搜索引擎技术介绍.ppt
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1、搜索引擎技术介绍2007年8月,目录,一、搜索引擎总体介绍二、爬虫技术介绍三、中文分词和排序算法介绍四、查询/存储技术、Cache Server介绍五、内部、外部监控系统介绍六、移动通信运营商搜索引擎独特优势,一、搜索引擎总体介绍,(一)搜索引擎定义“搜索引擎”技术,完全来源于历史悠久的全文检索技术。“搜索引擎”从字面上可拆分为“搜”、“索”、“引擎”三个含义。“搜”就是大量信息的抓取,抓取回来后的信息进行智能提取、排重、质量分析等处理。“索”就是大量处理后信息的存储、信息排序、快速查询等。“引擎”就是指系统不但能存储亿级的数据,而且还能有巨大的并发处理能力,这样的系统才有资格被叫着“引擎”。
2、,一、搜索引擎总体介绍,(二)搜索引擎和移动搜索引擎 搜索引擎也可以看成为“专家系统”,通过把数百亿互联网网页所提供的信息,作为其庞大的“知识库”,通过用户的输入词,找到相关信息。从技术上来讲,基于手机的移动搜索引擎,在其技术上和搜索引擎是完全一样的。用户查询信息的媒体,由PC被手机替代,可以随时随地提供搜索服务,用户更方便地进行信息查询。并且,手机的用户群体是远大于PC用户群体,所以,移动搜索引擎肯定是搜索引擎领域未来发展的重点和方向。,一、搜索引擎总体介绍,(三)搜索引擎主要核心技术:搜索引擎主要核心技术为:(1)中英文分词语言处理;(2)排序算法;(3)网络爬虫;(4)查询/存储技术开发
3、搜索引擎系统主要涉及到的具体技术为:(1)http网络协议.(2)多线程技术.(3)socket通信.(4)高效服务端程序开发.,一、搜索引擎总体介绍,(四)系统图:,一、搜索引擎总体介绍,(五)全文检索系统和搜索引擎关系:1、搜索引擎技术来源于全文检索系统,搜索引擎是全文检索技术最重要的一个运用.2、搜索引擎在数据总量,最大并发处理能力,单次查询速度方面,都远远强大于全文检索系统.3、搜索引擎为了最求最高的查询速度,在搜索结果准确性及搜索结果重现方面,都弱于全文检索系统.,一、搜索引擎总体介绍,(六)全文检索系统和搜索引擎比较:,二、爬虫技术介绍,(一)爬虫技术总体介绍:网络爬虫是一个自动提
4、取网页的程序,它为搜索引擎从Internet网上下载网页,是搜索引擎的重要组成。网络爬虫使用多线程技术,让爬虫具备更强大的抓取能力。通过DNS Cache技术,减少爬虫对DNS的访问频率,避免DNS成为网络瓶颈,提高抓取速度。网络爬虫还要完成信息提取任务,对于抓取回来的网页提取出来:新闻、电子图书、行业信息等。对于MP3、图片、Flash等各种不同内容,要实现自动识别、自动分类及相关属性测试(例如:MP3文件要包含的文件大小,下载速度等属性)。,二、爬虫技术介绍,(二)抓取对象:1.静态网页:爬虫从一个或若干初始网页的URL开始,获得初始网页上的URL,在抓取网页的过程中,不断从当前页面上抽取
5、新的URL放入队列,直到满足系统的一定停止条件。2.动态网页:分析动态网页参数,按照一定规章,“拼”出所有要被抓取内容URL,只抓取这些特定范围内动态网页。3.特殊内容:比如RSS、XML数据,情况特殊需特殊处理。如新闻的滚动新闻页面,需要爬虫不停地监控扫描,发现新内容马上就进行抓取。4.文件对象:图片,MP3、Flash、视频等文件的抓取,都要特殊处理。比如说:图片抓取出来后,要知道图片文件类型、图片文件的大小、图片的像素大小,还要转换出来缩略图。,二、爬虫技术介绍,(三)抓取策略:1.深度优先策略:对于一些大网站及静态网页为主的抓取内容,采取深度策略抓取,便于在最短时间内获得最大量内容。2
6、.广度优先策略:对于一些动态网页或小网站,采取广度策略抓取,同时对多个网站进行抓取,减小对各个小网站的压力,避免造成恶意攻击。3.合作抓取策略:由被抓取网站,提供可被抓取内容的sitemap网站地图,双方协议好,只抓取这些特定内容,在抓取速度及时间上双方前期进行协商。另外还可以完全由被抓取方,提供详细内容,抓取过程都可以省略一些步骤。,二、爬虫技术介绍,(四)爬虫程序介绍:1.单线程模型,URL 任务列表,互联网,DNS Cache,DNS,内容处理,分析出新的URL,URL检查,二、爬虫技术介绍,(四)爬虫程序介绍:2.多线程模型(省略掉DNS Cache部分),URL 任务列表,互联网,.
7、,线程1,临界区,线程2,线程N,二、爬虫技术介绍,(四)爬虫程序介绍:3.爬虫集群模型,URL 任务列表,互联网,.,Spider管理器,Spider 1,Spider 2,Spider N,二、爬虫技术介绍,(五)内容提取:内容提取是模式识别学科范围内容,对获得的信息进行预处理后,按照特征值提前和选择,最后进行内容的识别。内容提取的准确率受算法影响较大,尤其是新闻、图片等内容。动态网页比较容易的通过网页比对,整理出其网页设计模板,按照模板可以准确率较高的完成提取。网页内容的正确提取,对排序算法设计,也有非常重要的影响。判断两个内容是否相同的排重算法,一般按照贝叶斯决策理论进行处理,判断两个
8、内容的相似度,最常用于相同新闻的判断。,信息获得,预处理,特征值提取和选择,训练过程,分类器设计,分类决策,二、爬虫技术介绍,(五)内容提取:因为目前WAP网页数据总量过少,另外WAP网页包含数据也过少,在基于WAP网页的搜索引擎中,带给用户的信息总量过少,所以基于WAP内容的搜索发展缓慢。对Web网页内容如能进行提取出最关键内容,有一套高效的智能内容提取程序。在移动搜索引擎中,搜索内容为智能提取出来的Web网页内容,这将大大加快移动搜索服务发展。Web网页内容的智能提取,属于复杂数据类型挖掘,其程序算法难度非常大。,三、中文分词和排序算法介绍,(一)中文分词:自然语言理解和处理,是人工智能的
9、重要的研究领域之一,是语言学、逻辑学、生理学、心理学、计算机科学和数学等相关学科发展和结合而形成的一门交叉学科。分词作为搜索引擎的一项核心功能,和存储和查询有重大关系。但是不同的研究角度,不同的研究方向,带来研究重点和研究结果都是不一样的。语言学方向研究的分词算法,看重分词的准确性,不看重运算速度;而搜索引擎的分次算法,特别看重分词速度,分词准确性中等。,语言,词汇,语法,词,熟语,词素,词法,句法,造句法,词组构造法,构形法,构词法,三、中文分词和排序算法介绍,(一)中文分词:以英文为代表的字母型文字,按照空格和标点符号比较容易实现分词,而以中文为代表的东亚语系文字,在分词方面,却存在巨大的
10、困难。据说百度(也包括北大天网)在早期时,所有的中文文字,全部拆分为一个个的单字,搜索效果比较差。但也有特殊效果,比如说:搜“我为秋香”,能够搜到唐伯虎的著名藏头文。我康宣今年一十八岁,姑苏人氏,身家清白,素无过犯。只为家况清贫,鬻身华相府中,充当书僮。身价银五十两,自秋节起,暂存帐房,俟三年后支取。从此承值书房,每日焚香扫地,洗砚磨墨等事,听凭使唤。从头做起,立契为凭。,三、中文分词和排序算法介绍,(一)中文分词:搜索引擎的中文分词,在算法上有两种,一个用于后台索引处理,一个用于前端对搜索词进行分词处理。比如说:有一条纪录内容为“中国人民解放军”。在构建后台索引时,可分词为:“中国人民解放军
11、”、“中国”、“人民”、“解放军”、“中”、“国”、“人”、“民”、“解”、“放”、“军”,对这11个字词都要建立索引。这样做的目的是为了,当搜索词为上面这11种中任何一个时,都能在各自索引库中找到“中国人民解放军”这条纪录。搜索词为“中国人民解放军”,在其前端的分词处理,就只分词为:“中国人民解放军”或“中国+人民+解放军”或“中国+人民解放军”。,三、中文分词和排序算法介绍,(一)中文分词:因为中文本身存在着很大的歧义性,同样一句话,不同的断句,表达的意思就不一样。这对于计算机去做机器分析,就带来了巨大的困难。下面的中文断句,来自百度广告宣传片:我知道你不知道我知道你不知道我知道你不知道我
12、知道,你不知道。我知道,你不知道我知道,你不知道我知道你,不知道我。知道你不知道我,知道你不知道我,知道你不知道我知道。你,不知道我知道你不知道,三、中文分词和排序算法介绍,(一)中文分词:另外中文的具体含义,还必须放在具体的前后语言环境中去分析。比如说:乒乓球拍卖完了我去学校商店,发现乒乓 球拍 卖 完 了在今天的慈善拍卖会上,世界冠军们夺冠时的乒乓球 拍卖 完 了 中文分词,在具体的算法实现上分为三种:1.字符串匹配(正序、逆序、最少切分、最大切分等)2.基于理解(词法,句法等方式处理)3.基于统计在中文搜索引擎中,目前基本上是这三种算法混合使用。第二种的算法实现起来过于复杂,所以以第一种
13、和第三种算法为主。,三、中文分词和排序算法介绍,(一)中文分词:语言本身也是在不停的进化和发展的,新的词语层出不穷,一些老的词语渐渐被弃用。作为中文分词的基础-词库,其新词补充和老词删除就是非常重要的工作。“超级女声”、“超女”、“李宇春”、“八荣八耻”、“非典”,当这些新词的出现时,搜索引擎需要快速捕捉到,并且马上把其添加到分词系统中去。如何判断那些词是新词,这就全部倚靠算法来实现。新词捕捉主要来源于新闻和网络BBS论坛,主要机制是依靠统计程序,统计上升速度最高的词。另外作为搜索引擎公司,对众多用户的搜索词进行“用户行为”分析,也能提高其“新词补充”效果。,三、中文分词和排序算法介绍,(二)
14、排序算法:搜索引擎的排序算法(ranking algorithm),决定了各个网页、图片、MP3等数据的重要性排列顺序,也决定了最终用户查询到的数据排序。搜索引擎的排序算法是人工智能的完满体现,它是对百亿级数据进行重要性分析的数学实现。“PageRank”是Google公司在排序算法上的专利技术,也是Google能从众多搜索引擎公司中脱颖而出的最核心技术,作为其搜索服务能够超过其他竞争对手最有力的武器。不同搜索引擎公司排序算法的优劣,直接决定了广大搜索引擎用户对搜索服务的选择,在互联网上,一个普通用户更换搜索服务只需要5秒钟,所以排序算法就成为了各个搜索引擎公司最核心机密。另外,每个搜索引擎公
15、司也必须不停地改进其排序算法。,三、中文分词和排序算法介绍,(二)排序算法:排序算法部分参考指标:,三、中文分词和排序算法介绍,(二)排序算法:排序算法虽然解决了网页排序的问题,但是有时候有些搜索结果还是很难让用户满意。为此,搜索引擎排序算法一项重要改进:“聚类”,就被引进来提高排序效果。“聚类”方法,是把网页分类成各种不同类型,比如说:分类为“体育”、“娱乐”、“军事”、“旅游”、“金融”、“政治”、“汽车”、“房产”等。针对每一种分类,各自有一套专用的排序算法。当查询词为“高尔夫”时,查询结果为“体育”+“汽车”,排序算法为通用算法;但当查询词为“高尔夫 伍兹”时,其分类就能确定为“体育”
16、,其排序算法就采用“体育”类别的算法。,三、中文分词和排序算法介绍,(二)排序算法:排序算法是决定了各个网页的排序,但是对于一些特殊情况,也需要“人工干预”,毕竟一个通用算法并不能解决所有问题。比如说:查询词为“北理”,其实含义是“北京理工大学”。在Google的搜索结果中,第一个就是“北京理工大学”,但在“北京理工大学”网页中根本找不到“北理”两个字。以下是搜索结果:北京理工大学以工为主,包含理工、管理、法律、外语的多科性全国重点大学。/-42k-类似网页“人工干预”是排序算法,非常重要的一个补充,大大改进了搜索结果。搜索引擎公司的竞价排名和滚动排名,也都是“人工干预”的范畴。,四、查询/存
17、储技术、Cache Server介绍,(一)查询/存储技术:存储技术是搜索引擎在提供搜索服务时的关键技术,系统如何去存储上百亿的网页数据,如何科学高效地提供搜索结果,这些都会影响用户的“搜索用时”。搜索引擎之所以能够给同时给众多用户,在豪秒级的范围内就能提供搜索结果,其技术秘密就是绝大部分查询结果都是提前完成运算,搜索结果早已存储在其服务器上。数据的存储,当然会受硬件条件的影响,不能够把所有数据都存储在内存中,部分数据还需存储在硬盘中,这其中就有个存储策略。存储网页数据时,权值高的网页数据存储在内存,权值低的存储在硬盘。,四、查询/存储技术、Cache Server介绍,(一)查询/存储技术:
18、搜索引擎的数据存储主要分为两部分:第一部分:网页数据,包含:网页编号、URL、标题、内容摘要、网页大小等。第二部分:词库索引数据,包含:中文词库中的字词、英文单词、每个字词对应网页编号队列等。网页编号是唯一编号,不得重复。查询时,通过词库索引得到网页编号,然后在网页数据中,得到各自网页的相关数据。,四、查询/存储技术、Cache Server介绍,(一)查询/存储技术:对于每一个网页,包含:网页编号、URL、标题、内容摘要、网页大小等信息。可由下面结构体来描述:(1)网页编号char16(2)URLchar256(3)标题char56(4)内容摘要char256(5)网页大小char8这样一来
19、,每个网页数据的存储大小为592字节。网页数据的网页编号是连续的,所以网页数据的存储也可以连续存储。,四、查询/存储技术、Cache Server介绍,(一)查询/存储技术:“网页数据”的存储分为内存存储和硬盘文件存储两种方式:(1)内存存储方式时,因为每个网页数据都是大小一样的,再加上数据存储是连续的,所以在查询时,只要知道数据存储的起始位置,就可直接算出网页数据的开始及结束位置,从而获得网页数据信息。1G内存大概能存储180万条网页信息(每条592字节)。(2)硬盘文件方式存储,把连续一定数量的网页数据信息,写入到一个文件中去,比如说10万条存储为一个文件,然后把全部硬盘存储的网页数据都存
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- 关 键 词:
- 搜索引擎 技术 介绍
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