PostgreSQL 可扩展性

2021-09-15 13:49 更新

BRIN接口具有高层的抽象,要求访问方法实现者只需 实现被访问的数据类型的语义。BRIN层本身会负责并 发、日志以及对索引结构的搜索。

让一种BRIN访问方法能够工作要做的全部事情是实现 几个用户定义的方法, 它们定义存储在索引中的摘要值的行为以及它们和扫描键 的交互。简而言之,BRIN很好地把可扩展性和通用性、 代码重用以及干净的接口结合在了一起。

BRIN的一个操作符类必须提供四种方法:

BrinOpcInfo *opcInfo(Oid type_oid)

返回有关被索引列的摘要数据的内部信息。返回值必须指向一个已经 palloc 的BrinOpcInfo,该结构的定义是:

typedef struct BrinOpcInfo
{
    /* 这个 opclass 的一个索引列中存储的列数 */
    uint16      oi_nstored;

    /* 该 opclass 私有用途的不透明指针 */
    void       *oi_opaque;

    /* 被存储列的类型缓冲项 */
    TypeCacheEntry *oi_typcache[FLEXIBLE_ARRAY_MEMBER];
} BrinOpcInfo;

BrinOpcInfo.oi_opaque可以被操作符类 例程用来在索引扫描期间在支持函数之间传递信息。

bool consistent(BrinDesc *bdesc, BrinValues *column, ScanKey key)

返回 ScanKey 是否和一个范围的被索引值一致。要使用的索引号作为 扫描键的一部分传递。

bool addValue(BrinDesc *bdesc, BrinValues *column, Datum newval, bool isnull)

给定一个索引元组和一个被索引值,修改该元组的指示属性让该元组能额外地表 示新的值。如果对该元组做出了任何修改,就返回true

bool unionTuples(BrinDesc *bdesc, BrinValues *a, BrinValues *b)

联合两个索引元组。给定两个索引元组,修改第一个的指示属性让它能表示 两个元组。第二个元组不会被修改。

一个BRIN的操作符类可以选择指定如下方法:

void options(local_relopts *relopts)

定义一组控制操作符类行为的用户可见参数.

options函数传递一个指针到local_relopts结构,其需要用一组操作符类指定选项填充。 该选项也可以从其他支持的函数来访问,通过使用PG_HAS_OPCLASS_OPTIONS()PG_GET_OPCLASS_OPTIONS()宏。

由于索引值的键提取和BRIN中的键表达都是灵活的,它们可以取决于用户指定的参数。

核心发布中包括了对两种类型的操作符类的支持:minmax 和 inclusion。 发布中也酌情为核心中的数据类型提供了使用它们的操作符类定义。用户可以用等效 的定义为其他数据类型定义额外的操作符类,而不需要编写任何源代码,只需要声明 一些适当的目录项就足够了。注意有关操作符策略的语义的假设是嵌在支持函数的源 代码中的。

实现完全不同的语义的操作符类也是可能的,只要提供上述的四个主要支持过程的实 现即可。注意在主要发行版之间的向后兼容性是不被保证的:例如,在以后的发行中 可能要求额外的支持过程。

要为一种实现了线性有序集的数据类型编写一个操作符类,可以使用 minmax 支持函数配上对应的操作符(如表 67.2所示)。 所有的操作符类成员(函数和操作符)都是强制性的。

表 67.2. Minmax 操作符类的函数和支持编号

操作符类成员 对象
支持函数 1 内部函数brin_minmax_opcinfo()
支持函数 2 内部函数brin_minmax_add_value()
支持函数 3 内部函数brin_minmax_consistent()
支持函数 4 内部函数brin_minmax_union()
操作符策略 1 小于操作符
操作符策略 2 小于等于操作符
操作符策略 3 等于操作符
操作符策略 4 大于等于操作符
操作符策略 5 大于操作符

要为值被包括在另一种类型的复杂数据类型编写操作符类,可以使用 inclusion 支持函数配上相应的操作符(如 表 67.3所示)。它只要求一个 可用任何语言编写的附加函数。可以定义更多函数来提供额外的功能。所有的 操作符都是可选的。如该表中的依赖性所示,某些操作符需要其他操作符。

表 67.3. Inclusion 操作符类的函数和支持编号

操作符类成员 对象 依赖性
支持函数 1 内部函数brin_inclusion_opcinfo()  
支持函数 2 内部函数brin_inclusion_add_value()  
支持函数 3 内部函数brin_inclusion_consistent()  
支持函数 4 内部函数brin_inclusion_union()  
支持函数 11 合并两个元素的函数  
支持函数 12 可选函数,检查两个元素是否可以合并  
支持函数 13 可选函数,检查一个元素是否被包含在另一个中  
支持函数 14 optional function to check whether an element is empty  
操作符策略 1 位于左边操作符 left-of 操作符策略 4
操作符策略 2 不超过左边操作符 does-not-extend-to-the-right-of 操作符策略 5
操作符策略 3 重叠操作符  
操作符策略 4 不超过左边操作符 does-not-extend-to-the-left-of 操作符策略 1
操作符策略 5 位于右边操作符 right-of 操作符策略 2
操作符策略 6, 18 相同或者等于操作符 操作符策略 7
操作符策略 7, 13, 16, 24, 25 包含或等于操作符  
操作符策略 8, 14, 26, 27 被包含或等于操作符 操作符策略 3
操作符策略 9 不超过上边操作符 does-not-extend-above 操作符策略 11
操作符策略 10 操作符 is-below 操作符策略 12
Operator Strategy 11 在上面操作符 is-above 操作符策略 9
操作符策略 12 不超过下面操作符 does-not-extend-below 操作符策略 10
操作符策略 20 小于操作符 操作符策略 4
操作符策略 21 小于等于操作符 操作符策略 4
操作符策略 22 大于操作符 操作符策略 1
操作符策略 23 大于等于操作符 操作符策略 1

支持过程编号 1 至 10 被保留给 BRIN 的内部函数,因此 SQL 层面的函数从 编号 11 开始。支持函数编号 11 是用于构建该索引的主要函数。它应该接 受两个具有和操作符类相同数据类型的参数并且返回它们的并集。如果 inclusion 操作符类定义时用了STORAGE参数,则它可以存储具有 不同数据类型的合并值。该并集函数的返回值应该匹配 STORAGE的数据类型。

支持函数编号 12 和 14 被提供用来支持内建数据类型的不规则性。函数编号 12 被用来支持来自不同地址族的不能合并的网络地址。函数编号 14 被用来 支持空范围。函数编号 13 是可选的,但是我们推荐提供它。它允许在新值 被传递给并集函数前对其进行检查。因为 BRIN 框架在并集没有改变时可以 越过某些操作,所以使用这个函数可以提升索引性能。

minmax 和 inclusion 操作符类都支持跨数据类型操作符,不过如果要支持 会让依赖性变得更加复杂。minmax 操作符类要求用具有同样数据类型的 参数来定义一个完全的操作符集合。它允许通过定义额外的操作符集合来 支持附加的数据类型。如 表 67.3中所示, inclusion 操作符类的操作符策略是依赖于另一种操作符策略的(或者和它们 自身相同的操作符策略)。它们要求定义依赖性操作符时,把 STORAGE数据类型作为左手边参数并且让其他支持的数据类型 作为右手边的参数。minmax 的例子可见 float4_minmax_ops,inclusion 的例子是 box_inclusion_ops


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