商用搜索引擎的架构与原理
搜索引擎工作原理
搜索引擎工作原理搜索引擎是我们在日常生活中经常使用的工具之一，它能够帮助我们快速找到所需的信息。
然而，由于其复杂的工作原理，很多人并不清楚搜索引擎是如何实现这一功能的。
本文将深入介绍搜索引擎的工作原理，以帮助读者更好地了解这一技术。
一、搜索引擎的概述搜索引擎是一种以关键词搜索为基础的信息检索系统。
它通过自动化程序（即“蜘蛛”或“爬虫”）对互联网上的网站进行持续的抓取和索引，然后根据用户的搜索关键词，展示与之相关的网页或其他资源。
简单来说，搜索引擎的目标是根据用户的需求，提供最相关和最有价值的信息。
二、爬虫的工作原理爬虫是搜索引擎的核心组成部分，它负责抓取互联网上的网页并提取其中的信息。
爬虫程序首先从一个种子URL开始，通过URL解析获取网页内容，并在页面中查找超链接。
一旦发现新的链接，爬虫就会将其添加到待抓取队列中，然后继续抓取其他页面。
这个过程会一直持续下去，直到抓取队列为空。
爬虫在抓取过程中还会注意一些规则，例如robots.txt文件。
这个文件位于网站的根目录下，用于指示搜索引擎哪些页面可以被抓取，哪些页面不应该被抓取。
三、索引的建立当爬虫抓取到一个网页后，搜索引擎会将其存储在索引中。
索引是搜索引擎的另一个核心组成部分，它将网页的内容和相关信息进行结构化存储，以便后续的搜索和排名。
索引的建立过程可以分为三个步骤：分词、建立倒排索引和权重计算。
首先，搜索引擎会将网页的内容进行分词，将文章划分为一个个词语。
然后，根据这些词语进行倒排索引的建立。
倒排索引是指建立一个词语到包含该词语的网页的映射关系。
最后，搜索引擎会根据一些算法和规则，对每个词语的重要性进行权重计算，以确定网页的排名。
四、搜索的过程当用户输入关键词进行搜索后，搜索引擎会根据索引进行检索，并返回与关键词相关的网页列表。
搜索的过程主要分为两个步骤：查询处理和排序。
查询处理是指将用户输入的关键词进行处理，例如分词、去除停用词和词形还原等，以便更准确地进行检索。
搜索引擎基本原理及实现技术
意义
允许收录，允许从页面中扩展链接
禁止收录，禁止从页面中扩展链接
禁止收录，允许从页面中扩展链接 允许收录，禁止从页面中扩展链接
爬虫质量的评价标准 1、覆盖率 2、抓取网页的时新性 3、抓取网页的重要性 大型商业搜索引擎一般至少包含两套不同目 的爬虫系统，一套（fresh bot）主要考虑网 页的时新性，一套（deep crawl bot）针对 更新不那么频繁的网页。
抓取顺序：1,2,3,4,5,6,7,8,9
深度优先策略
从起始页开始，一个链接一个链接跟踪下去，处 理完这条线路之后再转入下一个起始页，继续跟 踪链接.
抓取顺序：1,2,5,6,3,7,4,8,9
PageRank简介
1）在初始阶段：网页通过链接关系构建起Web图，每个页 面设臵相同的PageRank值，通过若干轮的计算，会得到每 个页面所获得的最终PageRank值。随着每一轮的计算进行， 网页当前的PageRank值会不断得到更新。 2）在一轮中更新页面PageRank得分的计算方法：在一 轮更新页面PageRank得分的计算中，每个页面将其当前的 PageRank值平均分配到本页面包含的出链上，这样每个链 接即获得了相应的权值。而每个页面将所有指向本页面的 入链所传入的权值求和，即可得到新的PageRank得分。当 每个页面都获得了更新后的PageRank值，就完成了一轮 PageRank计算。
用户体验策略
假设： 用户往往只查看前3页的搜索内容。 原理： 保存网页的多个历史版本，根据过去每次内 容变化对搜索质量的影响，得出一个平均 值，作为判断爬虫抓取该网页时机的参考 依据，对质量影响越厉害的网页，越优先 调度重新抓取。
搜索引擎的工作原理
搜索引擎的工作原理搜索引擎是一种用于在互联网上查找信息的工具。
它通过采集、索引和排序互联网上的网页，以便用户能够快速、准确地找到所需的信息。
下面将详细介绍搜索引擎的工作原理。
一、网络爬虫搜索引擎的工作始于网络爬虫，也被称为蜘蛛或者机器人。
网络爬虫是一种自动化程序，它会按照预定的规则从互联网上下载网页。
爬虫从一个种子URL开始，然后通过解析网页中的链接，逐步扩展到其他网页。
爬虫会定期访问网页，以确保索引的内容是最新的。
二、网页索引爬虫下载的网页会被送往搜索引擎的索引程序进行处理。
索引程序会提取网页的关键信息，并创建一个包含这些信息的索引数据库。
这个数据库类似于一本巨大的目录，记录了互联网上的各个网页的关键词、标题、摘要和链接等信息。
索引程序还会对这些信息进行分析和处理，以提高搜索结果的质量。
三、关键词匹配当用户在搜索引擎中输入关键词进行搜索时，搜索引擎会将这些关键词与索引数据库中的内容进行匹配。
搜索引擎会根据关键词的相关性和网页的权威性来确定搜索结果的排序。
关键词的相关性是指关键词与网页内容的匹配程度。
搜索引擎会将关键词与网页的标题、正文和链接等进行比对，以确定网页与关键词的相关性。
通常情况下，如果一个网页中包含了用户搜索的关键词，并且关键词在网页中的位置较为靠前，那末这个网页就会被认为与关键词的相关性较高。
网页的权威性是指网页在互联网上的信誉和影响力。
搜索引擎会根据网页的外部链接数量和质量来评估网页的权威性。
如果一个网页被其他网页广泛引用，那末搜索引擎就会认为这个网页的权威性较高。
四、搜索结果页面当搜索引擎确定了搜索结果的排序后，它会将这些结果展示给用户。
搜索结果页面通常包含了多个搜索结果，每一个搜索结果都包括了网页的标题、摘要和链接等信息。
用户可以点击链接来访问他们感兴趣的网页。
搜索结果页面还可能包含一些相关的搜索建议、广告和其他相关信息。
搜索引擎会根据用户的搜索行为和个人资料来定制搜索结果页面，以提供更加个性化和实用的搜索结果。
搜索引擎基本原理及实现技术
搜索引擎基本原理及实现技术引擎是一种用于通过关键词来获取特定信息的软件工具。
它基于一系列的基本原理和实现技术来实现高效的功能。
下面将详细介绍引擎的基本原理及实现技术。
1.引擎的基本原理（2）索引技术：为了实现高效的功能，引擎需要对抓取到的网页进行索引。
索引是建立在数据库中的关键词和网页的对应关系列表。
当用户输入关键词进行时，引擎可以通过索引快速地找到包含该关键词的网页。
（3）排序算法：引擎需要根据网页的相关性对结果进行排序，并将最相关的网页展示给用户。
常用的排序算法包括PageRank算法和TF-IDF算法。
PageRank算法根据网页之间的链接关系来评估网页的重要性，TF-IDF算法则根据关键词在网页中的出现频率和在整个互联网中的出现频率来评估网页的相关性。
2.引擎的实现技术（1）倒排索引：倒排索引是一种常用的索引技术，它将关键词和包含该关键词的网页进行对应。
倒排索引可以快速地找到包含一些关键词的网页，对于引擎来说是一种非常高效的索引方式。
（2）分词技术：由于用户在时输入的关键词通常是一个短语或句子，为了实现精确的匹配，引擎需要进行关键词分词。
分词技术可以将输入的关键词分解成多个独立的词语，再进行索引匹配。
（3）语义理解技术：引擎需要理解用户的意图，以便提供更准确的结果。
语义理解技术可以通过分析用户的历史和行为来推断用户的意图，并根据用户的意图调整结果。
（4）并行计算技术：为了提升引擎的查询速度，引擎可以使用并行计算技术。
通过将数据和计算任务划分成多个部分，并在多个计算节点上并行地执行，可以加速引擎的查询过程。
（5）机器学习技术：引擎可以利用机器学习技术来优化结果的排序。
通过训练机器学习模型，引擎可以根据用户的点击或转化行为来预测用户的偏好，并调整结果的排序。
3.引擎的实现流程引擎的实现流程大致可分为以下几个步骤：（1）爬虫抓取：引擎首先通过爬虫程序抓取互联网上的网页内容，并将这些内容存储在数据库中。
2.2-第一讲_商用搜索引擎的架构与原理-分布式搜索-2
内容提要
搜索引擎技术基础
主讲：于俊清
搜索引擎的前世今生 商用搜索引擎结构与组成 搜索引擎质量评估 搜索引擎排序策略 分布式搜索引擎
搜索引擎是一个海量的数据系统
客户端
数据源
检索主节点
文档分配器
向所有检索服务 将文档按DocID 器进行广播，检 平均分配给检索 索，并撮合结果。 服务器。 倒排表内容：
Term->DocID b->D4
倒排表内容：
Term->DocID a->D1 b->D1 c ->D1 d->D1
Node1
倒排表内容：
Term->DocID a->D2 d->D2 e ->D2
索引项 Term1 Term2 -------
指针项 文件名 起始位置 文件名 起始位置 -------------------
检索过程
分布式索引
Term1 Term2
文件1 文件2
起始位置1003 起始位置365
问题 重复抓取控制 分布环境下的质量控制 需要额外的通信带宽来进行同步
分布式搜索引擎
索引和文档分开存放
并行抓取策略 分布式存储 分布式索引 分布式检索
Google Web Server Spell Checker Ad Server
搜索引擎的结构与组成
如何实现？ 一台超级计算机实现 多条普通计算机组成一个集群 分布式集群系统 节约成本 扩展性强 高容错性
网 页 抓 取
预处理 分 词
文 档 服务器
建立倒
论搜索引擎的原理与商业应用
《信息资源管理》课程个人报告论全文搜索引擎的原理与商业应用姓名：……学号：……院系：……专业班级：……提交日期：2012年12月15日目录摘要 (3)第一章引言 (4)第二章全文搜索引擎的概述 (4)2.1 全文搜索引擎的定义 (4)2.2 全文搜索引擎的分类 (5)2.3 全文搜索引擎的结构 (5)2.4 全文搜索引擎的工作原理 (5)第三章商业应用价值与发展前景 (6)3.1 搜索引擎的商务模式 (6)3.1.1 技术授权 (6)3.1.2 竞价排名 (6)3.1.3 关键词广告 (7)3.1.4 手机搜索 (7)3.1.5 其他的盈利模式 (7)3.2 中国国内的搜索引擎市场 (7)3.3 搜索引擎具有商业价值的原因 (8)3.4 搜索引擎的商业应用空间与价值 (8)3.5 搜索引擎的商业发展前景 (9)结论 (10)参考文献 (11)摘要对于搜索引擎，相信很多人并不陌生，百度，谷歌等都是我们平时常用的搜索引擎。
搜索引擎的出现，大大推动了互联网的普及与发展，并且使互联网在商业应用领域的发展迈出了一大步。
百度，google，yahoo等一批企业应运而生，迅速占领了广大的搜索市场。
搜索引擎与其他互联网项目能够很好地融合在一起，创新出更多的商业热点，获得更高的商业价值。
搜索竞价排名，网站推广，广告覆盖等等都是搜索引擎催生出的新型商业应用方式。
网络营销便成为了互联网时代的新型营销方式。
搜索引擎存在着巨大的商业价值有待于开发，并且它有着很大的进步空间。
相信在不久的将来，搜索引擎的发展必然能达到一个新的高度，它的作用也会越来越强大，涉及的业务方面更加多样化。
其带来的商业利益更是不可估量的。
关键词搜索引擎；商业应用；原理；价值第1章引言在当今社会，随着网络信息化程度的提高和网络应用的普及，用户的信息需求越来越多样化，复杂化。
用户如何能在浩如烟海的网络资源中获得自己需要的信息就成了一个亟待解决的问题，于是就出现了搜索引擎。
搜索引擎分类与工作原理
搜索引擎分类与工作原理搜索引擎是一种用于从互联网上收集信息并按相关性进行排序的软件工具。
根据不同的分类标准，搜索引擎可以分为多种类型，例如传统搜索引擎、垂直搜索引擎和元搜索引擎。
传统搜索引擎是指最常见的搜索引擎，如Google、Bing和Yahoo等。
它们的工作原理可以总结为三个主要步骤：1. 爬取和索引网页：搜索引擎会使用称为“爬虫”或“蜘蛛”的程序在互联网上爬取网页。
爬虫会按照设定的规则和算法逐个访问网页，并将其内容保存在搜索引擎的数据库中，以便后续的搜索和排序。
2. 建立倒排索引：搜索引擎会对爬取的网页内容进行处理，将关键词和对应的网页链接建立倒排索引。
倒排索引是一种数据结构，它将每个关键词和包含该关键词的网页链接关联起来，以便在用户进行搜索时能快速地找到相关网页。
3. 排名和排序：在用户输入搜索关键词后，搜索引擎会根据事先设定的算法对倒排索引中的网页进行排序，并将最相关的网页排在前面展示给用户。
搜索引擎的排序算法考虑了很多因素，包括关键词出现频率、网页质量、外部链接等。
垂直搜索引擎是专门针对某个特定领域或主题进行搜索和排序的搜索引擎。
它们的工作原理与传统搜索引擎类似，但爬取和索引的网页通常是特定领域相关的网页，使得搜索结果更加精确和专业。
元搜索引擎是一种同时使用多个不同搜索引擎的搜索工具。
它的工作原理是将用户的搜索请求发送给多个搜索引擎，并将它们的搜索结果进行整合和排序后展示给用户。
这种方式可以提供更全面和多样化的搜索结果，但也会增加搜索的时间和计算开销。
综上所述，搜索引擎根据分类标准的不同可以分为传统搜索引擎、垂直搜索引擎和元搜索引擎。
它们的工作原理都是通过爬取、索引和排序网页来提供相关的搜索结果。
每种搜索引擎都有其特点和应用场景，用户可以根据自己的需求选择适合的搜索引擎来获取所需的信息。
第二章-搜索引擎的架构PPT课件
分布式
排序以分布式形式
将多个用户查询分派给不同的处理器，并负责将各处理
器返回的结果合在一起
.
27
2.3.4查询处理(Cont.)
日志
调整和改善搜索引擎系统的效果和效率
用户的查询日志可以用于拼写检查、相关查询词推荐、查询 缓存及其他任务
排序分析
对于大量的查询-文档对，给定日志数据和显示的相关性判定， 可以对排序算法的效果进行评估
- 使用tag定义文档元素，E.g. , <h2> Overview </h2>
- 文档解析器使用标记语言的句法知识识别文档的结构
.
16
2.3.2文本转换(Cont.)
停用词去除
不具有实际意义的功能词，去除后不影响搜索效果 - e.g., “and”, “or”, “the”, “in”
根据实际应用确定停用词表 - 避免“to be or not to be”
新的页面
- 能够高效处理互联网上大量出现的新网页 - 抓取任务可以限制在一个单独的站点 - 主题爬虫采用分类技术限制所访问的网页是同一 主题
.
10
2.3.1文本采集(Cont.)
爬虫(Cont.)
及时、高效的收集数量尽可能多的有用的万维网 页面，以及建立它们之间的超链接关系
侧重用户需求：及时、数量多、有用 侧重搜索引擎系统需求：高效 收集的内容：网页、链接关系
强调文档中的重要词和段落
对输出结果聚类以找到文档相关的类别
在结果显示中增加相应的广告
在涉及多语言的应用系统中，结果可能被翻译成 同一种语言
.
25
2.3.4查询处理(Cont.)
排序--打分机制
使用排序算法计算文档的分值
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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世界搜索霸主-Google的故事
世界搜索霸主-Google的故事
全面盈利
赞助商链接-关键词广告 2000年盈利2500万美元，2001年翻4倍，2002 年3亿，2003年9.619亿……
2003年，超越雅虎和微软MSN,成为最受欢迎的
两个房间：一间卧室，一间办公室
1999年底，与好友徐勇带着$1点：北大归国学人招待所2个房间
搜索引擎名称
成立时间 终止时间 收购方
特色
AltaVista Inktomi Fast
Overture
1995 1996 1997
1998
2003 2002 2003
2003/4
Overture 速度 Yahoo! 综合 Overture 全/高级功能
Yahoo!
3721 8848
8
世界搜索霸主-Google的故事
世界搜索霸主-Google的故事
创始人 拉里·佩奇（Larry Page） 谢盖尔·布林（Segey Brin） PageRank横空出世 1995年开始 车库起家 1998.9.7：休学 $100万天使基金创办Google Page-CEO,Brin总裁 地点：加州废旧车库
Inktomi
Hale Waihona Puke 1994图形方式半自动
检索网站
著名门户
技术为王OM搜索 中文Google
网址
早期搜索引擎
搜索引擎战国时代
Archie
1990
字符方式
人工收录 检索文件
第一个基于 互联网的检 索服务
搜索引擎名称 成立时间 终止时间
WebCrawler 1994 1996
收购方
Excite
特色 第一个全文 字符检索 综合 门户 自动摘要/ 索 引 量 基本语法 括 号
把握搜索市场机遇
定位：为用户提供便捷的互联网搜索服务，帮
助使用者从互联网的海量信息中找到自己需要 的东西 1999年度最好的网络技术 1999年春天，搬到帕洛阿尔托中心的大学街
世界搜索霸主-Google的故事
世界搜索霸主-Google的故事
第一个殖民大国葡萄牙 美洲大陆的主宰西班牙帝国 金融资本家荷兰 从“快乐的英格兰”到“日不落帝国” 路上强权法兰西 夹缝中的德意志 东方列强日本 好霸争强的俄罗斯 从蚂蚁到大象的美国 正在崛起中中国……
1
技术革命伴随着大国的崛起
掌握搜索引擎的工作原理
熟悉搜索引擎的使用方法
1
2
商用搜索擎架构与原理 社区与垂直搜索
多媒体搜索
（6学时） （2学时）
（4学时）
基本掌握搜索引擎的设计方法
3 4 5 6 7 8
商务智能与搜索引擎推广
搜索引擎优化
（4学时）
（2学时）
移动搜索 利用开源工具构建小型搜索引擎 搜索引擎的未来
（2学时） （1学时） （1学时）
第二次工业革命 19世纪70年代-20世纪初 电力的广泛应用（即电气时代) 、内燃机
技术变革
华尔街
信息革命 1946年，第一台电子计算机ENIAC 1969年，第一个计算机网络APPANET
网址
2011.12-2012.6 各类网络应用使用率
何谓“搜索引擎”？
课程简介
搜索引擎(Search Engine)
专业选修课，交叉学科的新兴课程
32学时，清华大学做技术讲座， 搜狐员工建议回国创业 1999.10月，再次回国，感受到祖国
互联网的巨大变化，决定归国创业
勤俭创业 公司地址：北大归国学人招待所
技术变革
航海技术
葡萄牙、西班牙、荷兰等
技术变革
技术革命
第一次工业革命 18世纪60年代~19世纪40年代 18世纪60年代，瓦特改进的蒸汽机的发明
网 址：
课程资源下载
课程资源下载
课程资源下载
技术革命伴随着大国的崛起
武汉天气
搜索应用
武汉哪里可以找到女朋友
搜索应用
根叔
5
搜索应用
Search Engine强东 360-周鸿祎 小米-雷军
苏宁易购-凌国胜
3
搜索应用
根叔
搜索应用
武汉 广州 高铁
搜索应用
北京青年
4
搜索应用
邱哲，符滔滔. 开发自己的搜索引擎，人民邮电
出版社，2007
内容提要
搜索引擎架构与原理
主讲：于俊清
第一讲：
搜索引擎的前世今生 商用搜索引擎结构与组成
搜索引擎质量评估 搜索引擎排序策略 分布式搜索引擎
7
类别/主要特点
搜索引擎/关键词广告 搜索引擎/PPC 分类目录 搜索引擎 搜索引擎/分类目录 分类目录/PPC 分类目录 搜索引擎 搜索引擎 黄页/白页登录与搜索 搜索引擎 搜索引擎/PPC 搜索引擎（欧洲最大） 分类目录 搜索引擎 搜索引擎 分类目录/免费 在线购物搜索引擎
搜索引擎的发展趋势
2
硅谷
风云人物
风云人物
风云人物
风云人物
风云人物
参考教材
扩展阅读
教材 卢亮，张博文. 搜索引擎—原理、实践及应用， 电子工业出版社，2007 参考资料 W.Bruce Croft. Search Engines, 机械工业出版 社，2009 李晓明，闫宏飞，王继民著. 搜索引擎--原理、 技术与系统, 科学出版社, 2005
• “Google上市具有里程碑意义，这是网络泡沫破灭 多年以来，高科技企业在市场上取得的最大一次成功”
9
世界搜索霸主-Google的故事
世界搜索霸主-Google的故事
昨天今天中文搜索第一品牌-的故事Google
1998
2000
竞价排名/附 费 pagerank 全球最大的中 文搜索引擎
一搜 搜狗 Yahoo!中国 Lycos中国
英文搜索引擎名称
Google Overture(Yahoo!) yahoo MSN Search AOL Search LookSmart Ask Jeeves AltaVista Inktomi InfoSpace Lycos Find What Espotting Media About Excite Dmoz Bizrate
搜索引擎 2011年第四季度，营业收入105.8亿美元，净利 润27.1亿美元
非常规上市 选择摩根斯坦利和瑞士信贷第一波士顿为上市承 销商 2004.8.19，以每股85美元在纳斯达克上市 当天股价上涨18%，第二天108.31，11月200 美元 Google的成功上市，在整个硅谷、华尔街乃至 世界引起极大的轰动 评论家称
根据一定的策略、运用特定的计算机程序搜集 互联网上的信息 在对信息进行组织和处理后，为用户提供检索 服务的系统 搜索引擎的核心价值 让人们最便捷地获取信息，找到所求
考试方式 考试
平时作业
6
基本要求
课程内容
类别/主要特点
搜索引擎、免费收录网站/竞价 广告 分类目录/付费登录 分类目录/付费登录 分类目录/付费登录 实名搜索/地址栏搜索 行业搜索 在线购物搜索引擎 搜索引擎/付费登录 搜索引擎、免费收录网站/关键 词自助广告 雅虎中国提供的中文搜索引 擎，免费登录搜索引擎/竞价广 告 搜狐提供的独立搜索引擎，免 费登录搜索引擎/竞价广告 分类目录/免费登录网站 分类目录/付费登录
Gopher
1991 图形方式 1993 图形方式
人工收录 检索文件 图形方式，
超文本
Excite
Lycos
1994
1994
2001
2000
InfoSpa ce
Fast
Wanderer /Wandex Yahoo!
自动收录 检索网站
第一个搜索 引擎
Infoseek
Yahoo!
1994
1994
2000
顺利向成长阶段过渡 1999.6.7：获风投2500万美元
迅速扩张：8人-200人，搜索次数50万-200万次 加速成长
/天 主要收益来自搜索技术的授权费 管理局限日益凸显，开始物色贤能之士主持大局
2001.3：埃利克·施密 特（Eric Schmidt）出 任董事长，开始大刀阔 斧的改革
联系方式
电
话：027-87558541
搜索引擎技术基础
主讲：于俊清
电子邮件：yjqing@
QQ 号 码: 735091398 办 公 室：网络与计算中心（南六楼）209室