亿级数据的高并发通用搜索引擎架构设计

[文章作者：张宴 本文版本：v1.0 最后修改：2008.12.09 转载请注明原文链接：http://blog.s135.com/post/385/ ]

　　曾经在七月，写过一篇文章──《基于Sphinx+MySQL的千万级数据全文检索（搜索引擎）架构设计 》，前公司的分类信息搜索基于此架构，效果明显，甚至将很大一部分带Where条件的MySQL SQL查询，都改用了Sphinx+MySQL搜索。但是，这套架构仍存在局限：一是MySQL本身的并发能力有限，在200～300个并发连接下，查询和更新就比较慢了；二是由于MySQL表的主键与Sphinx索引的ID一一对应，从而无法跨多表建立整站查询，而且新增加类别还得修改配置文件，比较麻烦；三是因为和MySQL集成，无法发挥出Sphinx的优势。

　　最近，我设计出了下列这套最新的搜索引擎架构，目前已经写出“搜索查询接口”和“索引更新接口”的beta版。经测试，在一台“奔腾四 3.6GHz 双核CPU、2GB内存”的普通PC机，7000万条索引记录的条件下，“搜索查询接口”平均查询速度为0.0XX秒（查询速度已经达到百度、谷歌、搜狗、中国雅虎等搜索引擎的水平，详见文章末尾的“附2”），并且能够支撑高达5000的并发连接；而“索引更新接口”进行数据分析、入队列、返回信息给用户的全过程，高达1500 Requests/Sec。

　　“队列控制器”这一部分是核心，它要控制队列读取，更新MySQL主表与增量表，更新搜索引擎数据存储层Tokyo Tyrant，准实时（1分钟内）完成更新Sphinx增量索引，定期合并Sphinx索引。我预计在这周写出beta版。



　　图示说明：
　　1、搜索查询接口：
　　①、Web应用服务器通过HTTP POST/GET方式，将搜索关键字等条件，传递给搜索引擎服务器的search.php接口；
　　②③、search.php通过Sphinx的API（我根据最新的Sphinx 0.9.9-rc1 API，改写了一个C语言的PHP扩展sphinx.so），查询Sphinx索引服务，取得满足查询条件的搜索引擎唯一ID（15位搜索唯一ID：前5位类别ID+后10位原数据表主键ID）列表；
　　④⑤、search.php将这些ID号作为key，通过Memcache协议一次性从Tokyo Tyrant中mget取回ID号对应的文本数据。
　　⑥⑦、search.php将搜索结果集，按查询条件，进行摘要和关键字高亮显示处理，以JSON格式或XML格式返回给Web应用服务器。

　　2、索引更新接口：
　　⑴、Web应用服务器通过HTTP POST/GET方式，将要增加、删除、更新的内容告知搜索服务器的update.php接口；
　　⑵、update.php将接收到的信息处理后，写入TT高速队列（我基于Tokyo Tyrant做的一个队列系统）；
　　注：这两步的速度可达到1500次请求/秒以上，可应对6000万PV的搜索索引更新调用。

　　3、搜索索引与数据存储控制：
　　㈠、“队列控制器”守护进程从TT高速队列中循环读取信息（每次50条，直到末尾）；
　　㈡、“队列控制器”将读取出的信息写入搜索引擎数据存储层Tokyo Tyrant；
　　㈢、“队列控制器”将读取出的信息异步 写入MySQL主表（这张主表按500万条记录进行分区，仅作为数据永久性备份用）；
　　㈣、“队列控制器”将读取出的信息写入MySQL增量表；
　　㈤、“队列控制器”在1分钟内，触发Sphinx更新增量索引，Sphinx的indexer会将MySQL增量表作为数据源，建立增量索引。Sphinx的增量索引和作为数据源的MySQL增量表成对应关系；
　　㈥、“队列控制器”每间隔3小时，短暂停止从TT高速队列中读取信息，并触发Sphinx将增量索引合并入主索引（这个过程非常快），同时清空MySQL增量表（保证了MySQL增量表的记录数始终只有几千条至几十万条，大大加快Sphinx增量索引更新速度），然后恢复从TT高速队列中取出数据，写入MySQL增量表。

　　本架构使用的开源软件：
　　1、Sphinx 0.9.9-rc1
　　2、Tokyo Tyrant 1.1.9
　　3、MySQL 5.1.30
　　4、Nginx 0.7.22
　　5、PHP 5.2.6

　　本架构自主研发的程序：
　　1、搜索查询接口（search.php）
　　2、索引更新接口（update.php）
　　3、队列控制器
　　4、Sphinx 0.9.9-rc1 API的PHP扩展（sphinx.so）
　　5、基于Tokyo Tyrant的高速队列系统

　　附1：MySQL FullText、Lucene搜索、Sphinx搜索的第三方对比结果：
　　1、查询速度：
　　MySQL FullText最慢，Lucene、Sphinx查询速度不相上下，Sphinx稍占优势。
　　

　　2、建索引速度：
　　Sphinx建索引速度是最快的，比Lucene快9倍以上。因此，Sphinx非常适合做准实时搜索引擎。

　　3、详细对比数据见以下PDF文档：

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　　附2：国内各大中文搜索引擎搜索速度分析：
　　以“APMServ张宴”为关键字，比较在各大中文搜索引擎的搜索速度：
　　1、百度：
　　①、第一次搜索
　　

　　②、第二次搜索
　　

　　分析：百度对第一次搜索的搜索结果做了Cache，所以第二次查询非常快。

　　2、谷歌：
　　①、第一次搜索
　　

　　②、第二次搜索
　　

　　分析：谷歌也对第一次搜索的搜索结果做了Cache，但两次查询跟百度同比，都要慢一些。

　　3、搜狗：
　　①、第一次搜索
　　

　　②、第二次搜索
　　

　　③、第三次搜索
　　

　　分析：搜狗疑似对第一次搜索的搜索结果做了短暂的Cache，第二次搜索速度非常快，第三次搜索的速度比第二次搜索的速度慢。搜狗第一次搜索的速度跟百度差不多。

　　4、中国雅虎：
　　①、第一次搜索
　　

　　②、第二次搜索
　　

　　分析：搜索结果没有做Cache。中国雅虎的搜索速度跟百度第一次搜索的速度差不多。

　　5、网易有道：
　　①、第一次搜索
　　

　　②、第二次搜索
　　

　　分析：有道对第一次搜索的搜索结果做了Cache。但是，跟谷歌一样，两次搜索同比都要较百度、搜狗、中国雅虎慢一些。