這篇文章主要講解了“PostgreSQL掃描方法是什么”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“PostgreSQL掃描方法是什么”吧！

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關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)都需要產(chǎn)生一個(gè)最佳的執(zhí)行計(jì)劃從而在查詢時(shí)耗費(fèi)的時(shí)間和資源最少。通常情況下，所有的數(shù)據(jù)庫(kù)都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)以樹形式的執(zhí)行計(jì)劃：計(jì)劃樹的葉子節(jié)點(diǎn)被稱為表掃描節(jié)點(diǎn)。查詢節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于從基表獲取數(shù)據(jù)。

例如，這一個(gè)查詢：SELECT *FROM TAB1,TAB2 where TAB2.ID>1000。假設(shè)計(jì)劃樹如下：

 

上面的計(jì)劃樹：“TBL1上的順序掃描”和“TBL2上的索引掃描”分別對(duì)應(yīng)于表TBL1和TBL2上的表掃描方法。TBL1上的順序掃描：從對(duì)應(yīng)頁(yè)中順序獲取數(shù)據(jù)；索引掃描：使用索引掃描訪問(wèn)表2。選擇一個(gè)正確的掃描方法作為計(jì)劃的一部分對(duì)于查詢性能非常重要。

深入理解PG的掃描方法之前，先介紹幾個(gè)重要的概念。

 

HEAP：存儲(chǔ)表整個(gè)行的存儲(chǔ)域。如上所示，整個(gè)域被分割為多個(gè)頁(yè)，每個(gè)頁(yè)大小默認(rèn)是8K。每個(gè)頁(yè)中，item指針（例如上述頁(yè)中的1,2）指向頁(yè)內(nèi)的數(shù)據(jù)。

Index Storage：只存儲(chǔ)KEY值，即索引中包含的列值。也是分割成多個(gè)頁(yè)，每個(gè)索引頁(yè)默認(rèn)8K。

Tuple Identifier(TID)：TID為6個(gè)字節(jié)，包含兩部分。前4個(gè)字節(jié)為頁(yè)號(hào)，后2個(gè)字節(jié)為頁(yè)內(nèi)tuple索引。TID可以定位到特定記錄。

當(dāng)前版本，PG支持以下掃描方法：順序掃描、索引掃描、索引覆蓋掃描、bitmap掃描、TID掃描。依賴于表基數(shù)、選擇的表、磁盤IO、隨機(jī)IO、順序IO等，每種掃描方法都非常有用。我們先創(chuàng)建一個(gè)表并預(yù)制數(shù)據(jù)，并解釋這些掃描方法。

postgres=# CREATE TABLE demotable (num numeric, id int);
CREATE TABLE
postgres=# CREATE INDEX demoidx ON demotable(num);
CREATE INDEX
postgres=# INSERT INTO demotable SELECT random() * 1000,  generate_series(1, 1000000);
INSERT 0 1000000
postgres=# analyze;
ANALYZE

這個(gè)例子中，預(yù)制1億條記錄并執(zhí)行analyze更新統(tǒng)計(jì)信息。

順序掃描

顧名思義，表的順序掃描就是順序掃描對(duì)應(yīng)表所有頁(yè)的item指針。如果一個(gè)表有100頁(yè)，每頁(yè)有1000條記錄，順序掃描就會(huì)獲取100*1000條記錄并檢查是否匹配隔離級(jí)別以及where條件。因此，即使只有1條記錄滿足條件，他也會(huì)掃描100K條記錄。針對(duì)上表的數(shù)據(jù)，下面的查詢會(huì)進(jìn)行順序掃描，因?yàn)橛写蟛糠值臄?shù)據(jù)需要被selected。

postgres=# explain SELECT * FROM demotable WHERE num < 21000;
                             QUERY PLAN
--------------------------------------------------------------------
 Seq Scan on demotable  (cost=0.00..17989.00 rows=1000000 width=15)
   Filter: (num < '21000'::numeric)
(2 rows)

注意，不計(jì)算和比較計(jì)劃耗費(fèi)，幾乎不可能直到選用哪個(gè)掃描方法。但是為了使用順序掃描，至少需要滿足以下關(guān)鍵點(diǎn)：謂詞部分沒(méi)有可用的索引鍵；或者SQL查詢獲取的行記錄占表的大部分。如果只有少數(shù)行數(shù)據(jù)被獲取，并且謂詞在一個(gè)或多個(gè)列上，那么久會(huì)嘗試使用或者不使用索引來(lái)評(píng)估性能。

索引掃描

和順序掃描不同，索引掃描不會(huì)順序獲取所有表記錄。相反，依賴于不同索引類型并和查詢中涉及的索引相對(duì)應(yīng)使用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。然后索引掃描獲取的條目直接指向heap域中的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)隔離級(jí)別判斷可見(jiàn)性。因此索引掃描分兩步：

從索引數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中獲取數(shù)據(jù)，返回heap中數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的TID；然后定位到對(duì)應(yīng)的heap頁(yè)直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)。由于以下原因需要執(zhí)行額外的步驟：查詢可能請(qǐng)求可用索引更多的列；索引數(shù)據(jù)中不維護(hù)可見(jiàn)信息，為了判斷可見(jiàn)性，需要訪問(wèn)heap數(shù)據(jù)。

此時(shí)可能會(huì)迷惑，索引掃描如此高效，為什么有時(shí)不用呢？原因在于cost。這里的cost涉及IO的類型。索引掃描中，為了獲取heap中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，涉及隨機(jī)IO；而順序掃描涉及順序IO，只有隨機(jī)IO耗時(shí)的1/4。

因此只有當(dāng)順序IO的代價(jià)大于隨機(jī)IO時(shí)，才會(huì)選擇索引掃描。

針對(duì)上表和數(shù)據(jù)，執(zhí)行下面查詢時(shí)會(huì)使用索引掃描。隨機(jī)IO代價(jià)小，從而查詢標(biāo)記快。

postgres=# explain SELECT * FROM demotable WHERE num = 21000;
                                QUERY PLAN
--------------------------------------------------------------------------
 Index Scan using demoidx on demotable  (cost=0.42..8.44 rows=1 width=15)
   Index Cond: (num = '21000'::numeric)
(2 rows)

Index Only Scan

僅索引掃描和索引掃描類似，區(qū)別在于第二步，僅僅涉及到掃描索引數(shù)據(jù)。有兩個(gè)條件：查詢獲取的數(shù)據(jù)只有key列，且該列是索引的一部分；所有獲取的數(shù)據(jù)都是可見(jiàn)的。如下所示：

postgres=# explain SELECT num FROM demotable WHERE num = 21000;
                                  QUERY PLAN
-----------------------------------------------------------------------------
Index Only Scan using demoidx on demotable  (cost=0.42..8.44 rows=1 Width=11)
   Index Cond: (num = '21000'::numeric)
(2 rows)

Bitmap Scan

是索引掃描和順序掃描的混合體。為了解決索引掃描的缺點(diǎn)并充分利用其優(yōu)點(diǎn)。正如上面所說(shuō)，對(duì)于索引數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)，需要找到heap頁(yè)中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。因此需要獲取一次索引頁(yè)，然后獲取heap頁(yè)，從而造成大量隨機(jī)IO。Bitmap掃描方法平衡了不使用隨機(jī)IO的索引掃描優(yōu)點(diǎn)。

Bitmap index scan：首先獲取索引數(shù)據(jù)并為所有TID創(chuàng)建bitmap。為了理解方法，可以認(rèn)為bitmap包含所有頁(yè)的哈希（基于頁(yè)號(hào)），每個(gè)頁(yè)的entry包含頁(yè)內(nèi)所有偏移的數(shù)組。

Bitmap heap scan：從頁(yè)的bitmap中讀取值，然后針對(duì)頁(yè)和偏移掃描數(shù)據(jù)。最后檢查可見(jiàn)性和條件并返回tuple。

下面查詢使用bitmap掃描，因?yàn)樗x擇的記錄很多（比如too much for index scan）但不是大量（too little for sequential scan）。

postgres=# explain SELECT * FROM demotable WHERE num < 210;
                                  QUERY PLAN
--------------------------------------------------------------------------
 Bitmap Heap Scan on demotable  (cost=5883.50..14035.53 rows=213042 width=15)
   Recheck Cond: (num < '210'::numeric)
   ->  Bitmap Index Scan on demoidx  (cost=0.00..5830.24 rows=213042 width=0)
      Index Cond: (num < '210'::numeric)
(4 rows)

再看另一個(gè)查詢，選擇同樣多的記錄但是僅僅索引列。不需要heap頁(yè)因次沒(méi)有隨機(jī)IO，因此這個(gè)查詢選擇index only scan而不是bitmap scan。

postgres=# explain SELECT num FROM demotable WHERE num < 210;
                                   QUERY PLAN
---------------------------------------------------------------------------
 Index Only Scan using demoidx on demotable  (cost=0.42..7784.87 rows=208254 width=11)
   Index Cond: (num < '210'::numeric)
(2 rows)

TID Scan

TID掃描是PG中非常特殊的一種方式,和Oracle中的基于ROWID查詢類似：

postgres=# select ctid from demotable where id=21000;
   ctid
----------
 (115,42)
(1 row)
postgres=# explain select * from demotable where ctid='(115,42)';
                        QUERY PLAN
----------------------------------------------------------
 Tid Scan on demotable  (cost=0.00..4.01 rows=1 width=15)
   TID Cond: (ctid = '(115,42)'::tid)
(2 rows)

此外，PG社區(qū)還在討論其他的掃描方法：MySQL中的“Loose Index Scan”、Oracle中的“index skip scan”、DB2中的“jump scan”。這個(gè)掃描方法用在指定場(chǎng)景：選擇的B-tree索引的key列值都不同。避免遍歷所有相等的key值，而只遍歷第一個(gè)唯一值然后跳到下一個(gè)大值。這項(xiàng)工作PG正在開(kāi)發(fā)，同樣被叫做“Index skip scan”，未來(lái)可以在release中看到這個(gè)特性。

感謝各位的閱讀，以上就是“PostgreSQL掃描方法是什么”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)PostgreSQL掃描方法是什么這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！

標(biāo)題名稱：PostgreSQL掃描方法是什么
URL地址：http://www.chinadenli.net/article26/iiicjg.html

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