Mysql全文索引简析
全文索引浅入浅出?
最近在复习数据库索引部分,看到了 fulltext,也即全文索引,虽然全文索引在平时的业务中用到的不多,但是感觉它有点儿意思,所以花了点时间研究一下,特此记录。
1. 概念
通过数值比较、范围过滤等就可以完成绝大多数我们需要的查询,但是,如果希望通过关键字的匹配来进行查询过滤,那么就需要基于相似度的查询,而不是原来的精确数值比较。全文索引就是为这种场景设计的。
你可能会说,用 like + % 就可以实现模糊匹配了,为什么还要全文索引?like + % 在文本比较少时是合适的,但是对于大量的文本数据检索,是不可想象的。全文索引在大量的数据面前,能比 like + % 快 N 倍,速度不是一个数量级,但是全文索引可能存在精度问题。
你可能没有注意过全文索引,不过至少应该对一种全文索引技术比较熟悉:各种的搜索引擎。虽然搜索引擎的索引对象是超大量的数据,并且通常其背后都不是关系型数据库,不过全文索引的基本原理是一样的。
2. 版本支持
开始之前,先说一下全文索引的版本、存储引擎、数据类型的支持情况
- MySQL 5.6 以前的版本,只有 MyISAM 存储引擎支持全文索引;
- MySQL 5.6 及以后的版本,MyISAM 和 InnoDB 存储引擎均支持全文索引;
- 只有字段的数据类型为 char、varchar、text 及其系列才可以建全文索引。
测试或使用全文索引时,要先看一下自己的 MySQL 版本、存储引擎和数据类型是否支持全文索引。
3. 操作全文索引
3.1 创建
1.创建表时创建全文索引
1 | create table fulltext_test ( |
2.在已存在的表上创建全文索引
1 | create fulltext index content_tag_fulltext |
3.通过 SQL 语句 ALTER TABLE 创建全文索引
1 | alter table fulltext_test |
3.2 修改
修改个 O,直接删掉重建。
3.3 删除
1.直接使用 DROP INDEX 删除全文索引
1 | drop index content_tag_fulltext |
2.通过 SQL 语句 ALTER TABLE 删除全文索引
1 | alter table fulltext_test |
3.4 使用
和常用的模糊匹配使用 like + % 不同,全文索引有自己的语法格式,使用 match 和 against 关键字,比如
1 | select * from fulltext_test |
注意: match() 函数中指定的列必须和全文索引中指定的列完全相同,否则就会报错,无法使用全文索引,这是因为全文索引不会记录关键字来自哪一列。如果想要对某一列使用全文索引,请单独为该列创建全文索引。
4. 测试全文索引
4.1 添加测试数据
有了上面的知识,就可以测试一下全文索引了。
首先创建测试表,插入测试数据
1 | create table test ( |
按照全文索引的使用语法执行下面查询
1 | select * from test where match(content) against('a'); |
根据我们的惯性思维,应该会显示3 条记录(或者你可以认为是4+3+2条,后面再解释)才对,然而结果是 1 条记录也没有,只有在执行下面的查询时
1 | select * from test where match(content) against('aaaa'); |
才会搜到 aaaa 这 1 条记录。
为什么?这个问题有很多原因,其中最常见的就是 最小搜索长度 导致的。另外插一句,使用全文索引时,测试表里至少要有 4 条以上的记录,否则,会出现意想不到的结果。
MySQL 中的全文索引,有两个变量,最小搜索长度和最大搜索长度,对于长度小于最小搜索长度和大于最大搜索长度的词语,都不会被索引。通俗点就是说,想对一个词语使用全文索引搜索,那么这个词语的长度必须在以上两个变量的区间内。
这两个的默认值可以使用以下命令查看
1 | show variables like '%ft%'; |
可以看到这两个变量在 MyISAM 和 InnoDB 两种存储引擎下的变量名和默认值
1 | // MyISAM |
可以看到最小搜索长度 MyISAM 引擎下默认是 4,InnoDB 引擎下是 3,也即,MySQL 的全文索引只会对长度大于等于 4 或者 3 的词语建立索引,而刚刚搜索的只有 aaaa 的长度大于等于 4。
4.2 配置最小搜索长度
全文索引的相关参数都无法进行动态修改,必须通过修改 MySQL 的配置文件来完成。修改最小搜索长度的值为 1,首先打开 MySQL 的配置文件 /etc/my.cnf,在 [mysqld] 的下面追加以下内容
1 | [mysqld] |
然后重启 MySQL 服务器,并修复全文索引。注意,修改完参数以后,一定要修复下索引,不然参数不会生效。
两种修复方式,可以使用下面的命令修复
1 | repair table test quick; |
或者直接删掉重新建立索引,再次执行上面的查询,a、aa、aaa 就都可以查出来了。
但是,这里还有一个问题,搜索关键字 a 时,为什么 aa、aaa、aaaa 没有出现结果中,讲这个问题之前,先说说两种全文索引。
5. 两种全文索引
5.1 自然语言的全文索引
默认情况下,或者使用 in natural language mode 修饰符时,match() 函数对文本集合执行自然语言搜索,上面的例子都是自然语言的全文索引。
自然语言搜索引擎将计算每一个文档对象和查询的相关度。这里,相关度是基于匹配的关键词的个数,以及关键词在文档中出现的次数。在整个索引中出现次数越少的词语,匹配时的相关度就越高。相反,非常常见的单词将不会被搜索,如果一个词语的在超过 50% 的记录中都出现了,那么自然语言的搜索将不会搜索这类词语。上面提到的,测试表中必须有 4 条以上的记录,就是这个原因。
这个机制也比较好理解,比如说,一个数据表存储的是一篇篇的文章,文章中的常见词、语气词等等,出现的肯定比较多,搜索这些词语就没什么意义了,需要搜索的是那些文章中有特殊意义的词,这样才能把文章区分开。
5.2 布尔全文索引
在布尔搜索中,我们可以在查询中自定义某个被搜索的词语的相关性,当编写一个布尔搜索查询时,可以通过一些前缀修饰符来定制搜索。
MySQL 内置的修饰符,上面查询最小搜索长度时,搜索结果 ft_boolean_syntax 变量的值就是内置的修饰符,下面简单解释几个,更多修饰符的作用可以查手册
- + 必须包含该词
- - 必须不包含该词
- > 提高该词的相关性,查询的结果靠前
- < 降低该词的相关性,查询的结果靠后
- (*)星号 通配符,只能接在词后面
对于上面提到的问题,可以使用布尔全文索引查询来解决,使用下面的命令,a、aa、aaa、aaaa 就都被查询出来了。
1 | select * test where match(content) against('a*' in boolean mode); |
6. 总结
MySQL 的全文索引最开始仅支持英语,因为英语的词与词之间有空格,使用空格作为分词的分隔符是很方便的。亚洲文字,比如汉语、日语、汉语等,是没有空格的,这就造成了一定的限制。不过 MySQL 5.7.6 开始,引入了一个 ngram 全文分析器来解决这个问题,并且对 MyISAM 和 InnoDB 引擎都有效。
事实上,MyISAM 存储引擎对全文索引的支持有很多的限制,例如表级别锁对性能的影响、数据文件的崩溃、崩溃后的恢复等,这使得 MyISAM 的全文索引对于很多的应用场景并不适合。所以,多数情况下的建议是使用别的解决方案,例如 Sphinx、Lucene 等等第三方的插件,亦或是使用 InnoDB 存储引擎的全文索引。
PS: 几个注意点
- 使用全文索引前,搞清楚版本支持情况;
- 全文索引比 like + % 快 N 倍,但是可能存在精度问题;
- 如果需要全文索引的是大量数据,建议先添加数据,再创建索引;
- 对于中文,可以使用 MySQL 5.7.6 之后的版本,或者第三方插件。