--- title: 博客全文检索施工记录 date: 2019-7-9 10:15:00 tags: - 全文检索 - MongoDB categories: - MongoDB --- 最近发现了一个提供全文检索服务的Algolia, 可以上传内容索引并且提供访问接口执行全文检索 可惜尝试之后发现上传内容索引时如果内容太长就会失败, 这就导致只能在摘要范围内搜索 因为已经有了后端API的支持, 所以考虑自己实现一下 ### 分词 全文检索的关键步骤是分词, 中文分词做的比较好的就是jieba分词了 还提供了nodejs的包可以直接调用 当然底层仍是C++代码, 安装依赖时需要使用node-gyp编译 我在windows环境始终没能成功(已安装python和windows-build-tools), linux和mac环境倒是十分顺利 基本的调用方式 ```typescript import * as nodejieba from 'nodejieba' nodejieba.load({}) // 加载词库, 只需调用一次 nodejieba.cut('这里是需要执行分词的文本', true) ``` 对于文章内容和查询关键字都需要做分词操作 ### 保存分词结果 在mongodb当中使用两个集合分别保存文章正文和分词结果 (因为mongodb限制每个文档的最大体积16MB, 这样做也是为了避免长文章导致的无法保存) article集合 ![文章正文](/images/MongoDB/article集合.png) article_keys集合 这个集合用来保存分词的结果 ![分词结果](/images/MongoDB/article_keys集合.png) ### 执行检索 需要重点理解一下mongodb的`aggregate`, 这是一个管道操作, 接受一个数组 数组中的每个元素都是一步操作, 前一步操作的执行结果传递给下一步操作继续处理 检索需要实现以下几个目标 1. 自动分词: 比如"函数解决"这类常见中文词汇, 自动拆分为"函数","解决" 2. 强制分词: 比如"存储 过程"其中包含空白符分隔的, 强制拆分为"存储","过程" 3. 非完全匹配: 比如分词为"函数","解决", "函数"有匹配, "解决"无匹配, 也能查到"函数"匹配的 4. 相关度降序: 出现频率高的文章在前, 比如"函数","解决"在A文章共出现5次, B文章共出现3次, 则A文章在前 5. 摘要提取: 对于关键词所在正文内容提取, 关键词出现位置靠近则合并提取范围, 关键词过多则省略靠后的摘要 1和2可以利用jieba分词和正则做到, 查询过程主要实现3和4, 5在查询之后对正文处理做到 以下是目前设计的查询方案 主要目的是在一次查询当中做到计数和分页截取 ```javascript const splitedWords = ['函数', '过程'] //对查询关键词的分词处理结果 const page = { // 分页信息 start: 0, limit: 10 } db.getCollection('article_keys').aggregate([ {$unwind: '$keys'}, // 把各个文档当中的keys字段打散统一执行查询 {$match: {keys: {$in: splitedWords}}}, // 数组的匹配筛选 {$group: {_id: '$article_id', num: {$sum: 1}}}, // 按照文章ID聚合, 并且计数(每个的数量就是关键词匹配到的次数) {$sort: {num: -1}}, // 匹配次数降序(实现相关度降序) { $lookup: { from: 'article', localField: '_id', foreignField: '_id', as: 'articles', },// 联查article, 目的是获取到对应的正文 }, { $group: {_id: 1, articles: {$push: '$articles'}, total: {$sum: 1}}}, // 聚合获取数据总数 { $project : { // 上一步输出的结果已经是一个文档, 其中包含的articles字段就是所有的匹配结果 _id: 1, total: 1, articles: { $slice: ['$articles', page.start, page.limit] }, // 分页截取 }, }, ]) ``` 操作输出的结果就是包含分页数据和数据总数的一个对象了 需要注意的是, 倒数第二步执行聚合之后, 因为已经聚合为一个文档, 所以就不能再用`$skip`和`$limit`了 只能使用数组的操作函数`$slice`, 第一个参数为操作对象, 第二个参数是截取起点, 第三个参数是截取长度 ### 摘要提取 这里是TypeScript语法, 使用原生JavaScript也一样 ```typescript /** * 创建文章搜索结果摘要, 使用标签高亮关键词 * @param content 文章正文内容 * @param keyWords 关键词们 * @param cutLen 每个关键词所在位置的截取区域长度 * @returns 文章摘要信息 */ private createSummary(content: string, keyWords: string[], cutLen: number): string { const cutRanges: number[][] = [] keyWords.forEach((keyWord: string) => { const keyWordIndex: number = content.indexOf(keyWord) if (keyWordIndex === -1) { return } const start: number = keyWordIndex - cutLen / 2 < 0 ? 0 : keyWordIndex - cutLen / 2 const end: number = keyWordIndex + cutLen / 2 + keyWord.length > content.length ? content.length : keyWordIndex + cutLen / 2 + keyWord.length cutRanges.push([start, end]) }) cutRanges.sort((item1: number[], item2: number[]) => { if (item1[0] > item2[0]) { return 1 } else if (item1[0] < item2[0]) { return -1 } else { return 0 } }) let summary = '' let lastCutEnd = 0 for (let index = 0 ; index < cutRanges.length ; index++) { const cutStart: number = cutRanges[index][0] let cutEnd: number = cutRanges[index][1] // 如果当前范围的末尾达到或超过下一个范围的开头 while (index < cutRanges.length - 1 && cutRanges[index][1] >= cutRanges[index + 1][0]) { // 则把范围扩大到下一个范围的末尾 cutEnd = cutRanges[index + 1][1] // 并将索引向前推进 index ++ } if (summary.length) { summary += ' ... ' } summary += content.substring(cutStart, cutEnd) lastCutEnd = cutEnd if (summary.length > 150) { break } } summary = cutRanges[0][0] > 0 ? ('... ' + summary) : summary summary += lastCutEnd < content.length ? ' ...' : '' keyWords.forEach(keyWord => { summary = summary.replace(new RegExp(CommonUtils.escapeRegexStr(keyWord), 'g'), `${keyWord}`) }) return summary } ``` 主要思路就是找到每一个关键词所在位置, 确定截取区域, 注意几点 1. 截取区域到达全文开头或者末尾的处理 2. 截取范围按照升序排列以便截取后组合的结果正确 3. 两个相邻的关键词如果截取范围相连或者有重叠, 需要将两者的范围合并 4. 摘要总长度限制 ### 性能表现 分词后的数据总量大约56万 ![全文检索数据量](/images/MongoDB/全文检索数据量.png) 添加索引之后基本每次查询的时间大约200ms, 基本还是不错的 ![全文检索效果](/images/MongoDB/全文检索效果.png)