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哈希索引提供了根据特定索引键快速查找tuple ID (TID)的功能。粗略地说#xff0c;它只是一个存储在磁盘上的哈希表。哈希索引唯一支持的操作是根据相等条件进行搜索。
当一个值插入到索引中时#xff0c;将计算索引键的哈希函数。PostgreSQL哈希函数返回32位或64位整…概览
哈希索引提供了根据特定索引键快速查找tuple ID (TID)的功能。粗略地说它只是一个存储在磁盘上的哈希表。哈希索引唯一支持的操作是根据相等条件进行搜索。
当一个值插入到索引中时将计算索引键的哈希函数。PostgreSQL哈希函数返回32位或64位整数;这些值中最低的几个位用作相应桶的编号。将TID和键的哈希码添加到所选的桶中。键本身不存储在索引中因为这样处理固定长度的小值更方便。
索引的哈希表是动态扩展的。桶的最小数量是两个。随着索引元组数量的增长其中一个存储桶被分成两个。该操作使用了多一位哈希码因此元素仅在拆分产生的两个桶之间重新分布;哈希表的其他桶的组成保持不变。
索引搜索操作计算索引键和对应桶号的哈希函数。在所有桶内容中搜索将只返回那些与键的哈希码对应的TID。由于bucket元素是按键的哈希码排序的因此二进制搜索可以非常有效地返回匹配的TID。
由于键不存储在哈希表中因此索引访问方法可能会由于哈希冲突而返回冗余的tid。因此索引引擎必须重新检查访问方法获取的所有结果。出于同样的原因不支持仅索引扫描。
页面布局
与常规哈希表不同哈希索引存储在磁盘上。因此必须将所有数据安排到页中最好是这样一种方式即索引操作(搜索、插入、删除)需要访问尽可能少的页。
哈希索引使用四种类型的页面
metapage—提供索引“目录”的页零bucket pages—索引的主要页面每个bucket一个overflow pages—当主桶页不能容纳所有元素时使用的附加页bitmap pages—包含位数组的页面用于跟踪已被释放并可被重用的溢出页面
我们可以使用pageinspect扩展查看索引页。
让我们从一张空表开始 我已经分析了表因此创建的索引将具有尽可能小的大小否则将根据表包含10个页面的假设选择桶的数量。
索引包含四个页面元页面两个桶页面和一个位图页面(一次创建以备将来使用) 元页面包含有关索引的所有控制信息。我们现在只对几个值感兴趣 每个桶的估计行数显示在ffactor字段中。该值是根据块大小和fillfactor存储参数值计算得出的。通过绝对统一的数据分布和没有散列冲突您可以使用更高的填充因子值但在实际数据库中它会增加页面溢出的风险。
对于散列索引来说最糟糕的情况是当一个键被重复多次时数据分布出现很大的倾斜。由于哈希函数将返回一个相同的值因此所有数据将被放置到相同的桶中并且增加桶的数量不会有帮助。
现在索引为空如ntuples字段所示。让我们通过插入具有相同索引键值的多行来导致桶页溢出。索引中出现溢出页 综合所有页面的统计数据桶0是空的而所有的值都被放到了桶1中:其中一些位于主页面不适合的可以在溢出页中找到。 很明显如果同一个bucket的元素分布在几个页面上性能将受到影响。如果数据分布是均匀的散列索引将显示最佳结果。
现在让我们来看看如何分割桶。当索引中的行数超过可用桶的估计因子值时就会发生这种情况。这里我们有两个桶因子是307所以它将在第615行插入索引时发生: maxbucket值已经增加到2:现在我们有三个桶编号从0到2。但是尽管我们只添加了一个桶页面的数量却翻了一番: 其中一个新页面由bucket 2使用而另一个页面保持空闲状态一旦出现就会被bucket 3使用。 因此从操作系统的角度来看哈希索引是快速增长的尽管从逻辑的角度来看哈希表是逐渐增长的。
为了在一定程度上平衡这种增长并避免一次分配过多的页面从第10次增加开始将页面分配为四个相等的批次而不是一次分配所有的页面。
元页面的另外两个字段实际上是位掩码提供了桶地址的详细信息: 桶号由与高掩码对应的哈希码位定义。但是如果接收到的桶号不存在(超过maxbucket)则采用低掩码位。在这个特殊的例子中我们取两个最低的位得到0到3的值;但是如果我们得到3我们只会取一个最低的位也就是说用桶1代替桶3。
每次大小增加一倍时新的桶页被分配为单个连续块而溢出页和位图页则根据需要插入这些片段之间。元页面保留插入到备件数组中每个块中的页面数这使我们有机会使用简单的算术根据桶号计算其主页的数量。
在这个特殊的例子中第一次增加之后插入了两个页面(一个位图页面和一个溢出页面)但是在第二次增加之后没有发生新的添加: 当指向死元组的指针被删除时索引页中的空间将被释放。它发生在页面修剪期间(在尝试将元素插入完全填充的页面时触发)或执行常规真空时。
但是哈希索引不能缩小:一旦分配索引页将不会返回给操作系统。主页被永久地分配到它们的bucket中即使它们根本不包含任何元素;清除的溢出页在位图中被跟踪并且可以被重用(可能由另一个桶)。减小索引物理大小的唯一方法是使用REINDEX或 VACUUM FULL命令。
查询计划没有索引类型的指示
