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全文索引(Full-Text Index):自动实现闪电般快速的文本搜索

全文索引(倒排索引)通过将词条映射到文档,自动在大规模文档集合中实现闪电般快速的文本搜索,彻底告别缓慢的表扫描。

它解决了什么问题?

在大数据量场景下,文本搜索面临严峻的性能挑战:

问题影响全文索引解决方案
LIKE 查询慢WHERE content LIKE '%keyword%' 需全表扫描直接词条查找,跳过无关文档
全表扫描每次文本搜索都要读取所有行仅读取包含搜索词条的文档
搜索体验差用户需等待数秒甚至数分钟亚秒级响应
搜索能力有限仅支持基础模式匹配支持模糊搜索、相关性评分等高级功能
资源消耗高文本搜索占用大量 CPU/内存索引搜索资源消耗极低

示例:在 1000 万条日志中搜索 "kubernetes error"。无全文索引时需扫描 1000 万行;有全文索引时瞬间定位约 1000 条匹配文档。

工作原理

全文索引建立“词条 → 文档”的倒排映射:

词条文档 ID
"kubernetes"101, 205, 1847
"error"101, 892, 1847
"pod"205, 1847, 2901

搜索 "kubernetes error" 时,索引直接返回同时包含这两个词条的文档(101、1847),无需全表扫描。

快速上手

-- 创建带文本列的表
CREATE TABLE logs(id INT, message TEXT, timestamp TIMESTAMP);

-- 创建全文索引——新数据自动进入索引
CREATE INVERTED INDEX logs_message_idx ON logs(message);

-- 仅对索引创建前已存在的数据需一次性刷新
REFRESH INVERTED INDEX logs_message_idx ON logs;

-- 使用 MATCH 函数搜索,优化全自动
SELECT * FROM logs WHERE MATCH(message, 'error kubernetes');

索引自动管理

  • 新数据:写入即自动索引,无需干预
  • 旧数据:仅需在索引创建后执行一次 REFRESH
  • 后续维护:Databend 自动保持最佳性能

搜索函数

函数用途示例
MATCH(column, 'terms')基础文本搜索MATCH(content, 'database performance')
QUERY('column:terms')高级查询语法QUERY('title:"full text" AND content:search')
SCORE()相关性评分SELECT *, SCORE() FROM docs WHERE MATCH(...)

高级搜索特性

模糊搜索

-- 容忍 1 个字符拼写错误(fuzziness=1)
SELECT * FROM logs WHERE MATCH(message, 'kubernetes', 'fuzziness=1');

相关性评分

-- 返回带评分的结果,并按分值过滤/排序
SELECT id, message, SCORE() as relevance
FROM logs
WHERE MATCH(message, 'critical error') AND SCORE() > 0.5
ORDER BY SCORE() DESC;

复杂查询

-- 布尔运算符组合多条件
SELECT * FROM docs WHERE QUERY('title:"user guide" AND content:(tutorial OR example)');

完整示例

以下示例在 Kubernetes 日志上创建全文索引,并演示多种搜索方式:

-- 创建含计算列的表
CREATE TABLE k8s_logs (
event_id INT,
event_data VARIANT,
event_timestamp TIMESTAMP,
event_message VARCHAR AS (event_data['message']::VARCHAR) STORED
);

-- 为 event_message 列创建倒排索引
CREATE INVERTED INDEX event_message_fulltext ON k8s_logs(event_message);

-- 写入示例数据
INSERT INTO k8s_logs (event_id, event_data, event_timestamp)
VALUES
(1,
PARSE_JSON('{
"message": "Pod scheduled",
"object_type": "Pod",
"name": "frontend-1",
"namespace": "production",
"node": "node-01",
"status": "Scheduled"
}'),
'2024-04-08T08:00:00Z');

INSERT INTO k8s_logs (event_id, event_data, event_timestamp)
VALUES
(2,
PARSE_JSON('{
"message": "Deployment scaled",
"object_type": "Deployment",
"name": "backend",
"namespace": "development",
"replicas": 3
}'),
'2024-04-08T09:15:00Z');

INSERT INTO k8s_logs (event_id, event_data, event_timestamp)
VALUES
(3,
PARSE_JSON('{
"message": "Node condition changed",
"object_type": "Node",
"name": "node-02",
"condition": "Ready",
"status": "True"
}'),
'2024-04-08T10:30:00Z');

INSERT INTO k8s_logs (event_id, event_data, event_timestamp)
VALUES
(4,
PARSE_JSON('{
"message": "ConfigMap updated",
"object_type": "ConfigMap",
"name": "app-config",
"namespace": "default",
"change": "data update"
}'),
'2024-04-08T11:45:00Z');

INSERT INTO k8s_logs (event_id, event_data, event_timestamp)
VALUES
(5,
PARSE_JSON('{
"message": "PersistentVolume claim created",
"object_type": "PVC",
"name": "storage-claim",
"namespace": "storage",
"status": "Bound",
"volume": "pv-logs"
}'),
'2024-04-08T12:00:00Z');

-- 基础搜索:包含 "PersistentVolume" 的事件
SELECT
event_id,
event_message
FROM
k8s_logs
WHERE
MATCH(event_message, 'PersistentVolume');

-[ RECORD 1 ]-----------------------------------
event_id: 5
event_message: PersistentVolume claim created

-- 用 EXPLAIN 验证索引生效
EXPLAIN SELECT event_id, event_message FROM k8s_logs WHERE MATCH(event_message, 'PersistentVolume');

-[ EXPLAIN ]-----------------------------------
Filter
├── output columns: [k8s_logs.event_id (#0), k8s_logs.event_message (#3)]
├── filters: [k8s_logs._search_matched (#4)]
├── estimated rows: 5.00
└── TableScan
├── table: default.default.k8s_logs
├── output columns: [event_id (#0), event_message (#3), _search_matched (#4)]
├── read rows: 1
├── read size: < 1 KiB
├── partitions total: 5
├── partitions scanned: 1
├── pruning stats: [segments: <range pruning: 5 to 5>, blocks: <range pruning: 5 to 5, inverted pruning: 5 to 1>]
├── push downs: [filters: [k8s_logs._search_matched (#4)], limit: NONE]
└── estimated rows: 5.00

-- 高级搜索:带相关性评分
SELECT
event_id,
event_message,
event_timestamp,
SCORE()
FROM
k8s_logs
WHERE
SCORE() > 0.5
AND QUERY('event_message:"PersistentVolume claim created"');

-[ RECORD 1 ]-----------------------------------
event_id: 5
event_message: PersistentVolume claim created
event_timestamp: 2024-04-08 12:00:00
score(): 0.86304635

-- 模糊搜索:拼写错误也能命中
SELECT
event_id, event_message, event_timestamp
FROM
k8s_logs
WHERE
match('event_message', 'PersistentVolume claim create', 'fuzziness=1');

-[ RECORD 1 ]-----------------------------------
event_id: 5
event_message: PersistentVolume claim created
event_timestamp: 2024-04-08 12:00:00

示例亮点

  • inverted pruning: 5 to 1 表明索引把待扫描块从 5 减到 1
  • 相关性评分按匹配质量排序
  • 模糊搜索容忍拼写差异("create" vs "created")

最佳实践

实践收益
为高频搜索列建索引聚焦出现在 WHERE 中的文本列
用 MATCH 替代 LIKE自动享受索引加速
监控索引使用EXPLAIN 确认命中索引
可建多个索引不同文本列可独立索引

常用命令

命令用途使用场景
CREATE INVERTED INDEX name ON table(column)新建全文索引初始部署;新数据自动索引
REFRESH INVERTED INDEX name ON table为历史数据建索引仅对索引创建前已存在的数据执行一次
DROP INVERTED INDEX name ON table删除索引索引不再需要时

使用建议

提示

适合全文索引的场景

  • 大文本数据集(文档、日志、评论)
  • 频繁文本搜索
  • 需要模糊搜索、相关性评分等高级能力
  • 对搜索性能敏感的应用

不适合的场景

  • 小文本数据集
  • 仅做精确字符串匹配
  • 搜索频率极低

索引限制

  • 每列只能加入一个倒排索引
  • 索引创建前已存在的数据需手动 REFRESH
  • 会占用额外存储空间

全文索引是面向大规模文档集合、需要快速复杂文本搜索能力的应用必备利器。