1、背景

在數字時代，圖像數據的管理已成為數據架構的一部分。然而，隨之而來的挑戰是如何有效地索引和檢索這些圖像文件。

這不僅涉及存儲，更重要的是如何根據特定的屬性（如文件名中的數字）進行排序，以便用戶可以按照預期的順序查看圖像。

如下問題來自Elastic 釘釘技術交流群：

2、解決方案探討

在Elasticsearch中，我們經常面對需要對數據進行排序的需求。單就排序，咱們之前有過幾篇文章分析不同業務場景的排序實現。

1、Elasticsearch 8.X 如何依據 Nested 嵌套類型的某個字段進行排序？

2、Elasticsearch 線上問題排查——搞一天了，明天還要給客戶解決這個問題

3、Elasticsearch 8.X：這個復雜的檢索需求如何實現？

4、近期，幾個典型 Elasticsearch 8.X 問題及方案探討

5、最近幾個典型 Elasticsearch 線上易出錯難排查問題匯集，咱們得避免！

6、Elasticsearch 線上實戰問題及解決方案探討

僅就上圖中的文件名進行排序，會怎麼樣呢？我們構造一下數據，執行一下看。

用默認動態Mapping 結構，批量寫入數據。

POST /my_photos/_bulk
{ "index" : { "_id" : "1" } }
{ "photo_id" : "photo1.jpg", "upload_date" : "2024-02-01T10:00:00" }
{ "index" : { "_id" : "2" } }
{ "photo_id" : "photo2.jpg", "upload_date" : "2024-02-01T10:05:00" }
{ "index" : { "_id" : "3" } }
{ "photo_id" : "photo12.jpg", "upload_date" : "2024-02-01T10:10:00" }
{ "index" : { "_id" : "4" } }
{ "photo_id" : "photo111.jpg", "upload_date" : "2024-02-01T10:15:00" }
### 執行檢索
GET /my_photos/_search
{
  "query": {
    "match_all": {}
  },
  "sort": [
    {
      "photo_id.keyword": {
        "order": "asc"
      }
    }
  ]
}

召回結果，同圖中後半部分結果一致。

結果並沒有達到預期。

而可行的解決方案，還得從文件名入手才可以。圖像文件名包含數字，需要根據這些數字進行排序，這才是根本！

3、解決方案實現

我們采用兩種不同的解決方案來嘗試解決這個問題。

第一種：基於腳本排序。

第二種：復雜問題簡單化，預處理管道拆分出數值字段，基於數值排序。

3.1 方案1：腳本排序實現

使用 _script 進行排序是一種靈活的方法，它允許我們編寫自定義腳本來解析文件名並提取排序依據的數字。

GET /my_photos/_search
{
  "query": {
    "match_all": {}
  },
  "sort": {
    "_script": {
      "type": "number",
      "script": {
        "lang": "painless",
        "source": """
          String photoId = doc['photo_id.keyword'].value;
          if (photoId == null) return 0;
          Matcher m = /[0-9] /.matcher(photoId);
          if (m.find()) {
            return Integer.parseInt(m.group(0));
          } else {
            return 0;
          }
        """
      },
      "order": "asc"
    }
  }
}

執行結果已經有序：

上述腳本基於正則表達式從photo_id字段中查找並提取出數字，如果找到就返回這個數字，如果找不到就返回0。

這樣的操作對於根據數字對文檔進行排序非常有用。

雖然這種方法非常強大，但它可能會因為腳本的執行而影響查詢性能，數據量巨大的時候，咱們要慎用！

3.2 方案2：預處理解決方案實現

除了上面的方案，另一種方法是在索引數據時使用Ingest管道預處理圖像文件名。

這樣可以在數據索引時就提取出文件名中的數字並存儲在一個專門的字段中。

這種方法的好處是可以顯著提高排序的效率，因為數字已經被預處理並作為數值類型存儲，使得排序操作更加快速。

就是開頭咱們提到的復雜問題簡單化。

創建預處理管道，基於 grok 提取數值字段

PUT _ingest/pipeline/extract_photo_number
{
  "description": "Extracts numbers from photo_id and stores it in photo_number",
  "processors": [
    {
      "grok": {
        "field": "photo_id",
        "patterns": ["%{NUMBER:photo_number:int}"]
      }
    }
  ]
}
DELETE my_photos_20240201
### 創建索引的時候，記得指定上面創建好的預處理管道。
### 新增的字段photo_number，和上面的預處理管道獲取的字段一一對應。
PUT my_photos_20240201
{
  "settings": {
    "default_pipeline":"extract_photo_number"
  }, 
  "mappings": {
    "properties": {
      "photo_id": {
        "type": "text",
        "fields": {
          "keyword": {
            "type": "keyword",
            "ignore_above": 256
          }
        }
      },
      "photo_number": {
        "type": "long"
      },
      "upload_date": {
        "type": "date"
      }
    }
  }
}
### 批量寫入數據
POST /my_photos_20240201/_bulk
{ "index" : { "_id" : "1" } }
{ "photo_id" : "photo1.jpg", "upload_date" : "2024-02-01T10:00:00" }
{ "index" : { "_id" : "2" } }
{ "photo_id" : "photo2.jpg", "upload_date" : "2024-02-01T10:05:00" }
{ "index" : { "_id" : "3" } }
{ "photo_id" : "photo12.jpg", "upload_date" : "2024-02-01T10:10:00" }
{ "index" : { "_id" : "4" } }
{ "photo_id" : "photo111.jpg", "upload_date" : "2024-02-01T10:15:00" }
### 執行檢索和排序
POST my_photos_20240201/_search
{
  "query": {
    "match_all": {}
  },
  "sort": [
    {
      "photo_number": {
        "order": "asc"
      }
    }
  ]
}

官方文檔參考：

https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/current/grok-processor.html

執行結果如下：

與腳本排序對比可以看出：

• 預處理方案數據的處理邏輯前移，發生在數據索引的階段，而非查詢階段；
• 查詢時可以直接依據數值類型的 photo_number字段進行快速排序，無需在查詢時動態解析文本字段，從而提高了查詢性能，並減少了對資源的消耗。
• 還提升了數據結構的清晰度和索引的整體效率。

4、小結

本文探討了在Elasticsearch中對包含數字的圖像文件名進行排序的挑戰及其解決方案。

在選擇哪種方案時，我們需要考慮實際需求和系統資源。

如果對性能有較高要求，預處理方案更為合適。但如果需求復雜多變，可能需要腳本排序的靈活性。

我更想跟大傢探討的是：未來的數據建模應考慮到數據的索引和查詢模式。

例如，如果我們知道將來需要按照文件名中的數字排序，那麼在設計數據模型時就應該考慮到這一點，以便於實現高效的查詢。

前置考慮得越充分，後面就越省事！

作者:銘毅天下

來源:微信公眾號:銘毅天下Elasticsearch

出處
:https://mp.weixin.qq.com/s/mjmXFkNflWxzqALg1kSaQw