作者 | 伍杏玲

出品 | CSDN

阿里开源搜索引擎 Havenask 的技术演进

我们正处于信息爆炸式增长的时代，如何在信息海洋里迅速定位到目标信息成为人们关心的问题。搜索引擎作为互联网和应用的关键入口，向来是兵家必争之地。

然而在人们简单的搜索行为背后，对搜索引擎技术实际有诸多挑战：以电商场景为例，当遇到双11等大促活动时，百万级 QPS 的高并发访问，对千亿级商品 & 订单数据、保单 & 物流类数据时效性要求极高，那么搜索引擎该如何做到毫秒级时效？还有为了更准确理解人们的搜索意图，对搜索算法的要求越来越高，搜索引擎该如何做到算法分钟级迭代？这些都是技术上需要直面的挑战。

近年来，随着大数据技术、深度学习等 AI 技术的发展，搜索引擎能够更智能地帮助人们快速、准确地获取信息，我们对信息的处理能力也随之逐步提高。

阿里自研大规模分布式搜索引擎 Havenask 便是集大成者，基于阿里搜索十多年来的技术沉淀，Havenask 目前广泛应用于阿里巴巴和蚂蚁集团内众多业务，如淘宝搜索和推荐、 蚂蚁人脸支付、优酷视频搜索、阿里妈妈广告检索等。Havenask 支持算法高效快速迭代，内置性能优异的向量检索能力；做到毫秒级查询性能，并拥有稳定性保障 ；支持单应用实例千亿级别数据，确保百万 TPS 高时效性。

2022 年 12 月，阿里将 Havenask 开源，在几个月时间里 Star 数已超过 1000+。为何 Havenask 有这样优异的表现，在短时间内获得众多开发者的喜爱？下面我们从 Havenask 的技术演进谈起，让大家更加深入了解 Havenask 以及未来更多可能性。

传送门：https://github.com/alibaba/havenask

01 Havenask 技术演进之路

回顾 Havenask 从内部自研技术走向成熟，这一路走来可分为以下阶段：

第一阶段：1999 年~2008 年，以解决各业务部门的搜索需求为主

阿里搜索技术最早可追溯 1999 年，起源于雅虎搜索技术，基于 Apache Module 的单机版搜索引擎，支撑淘宝、B2B 等子公司的搜索业务需求。

第二阶段：2009 年~2011 年，重构搜索系统，开启自研大规模分布式高性能搜索引擎时代

自 2008 年起，开始构建阿里统一的搜索系统，内部代号为“iSearch”，它代表完全由阿里自研的搜索技术全新启航。iSearch 迅速迭代 iSearch3.0、iSearch3.2……2009 年演进到 iSearch4.5 版本，也就是 HA3（Havenask）最早的雏形。

2009 年，Havenask 开始逐步统一各子公司版本，去除 Apache Module。2011 年，彻底完成搜索系统的重构，HA3（Havenask）全部替代老的雅虎搜索系统，开始极致性能时代。

第三阶段：2012 年~2018 年，完成阿里内部搜索系统的“大统一”，进入快速迭代时代

2013年，HA3（Havenask）完成阿里集团各个业务搜索系统的“大统一”，不仅版本再次合并，还将 B2B、淘宝等搜索团队统一整合，以产品化、规模化的方式支撑起整个集团的搜索业务。

2018 年，随着深度学习技术的广泛应用，同时迎来信息流推荐机遇，HA3（Havenask）快速迭代，逐步形成一套以搜索引擎、在线推理引擎等为主的 AI 工程技术体系“AI·OS”。（OS”代表“Online Serving” ）

第四阶段：2018 年~至今，对外开源，技术普惠

2022 年，阿里将搜索引擎 Havenask 开源，为更多用户提供更高性能、更低成本、更便捷易用的搜索服务。

总的来说，Havenask 的发展是遵循先解决内部业务应用需求，再从核心业务延伸到其他业务，随着技术发展潮流不断向前演变，从单一的搜索引擎到大数据深度学习在线服务体系 AI·OS 的重要组成部分，打造成统一平台提供更强大的能力支撑，继而逐步开源对外，普惠开发者，这和阿里其他技术产品的发展思路是一脉相传的。

02 Haveansk 架构优势

从定位来看，Havenask 作为阿里巴巴自主研发的大规模分布式搜索引擎，支撑起淘宝、天猫、菜鸟、优酷阿里整体的搜索业务，并扛得住双 11 大促活动。这背后，离不开底层架构设计，让 Havenask 有了坚实的技术基底。

从架构来看，Havenask 由四个核心模块组成：

索引系统（Build Service）。通常搜索引擎需要对原始数据构建索引，才能在提供服务时实现高性能。这部分在 Havenask 是支持全量、增量、实时流的复杂分布式流计算系统。

在线集群（Havenask Runtime）。在线系统支持不同的数据规模分列查询，不同的查询并发做多副本。在系统里设计有类似于大脑的复杂角色，可以自动做查询处理、调度查询节点、数据节点等。如果出现机器坏了的情况，在线系统可自动识别这些情况，来保证系统的高可用。

消息中间件（Swift）。消息中间件用于实时数据传递，处理后的文档传递，是 Havenask 实现毫秒级时效性，支撑海量数据实时更新的基石。消息中间件 Swift 不仅可以用在 Havenask 系统中，也可以单独部署使用，与其他开源中间相比具有明显的性能和成本优势。

管控系统（Hape）。为了方便开发人员的日常运维，Havenask 对管控运维的 API 进行了封装，提供方便实用的运维工具 Hape ，使用它开发人员可以方便的对表和集群进行管理。

据阿里巴巴智能引擎事业部云服务负责人、Havenask 开源项目负责人郭瑞杰博士介绍，在架构设计上，Havenask 更具备适合工业级业务场景的特性：

1、通过灵活稳定的扩展方式支持业务多样化需求，轻松应对数据规模和流量规模的快速增长；

2、通过领先的实时索引技术，提供性能出色的亚秒级实时搜索能力，通过对实时索引的不断自动整理优化，保证搜索性能持续优异；

3、传统倒排索引技术和 AI 时代普遍应用的向量检索技术深度结合，端到端极致性能优化，支持千亿级别文档或高维向量的极低延迟计算。

人们进行商品搜索时，由于每个人有不同的喜好，搜索引擎需实现个性化和智能化，以准确召回商品。当用户开始进行搜索时，往往是用关键词或一段自然语言的描述，搜索引擎先采用 NLP 技术理解和拆分成关键词，再根据关键词的语义相关性，采用向量等多路召回方式，返回有可能是用户想要找的商品信息，再对商品做粗排，粗排后收敛到集合里，再做精排，这个过程中 Havenask 使用了大量机器学习算法进行优化，以实现较好的用户体验。

这对搜索引擎有较高的性能要求，Havenask 利用前置化思想，并发完成多路召回，实现非常小的延迟效果。另外在算法上，Havenask 支持离线计算转在线计算、在线计算转离线计算做优化，还支持模型的实时更新以保证在离线的一致性。如此一来，算法工程师可以用更复杂的召回策略来做 A/B 测试验证效果，如果效果可以的话，可以实现分钟级上线。

在拍照搜图场景中，以淘宝拍照购物“拍立淘”为例，用户通过手机拍摄实物或通过相册照片搜索，就能搜索同款或相似商品。 Havenask 利用向量进行图片搜索，完成向量索引存储并将向量化后的图片与向量索引比对召回，实现高精度图片搜索。上述能力得益于 Havenask 和达摩院向量库 Proxima 深度结合，并进行端到端能力优化，支持百亿甚至千亿级别的高维度向量的低延迟计算。

总体来看，Havenask 区别于其他产品的特点主要体现在两大场景中：一是大数据检索场景，实现亚秒级的时效性和极致的性能优化，达到较高的性价比。二是在 AI 场景上，Havenask 实现异步高并发、超低召回延迟，提供在离线一致性保障机制，以及高性能高维度向量计算能力。

即使在双11特殊场景里，数据更新量突然爆增至十倍、百倍，Havenask 仍能保证时效性在亚秒级。在查询上，单集群到近百万 QPS 时，Havenask 确保查询延迟毫秒级别。另外，Havenask 足够弹性，针对双11的流量急速变化，集群一键平滑扩缩容，变更对业务0影响，灵活应对流量峰谷。

03 Havenask 开源开放，普惠开发者

Havenask 起源于阿里内部搜索业务需求，如今作为核心搜索引擎在阿里内部广泛应用，那么团队为什么选择将 Havenask 对外开源？

郭瑞杰表示，Havenask 围绕着电商场景演化出来，在阿里核心头部业务、中台业务等均广泛使用。希望通过开源的方式让广大开发者参与进来，让 Havenask 迭代更快走得更远。以开源 Elasticsearch 为例，在十年时间中，Elasticsearch 因为开源发展迅速，Havenask 也期待通过开源吸引更多开发者参与进来，一起联合共创。

再者，近年来国际形势变幻莫测，人们对国产化替代诉求与日俱增。期望自主研发的 Havenask 能帮助一些企业实现国产化替代，让更多开发者和企业以更低的成本实现业务创新。

不仅如此，Havenask 还提供商业版本来支持企业实现搜索场景、推荐场景、大模型应用场景创新。

“ Havenask 自开源后，在尚未开展过多活动的情况下，Star 数快速突破 1000，对我们来说还挺意外的，这也让我们坚定了后续持续建设开源 Havenask 的信心。”郭瑞杰说。

Havenask 作为 AI·OS 体系的重要部分，沉淀了阿里 10 多年的搜索技术，整体系统庞大，采取逐步开源的形式对外开放，从2022年首发时的单机预览版，到如今刚刚发布的的分布式正式版，已经完成了 Havenask 几乎全部核心代码的开源。

在2023年9月份最新发布的 Havenask 1.0.0 分布式版本中，支持读写分离与读写统一两种部署架构，可以分别满足开发者不同业务场景的需求，同时分布式版本提供基于机器资源池的集群自动化管理能力、动态表管理能力，降低开发者集群运维的成本；并且集成了自研的消息中间件，支持更完善的实时数据更新能力。

据郭瑞杰透露，在后续的版本中， Havenask 会更聚焦开发者的真实使用场景，特别是大数据检索和智能检索等领域不断构建 Havenask 的开源生态，让 Havenask 更加广泛的应用在更多业务中，解决开发者面临的性能、成本、稳定性等核心问题。

与此同时，Havenask 还开源了 Havenask-federation（简称Fed）项目（https://github.com/alibaba/havenask-federation），在 Havenask 和 Elasticsearch 之间架起一条桥梁，方便 Elasticsearch 开源生态用户，快速迁移和扩展，实现优势互补。

04 Next Big Thing

最近技术人话题离不开热门的 ChatGPT，ChatGPT 一经发布，大家认为被最早被颠覆的是搜索引擎。传统搜索引擎 + ChatGPT 将产生巨大化学反应，或将改写搜索引擎的产品形态。ChatGPT 能更好地理解人们的搜索意图，为用户提供汇总答案，提供更准确的搜索结果，还能以自然语言来搜索，让搜索体验有质的提升。

郭瑞杰表示，有了 ChatGPT 能力加持，不仅在 to C 端搜索引擎发生巨变，在 to B 端也将催化诞生颠覆性的产品形态。其中 to B 端和 to C 端搜索引擎稍有差异，to B 搜索引擎是面向企业，主要搜企业数据，而不是搜全网数据，更多的是围绕企业数据来提供更智能和更准确的答案。

针对不同行业的用户想基于大模型能力完成业务创新，Havenask 除了在底层传统搜索引擎技术上提供帮助，也正在做如下两个方面的能力增强，并持续开源：一是向量检索。在大模型时代下，向量检索技术是大模型应用创新的基石，我们正在构建新的向量检索引擎 VectorStore，预计性能大幅超越 Milvus，期望能提供给开发者更高性能、更低成本的向量检索方案；二是大模型推理加速。将全面支持各种 LLM（qwen、chatglm、baichuan、xverse、interlm、llama、falcon、mpt、starcoder 等）的推理加速，支持量化、多机多卡分布式、上下文 cache 等多种特性，预计性能超越 vllm 15%，期望给开发者提供更低成本的大模型推理服务。

现在，我们看到阿里已先行一步：在 2023 阿里云峰会上，正式推出大语言模型“通义千问”，并宣布阿里所有产品未来将接入“通义千问”，进行全面改造。例如在网购场景，用户如果想开生日 party，通义千问可以帮助生成生日活动方案和购物清单。

期待后续 Havenask 与“通义千问”联合创新，为人们带来更好地搜索体验，帮助企业和开发者量身定做适合业务发展的智能搜索服务，促进业务飞速增长，共享科技红利。

此外，基于 Haveansk 与“通义千问”打造的AI搜索产品——OpenSearch LLM 智能问答版，也已在阿里云上为企业级开发者提供全托管、免运维的一站式对话式搜索服务，欢迎企业级开发者们试用。

心动不如行动，欢迎立即体验：

Havenask 开源项目地址：https://github.com/alibaba/havenask

Havenask-federation 开源项目地址：https://github.com/alibaba/havenask-federation

OpenSearch LLM 智能问答版：OpenSearch LLM智能问答版_对话式搜索_大模型_阿里云

活动预告：

2023年11月1日13:10-13:25，杭州云栖大会 B3-4 馆，Havenask 开源正式版发布演讲

2023年11月1日14:40-15:10，杭州云栖大会 C 区舞台，Havenask 开源细节与案例分享

欢迎开发者前往会场参加，或通过线上渠道收看关注

嘉宾介绍：郭瑞杰博士，2008年加入阿里巴巴，深耕阿里搜索领域开发十余年，先后负责 iSearch4.5、问天2、问天3等多个搜索架构及产品的设计与开发工作，现任阿里巴巴智能引擎事业部云服务负责人，阿里云计算平台事业部搜索推荐云服务负责人，Havenask 开源项目负责人。