目前我们在构建一个多租户多产品类网站，为了让用户更好的找到他们所需要的产品，我们需要构建站内搜索功能，并且它应该是实时更新的。本文将会讨论构建这一功能的核心基础设施，以及支持此搜索能力的技术栈。

问题的定义与决策

为了构建一个快速、实时的搜索引擎，我们必须做出某些设计决策。我们使用MySQL作为主数据库存储，因此有以下选择：

1. 直接在MySQL数据库中查询用户在搜索框中输入的每个关键词，就像%#{word1}%#{word2}%...这样。 😐
2. 使用一个高效的搜索数据库，如Elasticsearch。😮

考虑到我们是一个多租户应用程序，同时被搜索的实体可能需要大量的关联操作（如果我们使用的是MySQL一类的关系型数据库），因为不同类型的产品有不同的数据结构，所以我们还可以能需要同时遍历多个数据表来查询用户输入的关键词。所以我们决定不使用直接在MySQL中查询关键词的方案。🤯

因此，我们必须决定一种高效、可靠的方式，将数据实时地从MySQL迁移到Elasticsearch中。接下来需要做出如下的决定：

1. 使用Worker定期查询MySQL数据库，并将所有变化的数据发送到Elasticsearch。😶
2. 在应用程序中使用Elasticsearch客户端，将数据同时写入到MySQL和Elasticsearch中。🤔
3. 使用基于事件的流引擎，将MySQL数据库中的数据更改作为事件，发送到流处理服务器上，经过处理后将其转发到Elasticsearch。🥳

选项1并不是实时的，所以可以直接排除，而且即使我们缩短轮询间隔，也会造成全表扫描给数据库造成查询压力。除了不是实时的之外，选项1无法支持对数据的删除操作，如果对数据进行了删除，那么我们需要额外的表记录之前存在过的数据，这样才能保证用户不会搜索到已经删除了的脏数据。对于其他两种选择，不同的应用场景做出的决定可能会有所不同。在我们的场景中，如果选择选项2，那么我们可以预见一些问题：如过Elasticsearch建立网络连接并确认更新时速度很慢，那么这可能会降低我们应用程序的速度；或者在写入Elasticsearch时发生了未知异常，我们该如何对这一操作进行重试来保证数据完整性；不可否认开发团队中不是所有开发人员都能了解所有的功能，如果有开发人员在开发新的与产品有关的业务逻辑时没有引入Elasticsearch客户端，那么我们将在Elasticsearch中更新这次数据的更改，无法保证MySQL与Elasticsearch间的数据一致性。

接下来我们该考虑如何将MySQL数据库中的数据更改作为事件，发送到流处理服务器上。我们可以在数据库变更后，在应用程序中使用消息管道的客户端同步地将事件发送到消息管道，但是这并没有解决上面提到的使用Elasticsearch客户端带来的问题，只不过是将风险从Elasticsearch转移到了消息管道。最终我们决定通过采集MySQL Binlog，将MySQL Binlog作为事件发送到消息管道中的方式来实现基于事件的流引擎。关于binlog的内容可以点击链接，在这里不再赘述。

服务简介

为了对外提供统一的搜索接口，我们首先需要定义用于搜索的数据结构。对于大部分的搜索系统而言，对用户展示的搜索结果通常包括为标题和内容，这部分内容我们称之可搜索内容（Searchable Content）。在多租户系统中我们还需要在搜索结果中标示出该搜索结果属于哪个租户，或用来过滤当前租户下可搜索的内容，我们还需要额外的信息来帮助用户筛选自己想要搜索的产品类别，我们将这部分通用的但不用来进行搜索的内容称为元数据（Metadata）。最后，在我们展示搜索结果时可能希望根据不同类型的产品提供不同的展示效果，我们需要在搜索结果中返回这些个性化展示所需要的原始内容（Raw Content）。到此为止我们可以定义出了存储到Elasticsearch中的通用数据结构：

{
	"searchable": {
		"title": "string",
		"content": "string"
	},
	"metadata": {
		"tenant_id": "long",
		"type": "long",
		"created_at": "date",
		"created_by": "string",
		"updated_at": "date",
		"updated_by": "string"
	},
	"raw": {}
}

基础设施

Apache Kafka: Apache Kafka是开源的分布式事件流平台。我们使用Apache kafka作为数据库事件（插入、修改和删除）的持久化存储。

mysql-binlog-connector-java: 我们使用mysql-binlog-connector-java从MySQL Binlog中获取数据库事件，并将它发送到Apache Kafka中。我们将单独启动一个服务来完成这个过程。

在接收端我们也将单独启动一个服务来消费Kafka中的事件，并对数据进行处理然后发送到Elasticsearch中。

Q：为什么不使用Elasticsearch connector之类的连接器对数据进行处理并发送到Elasticsearch中？
A：在我们的系统中是不允许将大文本存入到MySQL中的，所以我们使用了额外的对象存储服务来存放我们的产品文档，所以我们无法直接使用连接器将数据发送到Elasticsearch中。
Q：为什么不在发送到Kafka前就将数据进行处理？
A：这样会有大量的数据被持久化到Kafka中，占用Kafka的磁盘空间，而这部分数据实际上也被存储到了Elasticsearch。
Q：为什么要用单独的服务来采集binlog，而不是使用Filebeat之类的agent？
A：当然可以直接在MySQL数据库中安装agent来直接采集binlog并发送到Kafka中。但是在部分情况下开发者使用的是云服务商或其他基础设施部门提供的MySQL服务器，这种情况下我们无法直接进入服务器安装agent，所以使用更加通用的、无侵入性的C/S结构来消费MySQL的binlog。

配置技术栈

我们使用docker和docker-compose来配置和部署服务。为了简单起见，MySQL直接使用了root作为用户名和密码，Kafka和Elasticsearch使用的是单节点集群，且没有设置任何鉴权方式，仅供开发环境使用，请勿直接用于生产环境。

version: "3"
services:
  mysql:
    image: mysql:5.7
    container_name: mysql
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: root
      MYSQL_DATABASE: app
    ports:
      - 3306:3306
    volumes:
      - mysql:/var/lib/mysql
  zookeeper:
    image: bitnami/zookeeper:3.6.2
    container_name: zookeeper
    ports:
      - 2181:2181
    volumes:
      - zookeeper:/bitnami
    environment:
      - ALLOW_ANONYMOUS_LOGIN=yes
  kafka:
    image: bitnami/kafka:2.7.0
    container_name: kafka
    ports:
      - 9092:9092
    volumes:
      - kafka:/bitnami
    environment:
      - KAFKA_CFG_ZOOKEEPER_CONNECT=zookeeper:2181
      - ALLOW_PLAINTEXT_LISTENER=yes
    depends_on:
      - zookeeper
  elasticsearch:
    image: docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:7.11.0
    container_name: elasticsearch
    environment:
      - discovery.type=single-node
    volumes:
      - elasticsearch:/usr/share/elasticsearch/data
    ports:
      - 9200:9200
volumes:
  mysql:
    driver: local
  zookeeper:
    driver: local
  kafka:
    driver: local
  elasticsearch:
    driver: local

在服务启动成功后我们需要为Elasticsearch创建索引，在这里我们直接使用curl调用Elasticsearch的RESTful API，也可以使用busybox基础镜像创建服务来完成这个步骤。

# Elasticsearch
curl "http://localhost:9200/search" -XPUT -d '
{
  "mappings": {
    "properties": {
      "searchable": {
        "type": "nested",
        "properties": {
          "title": {
            "type": "text"
          },
          "content": {
            "type": "text"
          }
        }
      },
      "metadata": {
        "type": "nested",
        "properties": {
          "tenant_id": {
            "type": "long"
          },
          "type": {
            "type": "integer"
          },
          "created_at": {
            "type": "date"
          },
          "created_by": {
            "type": "keyword"
          },
          "updated_at": {
            "type": "date"
          },
          "updated_by": {
            "type": "keyword"
          }
        }
      },
      "raw": {
        "type": "nested"
      }
    }
  }
}'