PostgreSQL GIN 单列聚集索引 应用

标签

PostgreSQL , gin , 聚集索引 , 单列


背景

聚集存储比较好理解,数据按照聚集KEY存储在一个或相邻的数据块中,对聚集KEY的轨迹、行为数据检索可以大幅减少IO。

那么聚集索引呢?我们知道通常BTREE索引中存储的是KEY以及对应数据的堆表行号,每条记录一个索引条目。

而GIN索引也是树结构,只不过它对于单个KEY只存储一个条目,所有行号会存储到一个posting list或者posting tree中。

因此这样的场景能体现GIN的几个优势

1. 对于带重复KEY的轨迹、行为数据,建立GIN索引的话,可以节约一些空间。

2. 在使用GIN索引扫描单个KEY时,如果要输出所有的轨迹数据,也能获得非常好的查询效率。

我们使用这里同样的例子,来测试一下就知道了

《PostgreSQL 聚集存储 与 BRIN索引 - 高并发行为、轨迹类大吞吐数据查询场景解说》

正文

1. 构建离散存储测试数据,创建GIN索引

create unlogged table test(id int, info text, crt_time timestamp);    

insert into test select generate_series(1,10000), md5(id::text), clock_timestamp() from generate_series(1,10000) t(id);    

postgres=# \dt+    
                           List of relations    
 Schema |        Name        | Type  |  Owner   |  Size   | Description     
--------+--------------------+-------+----------+---------+-------------    
 public | test               | table | postgres | 7303 MB |     

set maintenance_work_mem='32GB';  

create index idx_test_id on test using gin (id);  

\di+ idx_test_id  

 public | idx_test_id              | index | postgres | test               | 391 MB     |   

postgres=# explain (analyze,verbose,timing,costs,buffers) select * from test where id=1;  
                                                         QUERY PLAN                                                           
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
 Bitmap Heap Scan on public.test  (cost=84.79..12541.74 rows=9767 width=45) (actual time=3.808..17.915 rows=10000 loops=1)  
   Output: id, info, crt_time  
   Recheck Cond: (test.id = 1)  
   Heap Blocks: exact=10000  
   Buffers: shared hit=10008  
   ->  Bitmap Index Scan on idx_test_id  (cost=0.00..82.35 rows=9767 width=0) (actual time=1.962..1.962 rows=10000 loops=1)  
         Index Cond: (test.id = 1)  
         Buffers: shared hit=8  
 Planning time: 0.092 ms  
 Execution time: 18.480 ms  
(10 rows)  

测试

$ vi test.sql    

\set id random(1,10000)    
select * from test where id=:id;    

$ pgbench -M prepared -n -r -P 1 -f ./test.sql -c 64 -j 64 -T 100000    

2. 构建聚集存储测试数据,创建GIN索引

create unlogged table cluster_test_gin (like test);    

insert into cluster_test_gin select * from test order by id;    

set maintenance_work_mem ='32GB';    

create index idx_cluster_test_gin_id on cluster_test_gin using gin (id);    

postgres=# explain (analyze,verbose,timing,costs,buffers) select * from cluster_test_gin where id=1;  
                                                               QUERY PLAN                                                                  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
 Bitmap Heap Scan on public.cluster_test_gin  (cost=90.83..13732.45 rows=10714 width=45) (actual time=1.037..2.236 rows=10000 loops=1)  
   Output: id, info, crt_time  
   Recheck Cond: (cluster_test_gin.id = 1)  
   Heap Blocks: exact=94  
   Buffers: shared hit=100  
   ->  Bitmap Index Scan on idx_cluster_test_gin_id  (cost=0.00..88.16 rows=10714 width=0) (actual time=1.010..1.010 rows=10000 loops=1)  
         Index Cond: (cluster_test_gin.id = 1)  
         Buffers: shared hit=6  
 Planning time: 0.092 ms  
 Execution time: 2.791 ms  
(10 rows)  

测试

$ vi test.sql    

\set id random(1,10000)    
select * from cluster_test_gin where id=:id;    

$ pgbench -M prepared -n -r -P 1 -f ./test.sql -c 64 -j 64 -T 100000    

测试结果

存储格式 按KEY查询轨迹 TPS 输出吞吐 CPU利用率 索引大小 表大小
离散存储 BTREE索引 2184 2184 万行/s 99.8% 2.1 GB 7.3 GB
离散存储 GIN索引 1620 1620 万行/s 99.8% 391 MB 7.3 GB
聚集存储 BTREE索引 4000 4000 万行/s 99.8% 2.1 GB 7.3 GB
聚集存储 GIN索引 3770 3770 万行/s 99.8% 391 MB 7.3 GB
聚集存储 BRIN索引 2255 2255 万行/s 99.8% 232 KB 7.3 GB
行列变换 array 850 850 行/s 99.8% 248 KB 4.5 GB
行列变换 jsonb 1650 1650 行/s 99.8% 248 KB 4.5 GB

参考

《宝剑赠英雄 - 任意组合字段等效查询, 探探PostgreSQL多列展开式B树》

《PostgreSQL GIN索引实现原理》

《PostgreSQL GIN multi-key search 优化》

《PostgreSQL 聚集存储 与 BRIN索引 - 高并发行为、轨迹类大吞吐数据查询场景解说》

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