ما المقصود بالبحث الموزَّع؟

تبين أن القول المأثور "يد واحدة لا تصفِّق" صحيح بالنسبة إلى الخوادم كما هو الحال بالنسبة إلى أي مهمة يدوية كبيرة أو صعبة. تقوم الخوادم في عملية بحث ويب، أو أي بحث عن مجموعة بيانات كبيرة، ببعض العمليات الشاقة—أولاً لتحديد البيانات وفهرستها، ثم للبحث عن الاستجابات وتقديمها. نستكشف كيف يستخدم البحث الموزَّع العديد من الخوادم الفردية للمساعدة في البحث عن التطبيقات والحصول على الإجابات من كميات هائلة من البيانات.

ما المقصود بالبحث الموزَّع؟

يمثل البحث الموزَّع طريقة للبحث في مجموعات البيانات الكبيرة بسرعة عن طريق تقسيم حمل عمل البحث بين خوادم متعددة. هذا على عكس البحث في القرص الصلب لجهاز الكمبيوتر لديك، والتي يمكن فهرستها والبحث عنها بسهولة بواسطة وحدة المعالجة المركزية لجهاز الكمبيوتر لديك. في البحث الموزَّع، يتم توزيع الاستعلام عن مجموعة بيانات كبيرة جدًا على خوادم أو عُقد متعددة لتسريع العملية. تفهرس كل عقدة في النظام جزء من البيانات بحيث يمكن البحث عنها بسرعة. عند طرح سؤال على تطبيق البحث، تجري كل عقدة بحث في بياناتها المحلية بالتوازي مع العُقد الأخرى في النظام. ثم يتم تجميع هذه النتائج المحلية وتصنيفها وتقديمها إلى الشخص الذي كتب السؤال في شريط البحث.

قد تتكون عملية البحث الموزَّعة من عدد قليل من الخوادم في مركز بيانات أو آلاف الخوادم عبر المناطق العالمية. في كلتا الحالتين، توفر العملية الموزَّعة عملية بحث سريعة وفعَّالة كانت مستحيلة على خادم واحد.

يمكن أن يدعم نظام البحث الموزَّع أنواعًا متعددة من عمليات البحث، بما في ذلك عمليات البحث النصية البسيطة عن محتوى الويب وعمليات البحث الدلالية وعمليات البحث المرئية المُستخدمة غالبًا في محركات التوصية ومعالجة اللغة الطبيعية.

يختلف البحث الموزَّع عن البحث الموحد. في حين يهدف كلاهما إلى التعامل مع كميات كبيرة من البيانات، يمثل البحث الموزَّع نظام متماسك يقسِّم مجموعة بيانات واحدة كبيرة عبر عُقد متعددة، وهي التي تُجري البحث المحلي بالتوازي. على النقيض من ذلك، يستعلم البحث الموحد عن مصادر بيانات متعددة ومستقلة في وقت واحد، يمكن أن يكون لكل منها آليات فهرسة وبحث خاصة به. في حين يتم تحسين البحث الموزَّع لقابلية التوسع والأداء، تم تصميم البحث الموحد للبحث عبر مصادر بيانات مُتنوعة. مع ذلك، يمكن تحقيق كليهما في بنية مُبسطة باستخدام قاعدة بيانات موزَّعة ومتعددة الوسائط.

النقاط الرئيسة

• يُعد البحث الموزَّع طريقة لتسريع عمليات البحث عن مجموعات البيانات الكبيرة جدًا من خلال تقسيم العمليات الحسابية اللازمة لإجراء البحث بين العديد من الخوادم أو العُقد.
• ينتج عن البحث الموزَّع أيضًا تسامح أفضل مع الأخطاء لأنه إذا توقف خادم واحد عن العمل، فيمكن لعقدة أخرى تحمل حمل العمل هذا ونجاح البحث.
• يُعد البحث الموزَّع الشكل الأكثر شيوعًا لعملية البحث في محركات البحث عبر الويب والقوة الكامنة وراء أشرطة البحث في مواقع التواصل الاجتماعي ومواقع البيع بالتجزئة الكبيرة، بالإضافة إلى العديد من تطبيقات الشركات ومواقع البلديات.

شرح البحث الموزَّع

يُعد البحث الموزَّع في أبسط صوره طريقة للتعامل مع عمليات البحث عن كميات كبيرة من البيانات من خلال تقسيم العملية بين العديد من الخوادم—مما يسرِّع من عملية البحث مع تحسين قابلية التوسع وتوافر النظام. مع ذلك، يتطلب إجراء بحث موزَّع العديد من الخطوات والموارد المُنسقة.

وتتضمن ما يلي:

تقسيم البيانات: تتمثل الخطوة الأولى في تقسيم البيانات عبر العُقد، إذ تمثل كل عُقدة خادمًا مسؤولاً عن مجموعة فرعية من البيانات. تبعًا إلى حالة الاستخدام، توجد طرق مُختلفة لقياس البيانات، مثل تقسيم النطاق، والذي يُستخدم عادةً لبيانات السلاسل الزمنية—أي التقسيمات الشهرية أو السنوية بناءً على التواريخ—أو التجزئة المُتسقة، والتي تُستخدم غالبًا عندما تحتاج البيانات إلى توزيعها بالتساوي لموازنة الأحمال.

الفهرسة: يجب أن تنشئ كل عقدة في البنية الموزَّعة فهرس للبيانات التي تحتفظ بها وتصيِّنه للسماح بالبحث والاسترجاع السريع. اعتمادًا على حالة الاستخدام، يمكن إجراء الفهرسة من خلال مجموعة مُتنوعة من التقنيات، بما في ذلك الفهارس المعكوسة لعمليات البحث النصية؛ وأشجار B لتخزين البيانات واسترجاعها بترتيب مصنف؛ وجداول التجزئة، التي توفر عمليات بحث سريعة وصولاً إلى المطابقات الدقيقة في مجموعة البيانات.

توزيع الاستعلامات: عند بدء البحث، يتم توزيع الاستعلامات على كل العُقد أو على مجموعة فرعية منها. يضمن جهاز توجيه الاستعلام وصول الاستعلام إلى جميع العُقد ذات الصلة.

البحث المحلي: يعمل بالتوازي، وتجري كل عُقدة البحث على بياناتها المُفهرسة محليًا.

تجميع النتائج: يتم جمع النتائج من جميع العُقد ذات الصلة ودمجها وفرزها حسب جهاز توجيه الاستعلام، ويطلق عليه أحيانًا منسق الاستعلامات.

عرض النتائج: في النهاية، يتم بعد ذلك تصنيف النتائج المُجمعة وتقديمها إلى الشخص أو التطبيق الذي بدأ البحث.

كيف يعمل البحث الموزَّع؟

يعمل البحث الموزَّع من خلال السماح للعديد من العُقد المترابطة بالتعاون في إجراء استعلامات البحث عبر كمية كبيرة من البيانات. تستخدم هذه الأنظمة غالبًا خوارزميات وتقنيات مُتخصصة لتحسين توزيع الاستعلامات وموازنة الحمل وتجميع النتائج المطلوبة لمعالجة الاستعلامات مقابل مجموعات البيانات الضخمة.

أهداف البحث الموزَّع

تم تصميم البحث الموزَّع لتقديم نوع من الأداء وقابلية التوسع والمرونة التي تجعله أداة رئيسة للتطبيقات واسعة النطاق في البحث عبر الويب والتجارة الإلكترونية والوسائط الاجتماعية والتحليلات الفورية والمزيد. يُقيَّم نجاح هذه الأنظمة من خلال قدرتها على أداء المهام التالية:

البحث السريع في مجموعات البيانات الكبيرة: يستخدم نظام البحث الموزَّع قوة الحوسبة للعديد من الخوادم الفردية التي تعمل بالتوازي للرد بسرعة على الأسئلة، حتى في محركات البحث على نطاق الويب.

تقديم الاستجابات بشكل موثوق: يوفر البحث الموزَّع توافرًا وموثوقية عالية من خلال قدرته على تخزين أجزاء من البيانات على عدة خوادم، مما يسمح له بالتعديل بسرعة عندما يصبح الخادم غير مُتصل عن طريق تحويل حمل العمل إلى خادم تشغيلي آخر داخل النظام.

إمكانية التكيف مع أنواع بحث مُختلفة: تتيح بنية البحث الموزَّعة للنظام التعامل مع أنواع مُختلفة من عمليات البحث، مثل البحث الدلالي أو البحث النصي، من خلال تحسين العُقد لأنواع مختلفة من البيانات أو الاستعلامات، مثل البحث عن صورة أو البحث عن خريطة.

مزايا البحث الموزَّع

إليك السبب في أن البحث الموزَّع هو النهج الأكثر شيوعًا في الأنظمة الكبيرة.

التوافر. بالإضافة إلى تحسُّن الأداء، يعد التوفر العالي والتسامح مع الأخطاء أهدافًا بالغة الأهمية للعديد من الأنظمة الموزَّعة. ينجح نظام البحث الموزَّع في تقديم النتائج حتى في حال فشل عُقدة واحدة أو أكثر.

المرونة. يتيح البحث الموزَّع للمؤسسة تحسين العُقد المختلفة لأنواع محددة من البيانات أو الاستعلامات. يتيح هذا التخصص العديد من أنواع عمليات البحث السريعة—على سبيل المثال، البحث المرن عبر النص، أو البحث الدلالي عبر بيانات المتجهات، أو البحث عبر المستندات والبيانات العلائقية التي تستفيد من التوليد المعزز بالاسترجاع، أو RAG. في بنية البحث الموزَّعة، يمكن أن يحدث كل هذا خلف شريط بحث واحد.

الأداء: لا أحد يريد انتظار نتائج البحث. يعرف المهندسون أن توزيع مصطلح بحث عبر العديد من الخوادم هو الطريقة لتجنب هذا. يعزز البحث الموزَّع الأداء من خلال نشر حمل البحث على الخوادم التي تدير أجزاء من عملية البحث بالتوازي.

قابلية التوسُّع: يمكن الهدف الرئيس للبحث الموزَّع في توفير إمكانات البحث عبر كمية هائلة من البيانات. يتيح توزيع العمل عبر العديد من موارد الحوسبة لشريط البحث البسيط هذا التعامل مع أحجام البيانات المتزايدة وزيادة متطلبات المستخدمين من خلال إضافة المزيد من العُقد ببساطة. على سبيل المثال، تسمح هذه البنية لـ OpenSearch، وهو محرك بحث وتحليلات موزَّع مفتوح المصدر بالتوسع من حد يصل إلى 250 عُقدة بيانات وصولاً إلى 750 عُقدة.

تحديات تواجه البحث الموزَّع

يبقى البحث الموزَّع شائعًا على الرغم من التحديات التي يضعها لأنه أثبت قيمته في العديد من حالات الاستخدام، بدايةً من محركات البحث الاستهلاكية الكبيرة إلى عمليات البحث الأكثر استهدافًا على مواقع الشركات. مع ذلك، يحتاج المهندسون إلى معالجة بعض التحديات الرئيسة التي تشمل ما يلي:

التعقيد: تتسم إدارة النظام الموزَّع بالتعقيد مقابل الخوادم الفردية ويزداد تعقيدها مع نمو حجم البيانات. يتم التعامل معها بشكل أفضل من خلال قواعد البيانات الموزَّعة التي تمتلك آليات تنسيق ومعالجة أخطاء مُتطورة.

الاتساق: قد يكون الحفاظ على تحديث جميع العُقد في عملية بحث موزَّعة مع بيانات مُتسقة أمرًا صعبًا، خاصةً في البيئات الديناميكية للغاية التي تَعد ببيانات بحث شبه فورية. اعتمادًا على حالة الاستخدام، يمكن أن تعوق الحاجة إلى اتساق قوي من أداء البحث، في حين أن نظامًا أقل تزامنًا يوفر "الاتساق النهائي"، مثل استخدام قاعدة بيانات المستندات يمكن أن يوفر عمليات بحث أسرع على نطاق واسع.

زمن الوصول المحتمل: قد يستغرق توزيع استعلام وتشغيل الاستعلام على أجهزة متعددة وتجميع النتائج وقتًا. على الرغم من أن بدائل الإعداد الموزَّع تواجه مشكلة أكبر بكثير مع زمن الوصول، إلا أنه لا يزال يجب ضبط هذه الأنظمة ومراقبتها باستمرار للحفاظ على الأداء الأمثل.

حالات استخدام البحث الموزَّع

تشترك حالات استخدام البحث الموزَّع في العديد من الخصائص والمتطلبات الشائعة التي تجعل هذا النهج مُفيدًا بشكل خاص لسيناريوهات معينة. فكِّر في أحجام البيانات الكبيرة، وربما الموزَّعة جغرافيًا، والعديد من المستخدمين المتزامنين الذين يطالبون بأداء سريع.

أثبت البحث الموزَّع أنه الخيار المناسب لحالات الاستخدام هذه، وغير ذلك الكثير.

تمكين عمليات سير عمل الذكاء الاصطناعي: تُعد بُنى البحث الموزَّعة حجر الزاوية في عمليات الاستدلال بالذكاء الاصطناعي. تحفز نتائج بحث متجهات أفضل لربط نماذج الذكاء الاصطناعي ووكلاء الذكاء الاصطناعي بمخازن بيانات الشركات وتساعد نظام الذكاء الاصطناعي المركب في توزيع البيانات لكل نموذج للعمل عليه.

منصات التجارة الإلكترونية: يستخدم بائعو التجزئة عبر الإنترنت البحث الموزَّع لمساعدة العملاء في الاطلاع على كتالوجات منتجاتهم الواسعة وتحديد المنتجات بسرعة. فكِّر في البحث الموزِّع في المرة القادمة التي تكون فيها على Amazon أو eBay أو مواقع البيع بالتجزئة الكبيرة الأخرى.

البحث المؤسسي: تستخدم المؤسسات الكبيرة أيضًا البحث الموزَّع لإنشاء محركات بحث داخلية للمستندات ورسائل البريد الإلكتروني وقواعد البيانات. قد تتضمن هذه الأنظمة أيضًا RAG وبحث المتجهات لإجراء عمليات بحث دلالية أكثر تنوعًا لمخازن المستندات الكبيرة، مما يزيد من تحسين الوصول إلى المعلومات الداخلية.

تحليل السجلات ومراقبتها: تعتمد فِرق تكنولوجيا المعلومات على التطبيقات التي تستفيد من البحث الموزَّع لأنظمة إدارة السجلات ومراقبتها. يسمح هذا لهم بالبحث السريع عن بيانات السجلات من تطبيقات مُتعددة ومصادر تكنولوجيا معلومات أخرى وتحليلها لأجل استكشاف الأخطاء وإصلاحها والأمان والتوافق.

التطبيقات الفورية: تجد بحثًا موزَّعًا في التطبيقات التي تتطلب معالجة البيانات على الفور، مثل منصات التداول المالي وإدارة المخزون والتحليلات الفورية.

البحث العلمي: يكون البحث الموزَّع مُفيدًا في مجموعة مُتنوعة من المجالات التقنية، مثل حالة استخدام الجينوم هذه، بالإضافة إلى علم الفلك وعلم المناخ والعديد من المجالات الأخرى، مما يسمح للباحثين بإدارة مجموعات البيانات الكبيرة المُتطورة وتحليلها.

منصات الوسائط الاجتماعية: تستخدم المنصات الشائعة للوسائط الاجتماعية عمليات بحث موزّعة لفهرسة المحتوى الذي ينشئه المستخدم والبحث عنه بسرعة، مما يسمح للمستخدمين بالعثور بسرعة على ملفات التعريف والمنشورات ومقاطع الفيديو والتعليقات المُثيرة للاهتمام على مواقعهم الواسعة.

محركات بحث الويب: يأتي من الأمثلة الواضحة على ذلك محركات بحث الويب الاستهلاكية الكبيرة التي جعلت البحث شائعًا. تستخدم هذه المواقع البحث الموزَّع لفهرسة كميات هائلة من البيانات وإرجاعها عبر الإنترنت حتى تتمكن من تزويد ملايين المستخدمين بنتائج بحث سريعة ودقيقة.

السماح لـ Oracle بتبسيط منصة البحث الموزَّع عالميًا

تكون أفضل طريقة لتبسيط بنية البحث الموزَّعة من خلال قاعدة بيانات موزَّعة متعددة الوسائط. توفر Oracle AI Database إدارة أصلية للمتجه وJSON والنص والبيانات العلائقية من بين أمور أخرى، حتى تتمكن من فهرسة أنواع البيانات المُختلفة والبحث فيها في بنية قاعدة بيانات بسيطة واحدة. نظرًا إلى أن Oracle توفر قاعدة بيانات سحابية مؤتمتة بالكامل وموزَّعة عالميًا، ويمكنك بسهولة تقديم البحث الموزَّع إلى تطبيقاتك الحيوية للأعمال على نطاق السحابة والمشروعات مفتوحة المصدر.

جرّب Oracle AI Database مجانًا.

توجد سبب لاستمرار نمو شعبية البحث الموزَّع—خاصةً وأن تقنيات مثل بحث المتجهات وRAG تدخل حيز التنفيذ. مع اكتساب وكلاء الذكاء الاصطناعي والذكاء الاصطناعي متعدد الوسائط زخمًا في المؤسسات، تضمن الأنظمة الموزَّعة، بما في ذلك البحث أن التطبيقات يمكن أن تعمل بالسرعة والدقة والتسامح مع الأخطاء التي تتطلبها الشركات اليوم.

الأسئلة الشائعة حول البحث الموزَّع

ما الفَرق بين البحث الموزَّع والبحث الموحد؟

يهدف كل من البحث الموزَّع والبحث الموحد إلى دعم عمليات البحث في كميات كبيرة من البيانات. يكمن الفَرق في أن البحث الموزَّع يقسّم مجموعة بيانات كبيرة واحدة عبر عُقد متعددة يمكن البحث فيها بالتوازي. من ناحية أخرى، يستعلم البحث الموحد عن العديد من مصادر البيانات المُستقلة، إذ قد يكون لكل منها آليات الفهرسة والبحث الخاصة به—مما يسمح بالبحث عبر مصادر بيانات مُتنوعة.