一个线上问题引发的思考——Elasticsearch 8.X 如何实现更精准的检索？
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· 2022-11-01
1、线上问题
——问题来自：死磕Elasticsearch 知识星球微信群
这个问题涉及到业务细节，至今没有定论。不过，该问题引发了我的思考。
2、我的一点思考
我们使用 Elasticsearch 到底用来做什么？
除了 Elasticsearch 早已不是10年前因“菜谱”而火出技术圈的搜索引擎组件，它早已不是“单兵作战”，而是 ELKB 形成的 Elastic Stack “行走江湖”。
但，至少技术选型涉及到大数据的检索几乎无一例外 Elasticsearch 都是“首发阵容”。
2.1 关于全文检索，用户更关注什么？
关于全文搜索，《这就是搜索引擎》张俊林博士从搜索引擎的角度阐述了用户的关注点，核心就是两个。
其一：精准率; 其二：召回率。
通俗点讲：
精准率是站在用户角度，召回的数据贴合用户的预期，越准确越好。
当然，大数据时代的今天，单纯的字、词匹配早已跟不上时代的步伐，基于用户行为的推荐（如：抖音、网易云音乐）往往更吊起用户的胃口。
而召回率是满足检索条件的语句都尽可能的召回，到底要什么，让用户在结果中二次再做选择。
这两种都有应用场景，无所谓谁对谁错。
提到 Elasticsearch 精准召回数据，先不谈“精准”，先说一下召回。
如下图所示，可以分两部分看：数据的写入过程、数据检索过程。
数据写入过程要比图中复杂，我们着重关注建立倒排索引的过程，因为后面我们要基于倒排索引做全文检索。
2.2 数据写入过程
写入的文本如下：
基于 ik_smart 分词后，倒排索引的中的分词词典如下所示：
2.3 数据检索过程
Elasticsearch 提到检索，这其实是一个大的概念，不信你看下面的脑图。
Elasticsearch 检索从大的角度可以看成黑盒，类似：Google、baidu 搜索框。用户搜索框输入内容，检索召回数据。
但是，技术人员的眼里看搜索，更关注用哪种类型搜索。这涉及到检索分类。
Elasticsearch 检索大致可以分为：全文检索、精准匹配检索、多表关联检索、组合检索、不常用检索。
精准匹配检索回答的是“是和否、存在或不存在”问题？比如：小明的手机号为：“13566668888”，多一位、少一位、错一位都不能被召回！完全满足检索条件就召回，不满足检索条件就不要召回。不存在中间情况。
而全文检索回答的是“相关度”的问题？如文章开头提到的“手表”、“手表带”、“表带”就有相关度，哪些数据该召回？谁优先被召回（也就是谁排在前面）。
match_phrase 和 match 等实现检索的机制是不一样的，“profile:true" API 能帮我们更精细的看到底层的实现。
简单点说：match_phrase 走的是短语检索匹配，而 match 走的是多字段拆解后的 term query 的 bool 语句组合体。
2.4 如何理解精准？
其实这个没有普适的标准，不同的业务系统是不一样的。
建议，结合业务需求、产品经理和技术经理、项目经理、核心技术人员共同敲定。
满足用户要求的“精准”才算是精准。
比如文章开头提到的“手表”，其实有多种理解？
其一：只有“手表”两个字，没有任何其他，这种叫精准。
其二：分词词典里有“手表”，就要召回，这种也叫精准。
其三：只要文本里有就要召回，这也是某种意义的精准。比如：“南京市长江大桥”，搜索“江大桥”也要求召回。
等等......不一而足。
有了上面的思考，我们尝试解读一下开篇的问题。
3、Elasticsearch 8.X 更精准检索实现
如下示例，拿数据说话！
3.1 字词混合索引检索方案
词索引——使用 ik_smart 分词。 字索引——使用 standard 标准分词。
保留了 keyword 类型，便于方案二的精准字符匹配。
DELETE test-20220928
PUT test-20220928
{
"mappings": {
"properties": {
"title": {
"type": "text",
"analyzer": "ik_smart",
"fields": {
"standard": {
"type": "text",
"analyzer": "standard"
},
"keyword": {
"type": "keyword"
}
}
}
}
}
}
POST test-20220928/_bulk
{"index":{"_id":1}}
{"title":"手表带真好看"}
{"index":{"_id":2}}
{"title":"手表最近卖的不好，咋整"}
{"index":{"_id":3}}
{"title":"卡西欧手表不错哦"}
{"index":{"_id":4}}
{"title":"手表"}
先看“手表带真好看”这个文档 ik_smart 的分词结果。
其他几个文档{“2”，“3”，“4”} 都包含手表的分词，大家可以自己验证，篇幅原因，没有截图。
如下检索是 bool 组合混合体。
对于：must 条件要求单字相连的多字（可以理解为短语，但不见得是有意义的短语，如：江大桥）必须满足，用 短语 match_phrase 进行检索。
对于：should 条件满足 ik_smart 分词存在结果，则召回数据，且极大的提升评分权重。
POST test-20220928/_search
{
"query": {
"bool": {
"should": [
{
"match_phrase": {
"title": {
"query": "手表",
"boost": 50
}
}
}
],
"must": [
{
"match": {
"title.standard": "手表"
}
}
]
}
}
}
明显看出来：包含手表要排在前面。
3.2 自定义评分实现精准检索
使用前提：针对是 keyword 类型。
大家记住：sort 排序、aggregation 聚合、script 脚本都只能针对 keyword 类型，text 类型都是不支持的，除非开启“fielddata”（必要性非常小，使用场景也小，不建议开启）。
如下脚本的含义，如果字段精准匹配，没有多余字符，则评分极高，设置为1000；如果字段以给定关键词开头，则评分高，设置为500；如果属于包含关系，则评分也较高，设置为100；如果没有包含，那评分为10。
POST test-20220928/_search
{
"query": {
"script_score": {
"query": {
"match_all": {}
},
"script": {
"source": "if(doc['title.keyword'].value == params.keyword) { return 1000; } else if(doc['title.keyword'].value.startsWith(params.keyword)){ return 500; } else if(doc['title.keyword'].value.contains(params.keyword)) { return 100; } else { return 10;}",
"params": {
"keyword": "手表"
}
}
}
}
}
相当于我们人工干预了评分，基于字段精准匹配的情况实现了评分的区分。这样，最先召回的结果数据就是我们最期望的精准匹配结果了。
4、小结
针对企业级实战问题，引发了思考，并根据思考尝试做了解答。
当然，这道业务题目会有具体的细节业务场景，还需要进一步沟通交流。
本文涉及的技术点都不复杂。包含如下：
分词（中文分词器、默认分词器） 组合分词（fields） 组合检索 排序（评分）+ 全文检索+召回 自定义评分（自己定义的规则来进行数据的评分，进而将评分高的优先返回，排在前面进行返回！）
仅就本文的讨论和实现，相信你也遇到过类似问题，欢迎留言交流下你的思考！
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