PostgreSQL索引思考

当在看Monetdb列存行只支持IMPRINTS和ORDERED这两种索引,且只支持定长数值类型时,就在思考,对于列存,还有必要建索引吗?在PostgreSQL的索引就要灵活很多,我对常用列建合理的索引,是不是能达到列存的效果?(肯定没有)。

当然,有索引还是快很多:

1)对于整型列来说,应该是用ORDERED索引,建类似于btree索引,将数据按大小进行了排序,当执行> = < <= >= between in is等操作时,就非常快了,不需要整个列进行扫描比较。

2)对于字符串呢? 列存对字符串的压缩还是比较给力的,对于特殊的字符串列,还可以用字典的方式来压缩。但是没有索引的话,就只能是进行全列扫描了,效率不可能太高。

一、PostgreSQL数据库的索引类型

1.Btree索引:
  B-Tree索引主要用于等于和范围查询,特别是当索引列包含操作符" <、<=、=、>=和>"作为查询条件时,PostgreSQL的查询规划器都会考虑使用B-Tree索引。在使用BETWEEN、IN、IS NULL和IS NOT NULL的查询。            PostgreSQL也可以使用B-Tree索引。然而对于基于模式匹配操作符的查询,如LIKE、ILIKE、~和 ~*,仅当模式存在一个常量,且该常量位于模式字符串的开头时,如col LIKE 'foo%'或col ~ '^foo',索引才会生效,否则将会执行全表扫描,如:col LIKE '%bar'。

  适用于整型、时间类型数据列。

2.Hash索引:
  散列(Hash)索引只能处理简单的等于比较。当索引列使用等于操作符进行比较时,查询规划器会考虑使用散列索引。
  这里需要额外说明的是,PostgreSQL散列索引的性能不比B-Tree索引强,但是散列索引的尺寸和构造时间则更差。另外,由于散列索引操作目前没有记录WAL日志,因此一旦发生了数据库崩溃,我们将不得不用REINDEX重建散列索引。
  
  适用于字符串数据类型,而字符串一般的操作也是等于判断。 3.GIN索引:   GIN是倒排索引,存储被索引字段的VALUE或VALUE的元素,以及行号的list或tree。主要用于:当需要搜索多值类型内的VALUE时,适合多值类型,例如数组、全文检索、TOKEN。(根据不同的类型,支持相交、包含、大于、在左边、在右边等搜索); 4.GIST索引:   GiST是一个通用的索引接口,可以使用GiST实现b-tree, r-tree等索引结构。一般在地图插件PostGIS中使用,且不同的类型,支持的索引检索也各不一样。例如:   1) 几何类型,支持位置搜索(包含、相交、在上下左右等),按距离排序。   2) 范围类型,支持位置搜索(包含、相交、在左右等)。   3) IP类型,支持位置搜索(包含、相交、在左右等)。   4) 空间类型(PostGIS),支持位置搜索(包含、相交、在上下左右等),按距离排序。   5) 标量类型,支持按距离排序。 还有一些其他比较特殊的索引类型,用的太少了。

二、复合索引,也就是多列索引

  一般是针对用户对某个表的查询条件比较固定。这样可以考虑创建多列索引,多列索引中的单个列在被查询时,也可能会走多列索引。但是仅在查询包含多列索引的最左列时,效率最高,最可能走这个多列索引。

1.多列索引检索顺序:

当b+树的数据项是复合的数据结构,比如(name,age,sex)的时候,b+数是按照从左到右的顺序来建立搜索树的,比如当(张三,20,F)这样的数据来检索的时候,b+树会优先比较name来确定下一步的所搜方向,如果name相同再依次比较age和sex,最后得到检索的数据;但当(20,F)这样的没有name的数据来的时候,b+树就不知道下一步该查哪个节点,因为建立搜索树的时候name就是第一个比较因子,必须要先根据name来搜索才能知道下一步去哪里查询。比如当(张三,F)这样的数据来检索时,b+树可以用name来指定搜索方向,但下一个字段age的缺失,所以只能把名字等于张三的数据都找到,然后再匹配性别是F的数据了, 这个是非常重要的性质,即索引的最左匹配特性。

2.多列索引创建原则:

1) 最左前缀匹配原则,非常重要的原则,数据库会一直向右匹配直到遇到范围查询(>、<、between、like)就停止匹配,比如a = 1 and b = 2 and c > 3 and d = 4 如果建立(a,b,c,d)顺序的索引,d是用不到索引的,如果建立(a,b,d,c)的索引则都可以用到,a,b,d的顺序可以任意调整;以index(a, b, c,d)为例,多列索引的利用情况是:
where a=3                                  是
where a=3 and b=5                          是
where a=3 and b=5 and c=4                  是
where b=3                                  否
where c=4                                  否
where a=3 and c=4                          a列能用到索引,b不能
where a=3 and b>10 and c=7                 a能,b能,c不能
where a=3 and b like 'xxx%' and c=7        a能,b能,c不能

2) =和in可以乱序,比如a = 1 and b = 2 and c = 3 建立(a,b,c)索引可以任意顺序,mysql的查询优化器会帮你优化成索引可以识别的形式;
3) 尽量选择区分度高的列作为索引,区分度的公式是count(distinct col)/count(*),表示字段不重复的比例,比例越大我们扫描的记录数越少,唯一键的区分度是1,而一些状态、性别字段可能在大数据面前区分度就是0,那可能有人会问,这个比例有什么经验值吗?使用场景不同,这个值也很难确定,一般需要join的字段我们都要求是0.1以上,即平均1条扫描10条记录;
4) 索引列不能参与计算,保持列“干净”,比如from_unixtime(create_time) = ’2014-05-29’就不能使用到索引,原因很简单,b+树中存的都是数据表中的字段值,但进行检索时,需要把所有元素都应用函数才能比较,显然成本太大。所以语句应该写成create_time = unix_timestamp(’2014-05-29’);
5) 尽量的扩展索引,不要新建索引。比如表中已经有a的索引,现在要加(a,b)的索引,那么只需要修改原来的索引即可;

三、条件索引

四、部分索引

五、聚集索引

CLUSTER指示Postgres近似地基于索引indexname的度量对表进行存储建簇.索引必须已经在表上定义了。  
当对一个表建簇后,该表的物理存储将基于索引信息进行。建簇是静态的,也就是说,当表被更新后,改变的内容不会建簇。不会试图对更新过的记录重新建簇。如果需要,可以通过手工执行该命令的方法重建簇。 

注意: 
该表实际上按索引顺序拷贝到了一个临时表中,然后重新改成原名。因此,在建簇时所有赋予的权限和其它索引都将丢失。  
如果你只是随机的访问表中的行,那么在堆表中的数据的实际存储顺序是无关紧要的。但是,如果你对某些数据的访问多于其他数据,而且有一个索引将这些数据分组,建蔟会提高查询速度。  

另一个很有帮助的例子是当你用索引从一个表中取出几个记录时。如果你从一个表中请求一定索引范围的值,或者是一个索引过的值对应多行,建蔟也会有助于应用,因为如果索引标识出第一匹配行所在的堆存储页,所有其他行也可能已经在同一堆存储页里了,这样便节省了磁盘访问的时间,加速了查询。  

有两种建簇方法:
第一种是用CLUSTER命令,此命令将原表按你声明的索引重新排列。这个动作在操作大表时可能会很慢,因为每一行都从堆存储页里按索引顺序取出,如果存储页表没有排序,整个表是随机存放在各个页面的,因而每行都要进行依次磁盘页面操作。虽然PostgreSQL有一个共享存储,但一个大表的主体是不可能都放到缓冲区的,需要经过多次交换。 
另一个对数据建簇的方法是用SQL语句:  
SELECT columnlist INTO TABLE newtable FROM table ORDER BY columnlist 
这个用法使用排序的代码ORDER BY来匹配索引,在对未排序的数据操作时速度快得多。然后你可以删除旧表,用ALTER TABLE/RENAME将newtable改成旧表名,并且重建所有索引。唯一的问题是OID不保留。这时再做聚集将快得多,因为大多数堆栈数据已经排过序了而且使用现有的索引,当然也可以不做聚集了。

部分参考:

http://www.cnblogs.com/stephen-liu74/archive/2012/05/09/2298182.html

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转载自www.cnblogs.com/kuang17/p/10813638.html