Bloom Filter

静态全文搜索:
搜索内容集成到搜索引擎中
原始方法:inverted index,缺点体量大

布隆过滤器的原理是,当一个元素被加入集合时,通过 K 个散列函数将这个元素映射成一个位数组中的 K 个点,把它们置为 1。检索时,我们只要看看这些点是不是都是 1 就(大约)知道集合中有没有它了:如果这些点有任何一个 0,则被检元素一定不在;如果都是 1,则被检元素很可能在。
// 每篇文章有个位数组,每个单词通过散列函数映射到数组中的几个点并标记成 1,搜索时只需要在散列计算判断那几个点是否为 1 即可。
布隆过滤器的典型应用有:
  • 数据库防止穿库。 Google Bigtable,HBase 和 Cassandra 以及 Postgresql 使用 BloomFilter来减少不存在的行或列的磁盘查找。避免代价高昂的磁盘查找会大大提高数据库查询操作的性能。
  • 业务场景中判断用户是否阅读过某视频或文章,比如抖音或头条,当然会导致一定的误判,但不会让用户看到重复的内容。
  • 缓存宕机、缓存击穿场景,一般判断用户是否在缓存中,如果在则直接返回结果,不在则查询db,如果来一波冷数据,会导致缓存大量击穿,造成雪崩效应,这时候可以用布隆过滤器当缓存的索引,只有在布隆过滤器中,才去查询缓存,如果没查询到,则穿透到 db。如果不在布隆器中,则直接返回。
  • Web 拦截器,如果相同请求则拦截,防止重复被攻击。用户第一次请求,将请求参数放入布隆过滤器中,当第二次请求时,先判断请求参数是否被布隆过滤器命中。可以提高缓存命中率。Squid 网页代理缓存服务器在 cache digests 中就使用了布隆过滤器。Google Chrome浏览器使用了布隆过滤器加速安全浏览服务
  • Venti 文档存储系统也采用布隆过滤器来检测先前存储的数据。
  • SPIN 模型检测器也使用布隆过滤器在大规模验证问题时跟踪可达状态空间。