适用日志分析/企业搜索/BI分析等场景
当我们学习 Elasticsearch 时，经常会遇到如下的几个概念：
- Reverted index
- doc_values
- source？
这个几个概念分别指的是什么？有什么用处？如何配置它们？只有我们熟练地掌握了这些概念，我们才可以正确地使用它们。
Inverted index
Inverted index（反向索引）是 Elasticsearch 和任何其他支持全文搜索的系统的核心数据结构。当一段文字从最原始的文字导入到 Elasticsearch 中，需要经过一个叫做 indexing 的过程。如果大家需要对 analyzer 有更深的认识，可以参阅我之前的文章 “Elasticsearch: analyzer”。
反向索引类似于你在任何书籍结尾处看到的索引。 它将出现在文档中的术语映射到文档。
例如，你可以从以下字符串构建反向索引：
Elasticsearch 从已建立索引的三个文档中构建数据结构。 以下数据结构称为反向索引 (inverted index)：
Term | Frequency | Document (postings) |
|---|---|---|
choice | 1 | 3 |
day | 1 | 2 |
is | 3 | 1,2,3 |
it | 1 | 1 |
last | 1 | 2 |
of | 1 | 2 |
of | 1 | 2 |
sunday | 2 | 1,2 |
the | 3 | 2,3 |
tomorrow | 1 | 1 |
week | 1 | 2 |
yours | 1 | 3 |
在这里反向索引指的的是，我们根据term来寻找相应的文档 ids。这和常规的根据文档 id来 寻找 term 相反。
请注意以下几点：
- 删除标点符号并将其小写后，文档会按术语进行细分。
- 术语按字母顺序排序
- “Frequency” 列捕获该术语在整个文档集中出现的次数
- 第三列捕获了在其中找到该术语的文档。 此外，它还可能包含找到该术语的确切位置（文档中的偏移）
在文档中搜索术语时，查找给定术语出现在其中的文档非常快捷。 如果用户搜索术语 “sunday”，那么从 “Term” 列中查找 sunday 将非常快，因为这些术语在索引中进行了排序。 即使有数百万个术语，也可以在对术语进行排序时快速查找它们。
随后，考虑一种情况，其中用户搜索两个单词，例如 last sunday。 反向索引可用于分别搜索 last 和 sunday 的发生； 文档2包含这两个术语，因此比仅包含一个术语的文档1更好。
反向索引是执行快速搜索的基础。 同样，很容易查明索引中出现了多少次术语。 这是一个简单的计数汇总。 当然，Elasticsearch在我们在这里解释的简单的反向排索引的基础上使用了很多创新。 它兼顾搜索和分析。
默认情况下，Elasticsearch 在文档中的所有字段上构建一个反向索引，指向该字段所在的 Elasticsearch 文档。也就是说在每个 Elasticsearch 的Lucene里，有一个位置存放这个 inverted index。
在 Kibana 中，我们建立一个如下的文档：
PUT twitter/_doc/1{ "user" : "双榆树-张三", "message" : "今儿天气不错啊，出去转转去", "uid" : 2, "age" : 20, "city" : "北京", "province" : "北京", "country" : "中国", "name": { "firstname": "三", "surname": "张" }, "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "location" : { "lat" : "39.970718", "lon" : "116.325747" }}当这个文档被建立好以后，Elastic 就已经帮我们建立好了相应的 inverted index 供我们进行搜索，比如：
GET twitter/_search{ "query": { "match": { "user": "张三" } }}我们可与得到相应的搜索结果：
{ "took" : 0, "timed_out" : false, "_shards" : { "total" : 1, "successful" : 1, "skipped" : 0, "failed" : 0 }, "hits" : { "total" : { "value" : 1, "relation" : "eq" }, "max_score" : 0.5753642, "hits" : [ { "_index" : "twitter", "_type" : "_doc", "_id" : "1", "_score" : 0.5753642, "_source" : { "user" : "双榆树-张三", "message" : "今儿天气不错啊，出去转转去", "uid" : 2, "age" : 20, "city" : "北京", "province" : "北京", "country" : "中国", "name" : { "firstname" : "三", "surname" : "张" }, "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "location" : { "lat" : "39.970718", "lon" : "116.325747" } } } ] }}如果我们想不让我们的某个字段不被搜索，也就是说不想为这个字段建立 inverted index，那么我们可以这么做：
DELETE twitterPUT twitter{ "mappings": { "properties": { "city": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 }, "address": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "age": { "type": "long" }, "country": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "location": { "properties": { "lat": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "lon": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } } } }, "message": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "name": { "properties": { "firstname": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "surname": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } } } }, "province": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "uid": { "type": "long" }, "user": { "type": "object", "enabled": false } } }} PUT twitter/_doc/1{ "user" : "双榆树-张三", "message" : "今儿天气不错啊，出去转转去", "uid" : 2, "age" : 20, "city" : "北京", "province" : "北京", "country" : "中国", "name": { "firstname": "三", "surname": "张" }, "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "location" : { "lat" : "39.970718", "lon" : "116.325747" }}在上面，我们通过 mapping 对 user 字段进行了修改：
"user": { "type": "object", "enabled": false }也就是说这个字段将不被建立索引，我们如果使用这个字段进行搜索的话，不会产生任何的结果：
GET twitter/_search{ "query": { "match": { "user": "张三" } }}搜索的结果为：
{ "took" : 0, "timed_out" : false, "_shards" : { "total" : 1, "successful" : 1, "skipped" : 0, "failed" : 0 }, "hits" : { "total" : { "value" : 0, "relation" : "eq" }, "max_score" : null, "hits" : [ ] }}显然是没有任何的结果。但是如果我们对这个文档进行查询的话：
GET twitter/_doc/1显示的结果是：
{ "_index" : "twitter", "_type" : "_doc", "_id" : "1", "_version" : 1, "_seq_no" : 0, "_primary_term" : 1, "found" : true, "_source" : { "user" : "双榆树-张三", "message" : "今儿天气不错啊，出去转转去", "uid" : 2, "age" : 20, "city" : "北京", "province" : "北京", "country" : "中国", "name" : { "firstname" : "三", "surname" : "张" }, "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "location" : { "lat" : "39.970718", "lon" : "116.325747" } }}显然 user 的信息是存放于 source 里的。只是它不被我们所搜索而已。
如果我们不想我们的整个文档被搜索，我们甚至可以直接采用如下的方法：
DELETE twitter PUT twitter { "mappings": { "enabled": false }}那么整个 twitter 索引将不建立任何的 inverted index，那么我们通过如下的命令：
PUT twitter/_doc/1{ "user" : "双榆树-张三", "message" : "今儿天气不错啊，出去转转去", "uid" : 2, "age" : 20, "city" : "北京", "province" : "北京", "country" : "中国", "name": { "firstname": "三", "surname": "张" }, "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "location" : { "lat" : "39.970718", "lon" : "116.325747" }} GET twitter/_search{ "query": { "match": { "city": "北京" } }}上面的命令执行的结果是，没有任何搜索的结果。更多阅读，可以参阅 “Mapping parameters: enabled”。
我们也可以使用如下的方式来使得我们禁止对一个字段进行查询：
{ "mappings": { "properties": { "http_version": { "type": "keyword", "index": false } ... } }}上面的设置使得 http_version 不被索引。上面的 mapping 使得我们不能对 http_version 字段进行搜索，从而节省磁盘空间，但是它并不妨碍我们对该字段进行 aggregation 及对 source 的访问。
Source
在 Elasticsearch 中，通常每个文档的每一个字段都会被存储在 shard 里存放 source 的地方，比如：
PUT twitter/_doc/2{ "user" : "双榆树-张三", "message" : "今儿天气不错啊，出去转转去", "uid" : 2, "age" : 20, "city" : "北京", "province" : "北京", "country" : "中国", "name": { "firstname": "三", "surname": "张" }, "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "location" : { "lat" : "39.970718", "lon" : "116.325747" }}在这里，我们创建了一个 id 为2的文档。我们可以通过如下的命令来获得它的所有的存储的信息。
GET twitter/_doc/2它将返回：
{ "_index" : "twitter", "_type" : "_doc", "_id" : "2", "_version" : 1, "_seq_no" : 1, "_primary_term" : 1, "found" : true, "_source" : { "user" : "双榆树-张三", "message" : "今儿天气不错啊，出去转转去", "uid" : 2, "age" : 20, "city" : "北京", "province" : "北京", "country" : "中国", "name" : { "firstname" : "三", "surname" : "张" }, "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "location" : { "lat" : "39.970718", "lon" : "116.325747" } }}在上面的 _source 里我们可以看到 Elasticsearch 为我们所存下的所有的字段。如果我们不想存储任何的字段，那么我们可以做如下的设置：
DELETE twitter PUT twitter{ "mappings": { "_source": { "enabled": false } }}那么我们使用如下的命令来创建一个 id 为1的文档：
PUT twitter/_doc/1{ "user" : "双榆树-张三", "message" : "今儿天气不错啊，出去转转去", "uid" : 2, "age" : 20, "city" : "北京", "province" : "北京", "country" : "中国", "name": { "firstname": "三", "surname": "张" }, "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "location" : { "lat" : "39.970718", "lon" : "116.325747" }}那么同样地，我们来查询一下这个文档：
GET twitter/_doc/1显示的结果为：
{ "_index" : "twitter", "_type" : "_doc", "_id" : "1", "_version" : 1, "_seq_no" : 0, "_primary_term" : 1, "found" : true}显然我们的文档是被找到了，但是我们看不到任何的 source。那么我们能对这个文档进行搜索吗？尝试如下的命令：
GET twitter/_search{ "query": { "match": { "city": "北京" } }}显示的结果为：
{ "took" : 0, "timed_out" : false, "_shards" : { "total" : 1, "successful" : 1, "skipped" : 0, "failed" : 0 }, "hits" : { "total" : { "value" : 1, "relation" : "eq" }, "max_score" : 0.5753642, "hits" : [ { "_index" : "twitter", "_type" : "_doc", "_id" : "1", "_score" : 0.5753642 } ] }}显然这个文档 id 为1的文档可以被正确地搜索，也就是说它有完好的 inverted index 供我们查询，虽然它没有它的 source。
那么我们如何有选择地进行存储我们想要的字段呢？这种情况适用于我们想节省自己的存储空间，只存储那些我们需要的字段到source里去。我们可以做如下的设置：
DELETE twitter PUT twitter{ "mappings": { "_source": { "includes": [ "*.lat", "address", "name.*" ], "excludes": [ "name.surname" ] } }}在上面，我们使用 include 来包含我们想要的字段，同时我们通过 exclude 来去除那些不需要的字段。我们尝试如下的文档输入：
PUT twitter/_doc/1{ "user" : "双榆树-张三", "message" : "今儿天气不错啊，出去转转去", "uid" : 2, "age" : 20, "city" : "北京", "province" : "北京", "country" : "中国", "name": { "firstname": "三", "surname": "张" }, "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "location" : { "lat" : "39.970718", "lon" : "116.325747" }}通过如下的命令来进行查询，我们可以看到：
GET twitter/_doc/1结果是：
{ "_index" : "twitter", "_type" : "_doc", "_id" : "1", "_version" : 1, "_seq_no" : 0, "_primary_term" : 1, "found" : true, "_source" : { "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "name" : { "firstname" : "三" }, "location" : { "lat" : "39.970718" } }}显然，我们只有很少的几个字段被存储下来了。通过这样的方法，我们可以有选择地存储我们想要的字段。
在实际的使用中，我们在查询文档时，也可以有选择地进行显示我们想要的字段，尽管有很多的字段被存于source中：
GET twitter/_doc/1?_source=name,location在这里，我们只想显示和name及location相关的字段，那么显示的结果为：
{ "_index" : "twitter", "_type" : "_doc", "_id" : "1", "_version" : 1, "_seq_no" : 0, "_primary_term" : 1, "found" : true, "_source" : { "name" : { "firstname" : "三" }, "location" : { "lat" : "39.970718" } }}更多的阅读，可以参阅文档“Mapping meta-field: _source”
Doc_values
默认情况下，大多数字段都已编入索引，这使它们可搜索。反向索引允许查询在唯一的术语排序列表中查找搜索词，并从中立即访问包含该词的文档列表。
sort，aggregtion 和访问脚本中的字段值需要不同的数据访问模式。除了查找术语和查找文档外，我们还需要能够查找文档并查找其在字段中具有的术语。
Doc values 是在文档索引时构建的磁盘数据结构，这使这种数据访问模式成为可能。它们存储与 _source 相同的值，但以面向列（column）的方式存储，这对于排序和聚合而言更为有效。几乎所有字段类型都支持Doc值，但对字符串字段除外 （text 及annotated_text）。Doc values 告诉你对于给定的文档 ID，字段的值是什么。比如，当我们向Elasticsearch中加入如下的文档：
PUT cities{ "mappings": { "properties": { "city": { "type": "keyword" } } }} PUT cities/_doc/1{ "city": "Wuhan"} PUT cities/_doc/2{ "city": "Beijing"} PUT cities/_doc/3{ "city": "Shanghai"}那么将在在 Elasticsearch 中将创建像如下的 doc_values 的一个列存储（Columnar store）表格:
doc id | city |
|---|---|
1 | Wuhan |
2 | Beijing |
3 | Shanghai |
默认情况下，所有支持 doc 值的字段均已启用它们。如果您确定不需要对字段进行排序或汇总，也不需要通过脚本访问字段值，则可以禁用 doc 值以节省磁盘空间：
比如我们可以通过如下的方式来使得 city 字段不可以做 sort 或 aggregation：
DELETE twitterPUT twitter{ "mappings": { "properties": { "city": { "type": "keyword", "doc_values": false, "ignore_above": 256 }, "address": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "age": { "type": "long" }, "country": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "location": { "properties": { "lat": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "lon": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } } } }, "message": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "name": { "properties": { "firstname": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "surname": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } } } }, "province": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } }, "uid": { "type": "long" }, "user": { "type": "text", "fields": { "keyword": { "type": "keyword", "ignore_above": 256 } } } } }}在上面，我们把 city 字段的 doc_values 设置为 false。
"city": { "type": "keyword", "doc_values": false, "ignore_above": 256 },我们通过如下的方法来创建一个文档：
PUT twitter/_doc/1{ "user" : "双榆树-张三", "message" : "今儿天气不错啊，出去转转去", "uid" : 2, "age" : 20, "city" : "北京", "province" : "北京", "country" : "中国", "name": { "firstname": "三", "surname": "张" }, "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "location" : { "lat" : "39.970718", "lon" : "116.325747" }}那么，当我们使用如下的方法来进行 aggregation 时：
GET twitter/_search{ "size": 0, "aggs": { "city_bucket": { "terms": { "field": "city", "size": 10 } } }}在我们的 Kibana 上我们可以看到：
{ "error": { "root_cause": [ { "type": "illegal_argument_exception", "reason": "Can't load fielddata on [city] because fielddata is unsupported on fields of type [keyword]. Use doc values instead." } ], "type": "search_phase_execution_exception", "reason": "all shards failed", "phase": "query", "grouped": true, "failed_shards": [ { "shard": 0, "index": "twitter", "node": "IyyZ30-hRi2rnOpfx4n1-A", "reason": { "type": "illegal_argument_exception", "reason": "Can't load fielddata on [city] because fielddata is unsupported on fields of type [keyword]. Use doc values instead." } } ], "caused_by": { "type": "illegal_argument_exception", "reason": "Can't load fielddata on [city] because fielddata is unsupported on fields of type [keyword]. Use doc values instead.", "caused_by": { "type": "illegal_argument_exception", "reason": "Can't load fielddata on [city] because fielddata is unsupported on fields of type [keyword]. Use doc values instead." } } }, "status": 400}显然，我们的操作是失败的。尽管我们不能做 aggregation 及 sort，但是我们还是可以通过如下的命令来得到它的 source：
GET twitter/_doc/1显示结果为：
{ "_index" : "twitter", "_type" : "_doc", "_id" : "1", "_version" : 1, "_seq_no" : 0, "_primary_term" : 1, "found" : true, "_source" : { "user" : "双榆树-张三", "message" : "今儿天气不错啊，出去转转去", "uid" : 2, "age" : 20, "city" : "北京", "province" : "北京", "country" : "中国", "name" : { "firstname" : "三", "surname" : "张" }, "address" : [ "中国北京市海淀区", "中关村29号" ], "location" : { "lat" : "39.970718", "lon" : "116.325747" } }}更多阅读请参阅 “Mapping parameters: doc_values”。
最新活动
包含文章发布时段最新活动，前往ES产品介绍页，可查找ES当前活动统一入口
Elasticsearch Service自建迁移特惠政策>>
Elasticsearch Service 新用户特惠狂欢，最低4折首购优惠 >>
Elasticsearch Service 企业首购特惠，助力企业复工复产>>
关注“腾讯云大数据”公众号，技术交流、最新活动、服务专享一站Get~
本文系转载，前往查看
如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
本文系转载，前往查看
如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
腾讯云开发者
