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68.3. 可扩展性

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 *keys, int nkeys)

返回是否所有的ScanKey条目和一个范围的被索引值一致。 使用的属性编号作为扫描键的一部分传递。 一个属性的多个扫描键可以被传递一次;条目的数量由nkeys参数决定。

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。 这是consistent函数的一个较古老的向后兼容的变体。

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四种类型的操作符类的支持:minmax, minmax-multi, inclusion 和 bloom。 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 68.2所示)。 所有的操作符类成员(函数和操作符)都是强制性的。

表 68.2. 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 68.3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 68.3. 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 14optional 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, 16, 24, 25包含或等于操作符 
操作符策略 8, 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。

为仅实现相等运算符并且支持哈希的数据类型编写运算符类, 可以将bloom支持过程与相应的操作程序一起使用, 就像 表 68.4中所列出的。 所有的操作符类成员(过程和操作符)都是强制性的。

表 68.4. 布隆操作符类的过程和支持编号

操作符类成员对象
支持过程 1internal function brin_bloom_opcinfo()
支持过程 2internal function brin_bloom_add_value()
支持过程 3internal function brin_bloom_consistent()
支持过程 4internal function brin_bloom_union()
支持过程 11function to compute hash of an element
操作符策略 1operator equal-to

支持过程编号1-10是为BRIN内部函数保留的,因此SQL级别的函数从编号11开始。 支持函数编号11是构建索引所需要的主函数。 它可以接受一个与操作符类具有相同数据类型的参数,并返回值的hash。

minmax-multi操作符类也适用于实现完全有序集的数据类型,也可以看作是minmax操作符类的简单扩展。 minmax操作符类汇总值,从每个块范围到单个连续的间隔中,而minmax-multi则允许将值汇总到多个更小的间隔中,以提升离群值的处理。 可以将minmax-multi支持过程与相应的操作符一起使用,如表 68.5中所示。 所有操作符类成员(过程和操作符)都是强制性的。

表 68.5. minmax-multi操作符类的过程和支持编号

操作符类成员对象
支持过程 1内部函数 brin_minmax_multi_opcinfo()
支持过程 2内部函数 brin_minmax_multi_add_value()
支持过程 3内部函数 brin_minmax_multi_consistent()
支持过程 4内部函数 brin_minmax_multi_union()
支持过程 11function to compute distance between two values (length of a range)
操作符策略 1operator less-than
操作符策略 2operator less-than-or-equal-to
操作符策略 3operator equal-to
操作符策略 4operator greater-than-or-equal-to
操作符策略 5operator greater-than

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 68.3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