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Lucene源代码剖析
3.1 索引文件结构
Lucene使用文件扩展名标识不同的索引文件，文件名标识不同版本或者代（generation）的索引片段（segment）。如.fnm文件存储域Fields名称及其属性，.fdt存储文档各项域数据，.fdx存储文档在fdt中的偏移位置即其索引文件，.frq存储文档中term位置数据，.tii文件存储term字典，.tis文件存储term频率数据，.prx存储term接近度数据，.nrm存储调节因子数据，另外segments_X文件存储当前最新索引片段的信息，其中X为其最新修改版本，segments.gen存储当前版本即X值，这些文件的详细介绍上节已说过了。
下面的图描述了一个典型的lucene索引文件列表：
如果将它们的关系划成图则如下所示：
这些文件中存储数据的详细结构是怎样的呢，下面几个小节逐一介绍它们，熟悉它们的结构非常有助于优化Lucene的查询和索引效率和存储空间等。
3.2 每个Index包含的单个文件
下面几节介绍的文件存在于每个索引index中，并且只有一份。
3.2.1 Segments文件
索引中活动（active）的Segments被存储在segment info文件中，segments_N，在索引中可能会包含一个或多个segments_N文件。然而，最大一代的那个文件（the one with largest generation）是活动的片断文件（这时更旧的segments_N文件依然存在（are present）是因为它们暂时（temporarily）还不能被删除，或者，一个writer正在处理提交请求（in the process of committing），或者一个用户定义的（custom）IndexDeletionPolicy正被使用）。这个文件按照名称列举每一个片断（lists each segment by name），详细描述分离的标准（seperate norm）和要删除的文件（deletion files），并且还包含了每一个片断的大小。
对2.1版本来说，还有一个文件segments.gen。这个文件包含了该索引中当前生成的代（current generation）（segments_N中的_N）。这个文件仅用于一个后退处理（fallback）以防止（in case）当前代（current generation）不能被准确地（accurately）通过单独地目录文件列举（by directory listing alone）来确定（determened）（由于某些NFS客户端因为基于时间的目录（time-based directory）的缓存终止（cache expiration）而引起）。这个文件简单地包含了一个int32的版本头（version header）（SegmentInfos.FORMAT_LOCKLESS=-2），遵照代的记录（followed by the generation recorded）规则，对int64来说会写两次（write twice）。
| 版本 |
包含的项 |
数目 |
类型 |
描述 |
| 2.1之前版本 |
Format |
1 |
Int32 |
在Lucene1.4中为-1，而在Lucene 2.1中为-3（SegmentsInfos.FORMAT_SINGLE_NORM_FILE） |
| Version |
1 |
Int64 |
统计在删除和添加文档时，索引被更改了多少次。 |
|
| NameCounter |
1 |
Int32 |
用于为新的片断文件生成新的名字。 |
|
| SegCount |
1 |
Int32 |
片断的数目 |
|
| SegName |
SegCount |
String |
片断的名字，用于所有构成片断索引的文件的文件名前缀。 |
|
| SegSize |
SegCount |
Int32 |
包含在片断索引中的文档的数目。 |
|
| 2.1及之后版本 |
Format |
1 |
Int32 |
在Lucene 2.1和Lucene 2.2中为-3（SegmentsInfos.FORMAT_SINGLE_NORM_FILE） |
| Version |
1 |
Int64 |
同上 |
|
| NameCounter |
1 |
Int32 |
同上 |
|
| SegCount |
1 |
Int32 |
同上 |
|
| SegName |
SegCount |
String |
同上 |
|
| SegSize |
SegCount |
Int32 |
同上 |
|
| DelGen |
SegCount |
Int64 |
为分离的删除文件的代的数目（generation count of the separate deletes file），如果值为-1，表示没有分离的删除文件。如果值为0，表示这是一个2.1版本之前的片断，这时你必须检查文件是否存在_X.del这样的文件。任意大于0的值，表示有分离的删除文件，文件名为_X_N.del。 |
|
| HasSingleNormFile |
SegCount |
Int8 |
该值如果为1，表示Norm域（field）被写为一个单一连接的文件（single joined file）中（扩展名为.nrm），如果值为0，表示每一个field的norms被存储为分离的.fN文件中，参考下面的“标准化因素（Normalization Factors）” |
|
| NumField |
SegCount |
Int32 |
表示NormGen数组的大小，如果为-1表示没有NormGen被存储。 |
|
| NormGen |
SegCount * NumField |
Int64 |
记录分离的标准文件（separate norm file）的代（generation），如果值为-1，表示没有normGens被存储，并且当片断文件是2.1之前版本生成的时，它们全部被假设为0（assumed to be 0）。而当片断文件是2.1及更高版本生成的时，它们全部被假设为-1。这时这个代（generation）的意义与上面DelGen的意义一样。 |
|
| IsCompoundFile |
SegCount |
Int8 |
记录是否该片断文件被写为一个复合的文件，如果值为-1表示它不是一个复合文件（compound file），如果为1则为一个复合文件。另外如果值为0，表示我们需要检查文件系统是否存在_X.cfs。 |
|
| 2.3 |
Format |
1 |
Int32 |
在Lucene 2.3中为-4 (SegmentInfos.FORMAT_SHARED_DOC_STORE) |
| Version |
1 |
Int64 |
同上 |
|
| NameCounter |
1 |
Int32 |
同上 |
|
| SegCount |
1 |
Int32 |
同上 |
|
| SegName |
SegCount |
String |
同上 |
|
| SegSize |
SegCount |
Int32 |
同上 |
|
| DelGen |
SegCount |
Int64 |
同上 |
|
| DocStoreOffset |
1 |
Int32 |
如果值为-1则该segment有自己的存储文档的fields数据和term vectors的文件，并且DocStoreSegment, DocStoreIsCompoundFile不会存储。在这种情况下，存储fields数据（*.fdt和*.fdx文件）以及term vectors数据（*.tvf和*.tvd和*.tvx文件）的所有文件将存储在该segment下。另外，DocStoreSegment将存储那些拥有共享的文档存储文件的segment。DocStoreIsCompoundFile值为1如果segment存储为compound文件格式（如.cfx文件），并且DocStoreOffset值为那些共享文档存储文件中起始的文档编号，即该segment的文档开始的位置。在这种情况下，该segment不会存储自己的文档数据文件，而是与别的segment共享一个单一的数据文件集。 |
|
| [DocStoreSegment] |
1 |
String |
如上 |
|
| [DocStoreIsCompoundFile] |
1 |
Int8 |
如上 |
|
| HasSingleNormFile |
SegCount |
Int8 |
同上 |
|
| NumField |
SegCount |
Int32 |
同上 |
|
| NormGen |
SegCount * NumField |
Int64 |
同上 |
|
| IsCompoundFile |
SegCount |
Int8 |
同上 |
|
| 2.4及以上 |
Format |
1 |
Int32 |
在Lucene 2.4中为-7 (SegmentInfos.FORMAT_HAS_PROX) |
| Version |
1 |
Int64 |
同上 |
|
| NameCounter |
1 |
Int32 |
同上 |
|
| SegCount |
1 |
Int32 |
同上 |
|
| SegName |
SegCount |
String |
同上 |
|
| SegSize |
SegCount |
Int32 |
同上 |
|
| DelGen |
SegCount |
Int64 |
同上 |
|
| DocStoreOffset |
1 |
Int32 |
同上 |
|
| [DocStoreSegment] |
1 |
String |
同上 |
|
| [DocStoreIsCompoundFile] |
1 |
Int8 |
同上 |
|
| HasSingleNormFile |
SegCount |
Int8 |
同上 |
|
| NumField |
SegCount |
Int32 |
同上 |
|
| NormGen |
SegCount * NumField |
Int64 |
同上 |
|
| IsCompoundFile |
SegCount |
Int8 |
同上 |
|
| DeletionCount |
SegCount |
Int32 |
记录该segment中删除的文档数目 |
|
| HasProx |
SegCount |
Int8 |
值为1表示该segment中至少一个fields的omitTf设置为false，否则为0 |
|
| Checksum |
1 |
Int64 |
存储segments_N文件中直到checksum的所有字节的CRC32 checksum数据，用来校验打开的索引文件的完整性（integrity）。 |
3.2.2 Lock文件
写锁（write lock）文件名为“write.lock”，它缺省存储在索引目录中。如果锁目录（lock directory）与索引目录不一致，写锁将被命名为“XXXX-write.lock”，其中“XXXX”是一个唯一的前缀（unique prefix），来源于（derived from）索引目录的全路径（full path）。当这个写锁出现时，一个writer当前正在修改索引（添加或者清除文档）。这个写锁确保在一个时刻只有一个writer修改索引。
需要注意的是在2.1版本之前（prior to），Lucene还使用一个commit lock，这个锁在2.1版本里被删除了。
3.2.3 Deletable文件
在Lucene 2.1版本之前，有一个“deletable”文件，包含了那些需要被删除文档的详细资料。在2.1版本后，一个writer会动态地（dynamically）计算哪些文件需要删除，因此，没有文件被写入文件系统。
3.2.4 Compound文件（.cfs）
从Lucene 1.4版本开始，compound文件格式成为缺省信息。这是一个简单的容器（container）来服务所有下一章节（next section）描述的文件（除了.del文件），格式如下：
| 版本 |
包含的项 |
数目 |
类型 |
描述 |
| 1.4之后版本 |
FileCount |
1 |
VInt |
|
| DataOffset |
FileCount |
Long |
|
|
| FileName |
FileCount |
String |
|
|
| FileData |
FileCount |
raw |
Raw文件数据是上面命名的所有单个的文件数据（the individual named above）。 |
结构如下图所示：
