分析和分析器
分析(analysis) 是这样一个过程:
- 首先,标记化一个文本块为适用于倒排索引单独的词(term)
- 然后标准化这些词为标准形式,提高它们的“可搜索性”或“查全率”
这个工作是分析器(analyzer) 完成的。一个分析器(analyzer) 只是一个包装用于将三个功能放到一个包里:
- 字符过滤器: 首先字符串经过字符过滤器(character filter) ,它们的工作是在标记化前处理字符串。字符过滤器能够去除HTML标记,或者转换
"&"
为"and"
。 - 分词器: 下一步,分词器(tokenizer) 被标记化成独立的词。一个简单的分词器(tokenizer) 可以根据空格或逗号将单词分开(译者注:这个在中文中不适用)。
- 标记过滤: 最后,每个词都通过所有标记过滤(token filters) ,它可以修改词(例如将
"Quick"
转为小写),去掉词(例如停用词像"a"
、"and"
、"the"
等等),或者增加词(例如同义词像"jump"
和"leap"
)Elasticsearch提供很多开箱即用的字符过滤器,分词器和标记过滤器。这些可以组合来创建自定义的分析器以应对不同的需求。我们将在《自定义分析器》章节详细讨论。 - 内建的分析器: 不过,Elasticsearch还附带了一些预装的分析器,你可以直接使用它们。下面我们列出了最重要的几个分析器,来演示这个字符串分词后的表现差异:
"Set the shape to semi-transparent by calling set_trans(5)"
- 标准分析器 :标准分析器是Elasticsearch默认使用的分析器。对于文本分析,它对于任何语言都是最佳选择(译者注:就是没啥特殊需求,对于任何一个国家的语言,这个分析器就够用了)。它根据Unicode Consortium的定义的单词边界(word boundaries) 来切分文本,然后去掉大部分标点符号。最后,把所有词转为小写。产生的结果为:
set, the, shape, to, semi, transparent, by, calling, set_trans, 5
- 简单分析器: 简单分析器将非单个字母的文本切分,然后把每个词转为小写。产生的结果为:
set, the, shape, to, semi, transparent, by, calling, set, trans
- 空格分析器: 空格分析器依据空格切分文本。它不转换小写。产生结果为:
Set, the, shape, to, semi-transparent, by, calling, set_trans(5)
- 语言分析器: 特定语言分析器适用于很多语言。它们能够考虑到特定语言的特性。例如,
english
分析器自带一套英语停用词库——像and
或the
这些与语义无关的通用词。这些词被移除后,因为语法规则的存在,英语单词的主体含义依旧能被理解(译者注:stem English words
这句不知道该如何翻译,查了字典,我理解的大概意思应该是将英语语句比作一株植物,去掉无用的枝叶,主干依旧存在,停用词好比枝叶,存在与否并不影响对这句话的理解。)。english
分析器将会产生以下结果:set, shape, semi, transpar, call, set_tran, 5
。注意"transparent"
、"calling"
和"set_trans"
是如何转为词干的。
当分析器被使用:
当我们 索引(index) 一个文档,全文字段会被分析为单独的词来创建倒排索引。不过,当我们在全文字段搜索(search) 时,我们要让查询字符串经过同样的分析流程 处理,以确保这些词在索引中存在。
- 全文查询我们将在稍后讨论,理解每个字段是如何定义的,这样才可以让它们做正确的事:
- 当你查询全文(full text) 字段,查询将使用相同的分析器来分析查询字符串,以产生正确的词列表。
- 当你查询一个确切值(exact value) 字段,查询将不分析查询字符串,但是你可以自己指定。
- 现在你可以明白为什么《映射和分析》的开头会产生那种结果:
date
字段包含一个确切值:单独的一个词"2014-09-15"
。_all
字段是一个全文字段,所以分析过程将日期转为三个词:"2014"
、"09"
和"15"
。
- 当我们在
_all
字段查询2014
,它一个匹配到12条推文,因为这些推文都包含词2014
:GET /_search?q=2014 # 12 results
- 当我们在
_all
字段中查询2014-09-15
,首先分析查询字符串,产生匹配任一 词2014
、09
或15
的查询语句,它依旧匹配12个推文,因为它们都包含词2014
。GET /_search?q=2014-09-15 # 12 results !
- 当我们在
date
字段中查询2014-09-15
,它查询一个确切 的日期,然后只找到一条推文:GET /_search?q=date:2014-09-15 # 1 result
- 当我们在
date
字段中查询2014
,没有找到文档,因为没有文档包含那个确切的日期:GET /_search?q=date:2014 # 0 results !
测试分析器:
尤其当你是Elasticsearch新手时,对于如何分词以及存储到索引中理解起来比较困难。为了更好的理解如何进行,你可以使用analyze
API来查看文本是如何被分析的。在查询字符串参数中指定要使用的分析器,被分析的文本做为请求体:GET /_analyze?analyzer=standard&text=Text to analyze
- 结果中每个节点在代表一个词:
{ "tokens": [ { "token": "text", "start_offset": 0, "end_offset": 4, "type": "<ALPHANUM>", "position": 1 }, { "token": "to", "start_offset": 5, "end_offset": 7, "type": "<ALPHANUM>", "position": 2 }, { "token": "analyze", "start_offset": 8, "end_offset": 15, "type": "<ALPHANUM>", "position": 3 } ] }
token
是一个实际被存储在索引中的词。position
指明词在原文本中是第几个出现的。start_offset
和end_offset
表示词在原文本中占据的位置。analyze
API 对于理解Elasticsearch索引的内在细节是个非常有用的工具,随着内容的推进,我们将继续讨论它。
指定分析器
- 当Elasticsearch在你的文档中探测到一个新的字符串字段,它将自动设置它为全文
string
字段并用standard
分析器分析。 - 你不可能总是想要这样做。也许你想使用一个更适合这个数据的语言分析器。或者,你只想把字符串字段当作一个普通的字段——不做任何分析,只存储确切值,就像字符串类型的用户ID或者内部状态字段或者标签。
- 为了达到这种效果,我们必须通过映射(mapping) 人工设置这些字段。
映射
为了能够把日期字段处理成日期,把数字字段处理成数字,把字符串字段处理成全文本(Full-text)或精确的字符串值,Elasticsearch需要知道每个字段里面都包含了什么类型。这些类型和字段的信息存储(包含)在映射(mapping)中。
正如《数据吞吐》一节所说,索引中每个文档都有一个类型(type) 。 每个类型拥有自己的映射(mapping) 或者模式定义(schema definition) 。一个映射定义了字段类型,每个字段的数据类型,以及字段被Elasticsearch处理的方式。映射还用于设置关联到类型上的元数据。在《映射》章节我们将探讨映射的细节。这节我们只是带你入门。
核心简单字段类型
Elasticsearch支持以下简单字段类型:
类型 | 表示的数据类型 |
---|---|
String | string |
Whole number | byte , short , integer , long |
Floating point | float , double |
Boolean | boolean |
Date | date |
当你索引一个包含新字段的文档——一个之前没有的字段——Elasticsearch将使用动态映射猜测字段类型,这类型来自于JSON的基本数据类型,使用以下规则:
JSON type | Field type |
---|---|
Boolean:true or false |
"boolean" |
Whole number:123 |
"long" |
Floating point:123.45 |
"double" |
String, valid date:"2014-09-15" |
"date" |
String:"foo bar" |
"string" |
注意
这意味着,如果你索引一个带引号的数字——
"123"
,它将被映射为"string"
类型,而不是"long"
类型。然而,如果字段已经被映射为"long"
类型,Elasticsearch将尝试转换字符串为long,并在转换失败时会抛出异常。
查看映射
- 我们可以使用
_mapping
后缀来查看Elasticsearch中的映射。在本章开始我们已经找到索引gb
类型tweet
中的映射:GET /gb/_mapping/tweet
- 这展示给了我们字段的映射(叫做属性(properties) ),这些映射是Elasticsearch在创建索引时动态生成的:
{ "gb": { "mappings": { "tweet": { "properties": { "date": { "type": "date", "format": "strict_date_optional_time||epoch_millis" }, "name": { "type": "string" }, "tweet": { "type": "string" }, "user_id": { "type": "long" } } } } } }
小提示
错误的映射,例如把
age
字段映射为string
类型而不是integer
类型,会造成查询结果混乱。要检查映射类型,而不是假设它是正确的!
自定义字段映射
虽然大多数情况下基本数据类型已经能够满足,但你也会经常需要自定义一些特殊类型(fields),特别是字符串字段类型。 自定义类型可以使你完成以下几点:
- 区分全文(full text)字符串字段和准确字符串字段(译者注:就是分词与不分词,全文的一般要分词,准确的就不需要分词,比如『中国』这个词。全文会分成『中』和『国』,但作为一个国家标识的时候我们是不需要分词的,所以它就应该是一个准确的字符串字段)。
- 使用特定语言的分析器(译者注:例如中文、英文、阿拉伯语,不同文字的断字、断词方式的差异)
- 优化部分匹配字段
- 指定自定义日期格式(译者注:这个比较好理解,例如英文的
Feb,12,2016
和 中文的2016年2月12日
) - 以及更多
映射中最重要的字段参数是type
。除了string
类型的字段,你可能很少需要映射其他的type
:
{
"number_of_clicks": {
"type": "integer"
}
}
string
类型的字段,默认的,考虑到包含全文本,它们的值在索引前要经过分析器分析,并且在全文搜索此字段前要把查询语句做分析处理。
对于string
字段,两个最重要的映射参数是index
和analyer
。
index
index
参数控制字符串以何种方式被索引。它包含以下三个值当中的一个:
值 | 解释 |
---|---|
analyzed |
首先分析这个字符串,然后索引。换言之,以全文形式索引此字段。 |
not_analyzed |
索引这个字段,使之可以被搜索,但是索引内容和指定值一样。不分析此字段。 |
no |
不索引这个字段。这个字段不能为搜索到。 |
string
类型字段默认值是analyzed
。如果我们想映射字段为确切值,我们需要设置它为not_analyzed
:{ "tag": { "type": "string", "index": "not_analyzed" } }
其他简单类型(
long
、double
、date
等等)也接受index
参数,但相应的值只能是no
和not_analyzed
,它们的值不能被分析。
分析
对于analyzed
类型的字符串字段,使用analyzer
参数来指定哪一种分析器将在搜索和索引的时候使用。默认的,Elasticsearch使用standard
分析器,但是你可以通过指定一个内建的分析器来更改它,例如whitespace
、simple
或english
。
{
"tweet": {
"type": "string",
"analyzer": "english"
}
}
更新映射
你可以在第一次创建索引的时候指定映射的类型。此外,你也可以晚些时候为新类型添加映射(或者为已有的类型更新映射)。
重要
你可以向已有映射中增加 字段,但你不能修改 它。如果一个字段在映射中已经存在,这可能意味着那个字段的数据已经被索引。如果你改变了字段映射,那已经被索引的数据将错误并且不能被正确的搜索到。
我们可以更新一个映射来增加一个新字段,但是不能把已有字段的类型那个从analyzed
改到not_analyzed
。
- 为了演示两个指定的映射方法,让我们首先删除索引
gb
:DELETE /gb
- 然后创建一个新索引,指定
tweet
字段的分析器为english
:PUT /gb <1> { "mappings": { "tweet" : { "properties" : { "tweet" : { "type" : "string", "analyzer": "english" }, "date" : { "type" : "date" }, "name" : { "type" : "string" }, "user_id" : { "type" : "long" } } } } }
<1>
这将创建包含mappings
的索引,映射在请求体中指定。- 再后来,我们决定在
tweet
的映射中增加一个新的not_analyzed
类型的文本字段,叫做tag
,使用_mapping
后缀:PUT /gb/_mapping/tweet { "properties" : { "tag" : { "type" : "string", "index": "not_analyzed" } } }
- 注意到我们不再需要列出所有的已经存在的字段,因为我们没法修改他们。我们的新字段已经被合并至存在的那个映射中。
测试映射
- 你可以通过名字使用
analyze
API测试字符串字段的映射。对比这两个请求的输出:GET /gb/_analyze?field=tweet&text=Black-cats <1> GET /gb/_analyze?field=tag&text=Black-cats <2>
<1>
<2>
我们想要分析的文本被放在请求体中。tweet
字段产生两个词,"black"
和"cat"
,tag
字段产生单独的一个词"Black-cats"
。换言之,我们的映射工作正常。