TAG 15
作者
digoal
日期
2017-01-06
标签
PostgreSQL , 分词 , 全文检索 , 全字段检索 , 任意字段检索 , 下拉框选择 , 搜索引擎
背景
在一些应用程序中，可能需要对表的所有字段进行检索，有些字段可能需要精准查询，有些字段可能需要模糊查询或全文检索。
比如一些前端页面下拉框的勾选和选择。
这种需求对于应用开发人员来说，会很蛋疼，因为写SQL很麻烦，例子：
之前写过一篇文章来解决这个问题
使用的是全文检索，而当用户的需求为模糊查询时？ 如何来解决呢？
不难想到我之前写过的一系列文章
《PostgreSQL 百亿数据 秒级响应 正则及模糊查询》
《PostgreSQL 1000亿数据量 正则匹配 速度与激情》
《中文模糊查询性能优化 by PostgreSQL trgm》
《从难缠的模糊查询聊开 - PostgreSQL独门绝招之一 GIN , GiST , SP-GiST , RUM 索引原理与技术背景》
《PostgreSQL 全文检索加速 快到没有朋友 - RUM索引接口(潘多拉魔盒)》
全表，所有字段的模糊查询，应该如何做呢 ?
关键技术还是pg_trgm。
《PostgreSQL 9.3 pg_trgm imporve support multi-bytes char and gist,gin index for reg-exp search》
全表全字段模糊查询的实现例子
比如有一张这样的表，有若干个字段，然后前端设计了一个页面，允许用户进行模糊搜索，但是搜索的范围是所有字段。
这样做用户体验是好了，但是对于程序来说有点蛋疼，因为我们并不知道用户想要搜索的是哪个或哪些字段。
那么怎么能做到高效的匹配呢？
创建测试表，生成测试数据
postgres=# create table t(phonenum text, info text, c1 int, c2 text, c3 text, c4 timestamp);
CREATE TABLE
postgres=# insert into t values ('13888888888','i am digoal, a postgresqler',123,'china','中华人民共和国，阿里巴巴，阿',now());
INSERT 0 1
postgres=# select * from t;
phonenum | info | c1 | c2 | c3 | c4
-------------+-----------------------------+-----+-------+------------------------------+----------------------------
13888888888 | i am digoal, a postgresqler | 123 | china | 中华人民共和国，阿里巴巴，阿 | 2016-04-19 11:15:55.208658
(1 row)
首先，被搜索的字段中如果有中文或者其他mutli-bytes字符，那么不能使用collate, ctype=c的数据库。
还好阿里云RDS PostgreSQL默认就不是C的，很棒。
```
如果不是，你可以这么指定collate 和 ctype
postgres=# create database test with template template0 lc_collate 'zh_CN.utf8' lc_ctype 'zh_CN.utf8';
```
那么接下来，我们要做的是，建立支持模糊查询的函数索引，
```
create extension pg_trgm;
create or replace function record_to_text(anyelement) returns text as $$
select $1::text;
$$ language sql strict immutable;
test=# create index idx_t_1 on t using gin (record_to_text(t) gin_trgm_ops) ;
CREATE INDEX
当需要使用分页，或者结果集很大时，建议使用gist
test=# create index idx_t_2 on t using gist (record_to_text(t) gist_trgm_ops) ;
CREATE INDEX
```
查询测试
```
test=# explain select * from t where record_to_text(t) ~ 'digoal';
QUERY PLAN
Index Scan using idx_t_2 on t (cost=0.38..8.39 rows=1 width=140)
Index Cond: (record_to_text(t.*) ~ 'digoal'::text)
(2 rows)
```
查询性能测试
```
先插一堆数据进去
postgres=# insert into t select * from t;
INSERT 0 4194304
test=# select count(*) from t;
count
4194304
(1 row)
然后插几条不一样的
insert into t values ('13888889999','i am dege, a postgresqler',123,'china','德歌 德哥 刘德华 彭德怀',now());
insert into t values ('13888889999','i am dege, a postgresqler',123,'china','德歌 德哥 刘德华 彭德怀',now());
vacuum analyze t;
```
查询速度杠杠的
```
test=# explain (analyze,verbose,timing,costs,buffers) select * from t where record_to_text(t) ~ 'dege';
QUERY PLAN
Index Scan using idx_t_2 on public.t (cost=0.41..2.43 rows=1 width=101) (actual time=0.236..0.254 rows=2 loops=1)
Output: phonenum, info, c1, c2, c3, c4
Index Cond: (record_to_text(t.*) ~ 'dege'::text)
Buffers: shared hit=5
Planning time: 0.349 ms
Execution time: 0.301 ms
(6 rows)
```
测试查询包含刘德华的行(因为行很少，所以建议使用GIN索引)
```
test=# /+ BitmapScan(t idx_t_1) / explain (analyze,verbose,timing,costs,buffers) select * from t where record_to_text(t) ~ '刘德华' limit 10;
LOG: available indexes for BitmapScan(t): idx_t_1
LOG: pg_hint_plan:
used hint:
BitmapScan(t idx_t_1)
not used hint:
duplication hint:
error hint:
LOG: pg_hint_plan:
used hint:
not used hint:
BitmapScan(t idx_t_1)
duplication hint:
error hint:
QUERY PLAN
Limit (cost=441.00..442.26 rows=1 width=101) (actual time=0.239..0.255 rows=2 loops=1)
Output: phonenum, info, c1, c2, c3, c4
Buffers: shared hit=4
-> Bitmap Heap Scan on public.t (cost=441.00..442.26 rows=1 width=101) (actual time=0.238..0.252 rows=2 loops=1)
Output: phonenum, info, c1, c2, c3, c4
Recheck Cond: (record_to_text(t.) ~ '刘德华'::text)
Heap Blocks: exact=1
Buffers: shared hit=4
-> Bitmap Index Scan on idx_t_1 (cost=0.00..441.00 rows=1 width=0) (actual time=0.086..0.086 rows=2 loops=1)
Index Cond: (record_to_text(t.) ~ '刘德华'::text)
Buffers: shared hit=3
Planning time: 0.494 ms
Execution time: 0.313 ms
(13 rows)
test=# /+ BitmapScan(t idx_t_1) / select * from t where record_to_text(t) ~ '刘德华' limit 10;
LOG: available indexes for BitmapScan(t): idx_t_1
LOG: pg_hint_plan:
used hint:
BitmapScan(t idx_t_1)
not used hint:
duplication hint:
error hint:
LOG: pg_hint_plan:
used hint:
not used hint:
BitmapScan(t idx_t_1)
duplication hint:
error hint:
phonenum | info | c1 | c2 | c3 | c4
-------------+---------------------------+-----+-------+-------------------------+----------------------------
13888889999 | i am dege, a postgresqler | 123 | china | 德歌 德哥 刘德华 彭德怀 | 2017-01-06 17:04:42.19215
13888889999 | i am dege, a postgresqler | 123 | china | 德歌 德哥 刘德华 彭德怀 | 2017-01-06 17:04:42.514895
(2 rows)
Time: 1.225 ms
```
语句超时
通常这种索引命中，根据返回的结果集数量，响应时间可能是 0.几 毫秒到 几十 毫秒不等。
不过有些时候，可能因为用户输入的信息量太少，比如输入了2个字符，那么被匹配到的token信息会很多，导致变慢。
使用GiST可以缓解。
那么应用层可以做一个保护，比如超过1秒，则报语句超时。
```
postgres=# set statement_timeout = '1s';
SET
or
test=# /+ Set(statement_timeout 1s) / select * from t where record_to_text(t) ~ 'd' limit 10;
LOG: pg_hint_plan:
used hint:
Set(statement_timeout 1s)
not used hint:
duplication hint:
error hint:
LOG: pg_hint_plan:
used hint:
Set(statement_timeout 1s)
not used hint:
duplication hint:
error hint:
phonenum | info | c1 | c2 | c3 | c4
-------------+-----------------------------+-----+-------+------------------------------+----------------------------
13888888888 | i am digoal, a postgresqler | 123 | china | 中华人民共和国，阿里巴巴，阿 | 2017-01-06 16:51:16.840941
13888888888 | i am digoal, a postgresqler | 123 | china | 中华人民共和国，阿里巴巴，阿 | 2017-01-06 16:51:16.840941
13888888888 | i am digoal, a postgresqler | 123 | china | 中华人民共和国，阿里巴巴，阿 | 2017-01-06 16:51:16.840941
13888888888 | i am digoal, a postgresqler | 123 | china | 中华人民共和国，阿里巴巴，阿 | 2017-01-06 16:51:16.840941
13888888888 | i am digoal, a postgresqler | 123 | china | 中华人民共和国，阿里巴巴，阿 | 2017-01-06 16:51:16.840941
13888888888 | i am digoal, a postgresqler | 123 | china | 中华人民共和国，阿里巴巴，阿 | 2017-01-06 16:51:16.840941
13888888888 | i am digoal, a postgresqler | 123 | china | 中华人民共和国，阿里巴巴，阿 | 2017-01-06 16:51:16.840941
13888888888 | i am digoal, a postgresqler | 123 | china | 中华人民共和国，阿里巴巴，阿 | 2017-01-06 16:51:16.840941
13888888888 | i am digoal, a postgresqler | 123 | china | 中华人民共和国，阿里巴巴，阿 | 2017-01-06 16:51:16.840941
13888888888 | i am digoal, a postgresqler | 123 | china | 中华人民共和国，阿里巴巴，阿 | 2017-01-06 16:51:16.840941
(10 rows)
```
hint的使用
使用规则很简单
当使用游标返回时，使用gist
当输入的字符少于3个时，使用GIST
当评估行很少时，使用GIN
其他情况都是要GIN
有了以上规则，你就可以通过HINT，强制使用哪个索引了。
hint使用方法参考：
《从难缠的模糊查询聊开 - PostgreSQL独门绝招之一 GIN , GiST , SP-GiST , RUM 索引原理与技术背景》
其他优化
业务层面也可以做出一些优化，比如可以先用全文检索，如果没有匹配到，再用模糊查询。
又比如gist, gin, rum索引应该如何选择，可以参考这篇文档
《从难缠的模糊查询聊开 - PostgreSQL独门绝招之一 GIN , GiST , SP-GiST , RUM 索引原理与技术背景》
只读实例
按照前面的测试，通常来说一个查询的响应应该在1毫秒以内，
对于一个32核的机器，这种模糊查询能达到的QPS估计在8万左右。
如果你发现单节点，在已优化的情况下，已经不能满足查询的并发，那么可以构建只读实例。
构建只读实例的方法也很简单，请参考
https://yq.aliyun.com/articles/7255
https://github.com/aliyun/rds_dbsync
参考
《PostgreSQL 百亿数据 秒级响应 正则及模糊查询》
《PostgreSQL 1000亿数据量 正则匹配 速度与激情》
《中文模糊查询性能优化 by PostgreSQL trgm》
搜索引擎引以为豪的rank排序, phrase已经不是什么秘密，在PostgreSQL里面已经攻破。如下文章有介绍。
《从难缠的模糊查询聊开 - PostgreSQL独门绝招之一 GIN , GiST , SP-GiST , RUM 索引原理与技术背景》
《PostgreSQL 全文检索加速 快到没有朋友 - RUM索引接口(潘多拉魔盒)》
《PostgreSQL 9.3 pg_trgm imporve support multi-bytes char and gist,gin index for reg-exp search》
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