PG数据库索引

PG索引

创建索引方法参考
索引是PG访问方法(AM,Access Method)的一种。PG通过AM来扩展数据库的功能,当前支持扩展表和索引。
查看当前数据库支持的AM。

postgres=# \dA+
                             List of access methods
  Name  | Type  |       Handler        |              Description               
--------+-------+----------------------+----------------------------------------
 brin   | Index | brinhandler          | block range index (BRIN) access method
 btree  | Index | bthandler            | b-tree index access method
 gin    | Index | ginhandler           | GIN index access method
 gist   | Index | gisthandler          | GiST index access method
 hash   | Index | hashhandler          | hash index access method
 heap   | Table | heap_tableam_handler | heap table access method
 spgist | Index | spghandler           | SP-GiST index access method
(7 rows)
#或
select * from pg_am; # amtype为t表示table,i表示index

一般支持brin,btree,gin,gist,hash,spgist等索引。也可以通过CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS btree_gin;方式安装索引。
每一种索引都支持不同的操作符操作数据类型,拥有不同的属性。

索引的属性

创建索引时,可以根据索引类型支持的属性创建不同索引。
如默认的btree索引。

postgres=# select a.amname, p.name, pg_indexam_has_property(a.oid,p.name)
from pg_am a,
     unnest(array['can_order','can_unique','can_multi_col','can_exclude']) p(name)
where a.amname = 'btree'
order by a.amname;
 amname |     name      | pg_indexam_has_property
--------+---------------+-------------------------
 btree  | can_order     | t
 btree  | can_unique    | t
 btree  | can_multi_col | t
 btree  | can_exclude   | t
(4 rows)

postgres=# 

can_order
访问方法允许我们在创建索引时指定值的排列顺序(目前只有 btree 支持)。
CREATE INDEX index_1 ON table_1 (col1 DESC NULLS FIRST, col2);
can_unique.
支持唯一约束和主键(只应用于 btree)。
CREATE UNIQUE INDEX index_1 ON table_1 (col1);
can_multi_col
可以在多列上创建索引。
CREATE INDEX index_multi ON table_1 (col1, col2, col3);
can_exclude
支持排除约束 EXCLUDE。

操作符类和操作符族(Operator classes and families)与操作符、数据类型

operator class 包含了索引操作特定数据类型的最小操作符集合, operator class 被归类为 operator family ,也就是或一个family可能包含多个 operator class 。例如SELECT * FROM users WHERE users.email = 'test@example.com';查询语句,我们使用操作符为=,查询条件的数据类型为text

操作符属于操作符类,操作符类属于操作符族。不同类型索引支持的操作符族不同,支持的数据类型也不相同。如操作符族integer_ops就可以包含int8_opsint2_opsint4_ops三个操作符类,分别用于bigintsmallintinteger三种数据类型,每个操作符类又分别支持>,>=,=,<=,<操作符。text_pattern_ops操作符族包含text_pattern_opsvarchar_pattern_ops两个操作符类,用于操作text类型数据。

每种数据类型,可以使用多种操作符族,不指定的话会使用默认操作符族里的默认操作符类。如text类型数据,默认使用text_ops操作符族下的text_ops操作符类,该操作符类不支持LIKE查询。想要LIKE查询时也使用索引,需要在创建见索引时,指定该列使用text_pattern_ops操作符类。CREATE INDEX index_1 ON users (email text_pattern_ops);但如果只创建了text_opattern_ops操作符类索引,则无法使用>,=,<,>=,<=等操作符,如果需要使用到这些操作符,还需要给该列创建一个支持该操作符的索引(如text_ops)CREATE INDEX index_2 ON users (email)

不同索引支持的操作符类查寻方法参考1参考2

btree

btree支持所有的数据类型,支持排序,支持>,<,=,>=,<=操作符。
还可以通过显式指定操作符类来支持LIKE操作。
CREATE INDEX ON users (email text_pattern_ops);

pgaweb=# EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE email LIKE 'lukas@%';

                                         QUERY PLAN                                         

--------------------------------------------------------------------------------------------

 Index Scan using users_email_idx on users  (cost=0.14..8.16 rows=1 width=4463)

   Index Cond: (((email)::text ~>=~ 'lukas@'::text) AND ((email)::text ~<~ 'lukasA'::text))

   Filter: ((email)::text ~~ 'lukas@%'::text)

(3 rows)

hash

  • hash索引存储的时被索引字段VALUE的哈希值,只支持=操作符。
    CREATE INDEX hash_index ON table_1 USING hash (col1);

gin

  • gin使用参考
  • 支持多值类型,如数组、json、全文检索。
  • 支持的操作符如下
    image.png

...
更多索引使用场景参考

示例--给Json数据类型里的value创建索引

  • 单key场景,使用btree索引
    CREATE INDEX index_1 ON test using btree (((js->>'key1')::int));
    查询的时候可以在查询语句前加explain来检查索引是否生效。
explain select * from test where (js->>'key1')::int = 5;
explain select * from test where (js->>'key1')::int between 1 and 5;
  • 多key场景,使用btree_gin索引
CREATE EXTENSION btree_gin;
CREATE INDEX index_2 ON test using btree_gin (((js->>'key1)::int),((js->>'key2')::int),((js->'key3')::int));

部分索引

PG支持只对部分数据创建索引,如业务上只关心没有被删除的数据行,则可以只对未被删除的行创建索引。
CREATE INDEX index_1 ON users USING btree (email) WHERE deleted_timestamp = 0;

创建索引时使用表达式和函数

CREATE INDEX index_f ON users USING btree (lower(email));
注:此时查询语句为SELECT * FROM users WHERE lower(email) = $1才能使用索引,SELECT * FROM users WHERE email = $1不会使用索引。

生产环境创建索引

创建索引时,会获取一个表级别的排他锁,阻止对该表的所有读取和写入。如果在生产环境创建索引,需要加上CONCURRENTLY关键字。
CREATE INDEX CONCURRENTLY ON users (email) WHERE deleted_at IS NULL;

附录

查看操作符类支持的操作

SELECT am.amname AS index_method,
       opf.opfname AS opfamily_name,
       opc.opcname AS opclass_name,
       amop.amopopr::regoperator AS opfamily_operator
    FROM pg_am am, pg_opfamily opf, pg_amop amop
    WHERE opf.opfmethod = am.oid AND
          amop.amopfamily = opf.oid
    ORDER BY index_method, opfamily_name, opfamily_operator;

查看某个操作符类支持的操作及索引

SELECT am.amname AS index_method,
       opf.opfname AS opfamily_name,
       opc.opcname AS opclass_name,
       amop.amopopr::regoperator AS opfamily_operator
    FROM pg_am am, pg_opfamily opf, pg_amop amop
    WHERE opf.opfmethod = am.oid AND
          amop.amopfamily = opf.oid AND
          opc.opcname='text_ops' AND
          opf.opfname='text_ops'
    ORDER BY index_method, opfamily_name, opfamily_operator;

参考

https://www.modb.pro/db/521199
http://dbaselife.com/doc/1498/
https://www.postgresql.org/docs/current/indexes-opclass.html

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