邮件翻译(pg位图索引相关问题解答)

本文围绕PostgreSQL展开,介绍了Bitmap Heap Scan阶段,其将随机IO优化为顺序IO;解释了Recheck condition,即位图过大转“有损”风格时需重新检查扫描条件;还说明了Bitmap Index Scan的适用场景,少量元组用普通索引扫描,较多元组用位图扫描,获取大部分表内容用顺序扫描。

原邮件内容

Bitmap Heap Scan阶段做了什么?

A plain indexscan fetches one tuple-pointer at a time from the index, and immediately visits that tuple in the table. A bitmap scan fetches all the tuple-pointers from the index in one go, sorts them using an in-memory “bitmap” data structure, and then visits the table tuples in physical tuple-location order. The bitmap scan improves locality of reference to the table at the cost of more bookkeeping overhead to manage the “bitmap” data structure — and at the cost that the data is no longer retrieved in index order, which doesn’t matter for your query but would matter if you said ORDER BY.

普通索引扫描每次从索引中获取一个元组指针,并立即访问表中的该元组。位图扫描一次性从索引中获取所有元组指针,使用内存中的“位图”数据结构对它们进行排序,然后以物理元组位置顺序访问表元组。位图扫描改善了访问表时的局部性,代价是更多的簿记开销来管理“位图”数据结构——并且代价是数据不再按索引顺序检索,这对你的查询无关紧要,但是如果你使用 ORDER BY 就会有影响。


个人总结:位图扫描的优化点在于,把随机IO优化为顺序IO。对于磁盘访问,随机IO是一个很值得优化的点。
位图扫描

什么是Recheck condition,为什么需要它?

If the bitmap gets too large we convert it to “lossy” style, in which we only remember which pages contain matching tuples instead of remembering each tuple individually. When that happens, the table-visiting phase has to examine each tuple on the page and recheck the scan condition to see which tuples to return.

如果位图变得太大,我们将其转换为“有损”风格,在这种风格中,我们只记住哪些页面包含匹配的元组,而不是单独记住每个元组。当这种情况发生时,表访问阶段必须检查页面上的每个元组,并重新检查扫描条件,以确定返回哪个元组。

我认为Bitmap Index Scan只有在计划中有两个或更多适用的索引时才会使用,所以我不明白为什么现在要使用它?

True, we can combine multiple bitmaps via AND/OR operations to merge results from multiple indexes before visiting the table … but it’s still potentially worthwhile even for one index. A rule of thumb is that plain indexscan wins for fetching a small number of tuples, bitmap scan wins for a somewhat larger number of tuples, and seqscan wins if you’re fetching a large percentage of the whole table.

的确,我们可以通过 AND/OR 操作组合多个位图,在访问表之前合并来自多个索引的结果…但是即使对于一个索引来说,这仍然是值得的。一个经验法则是,普通【索引扫描】适用于获取少量的元组,【位图扫描】适用于获取较大数量的元组,如果你要获取整个表的大部分内容,则最好使用【顺序扫描】。


个人感触:这里其实点醒我,不要盲目迷信索引。对于pg的堆表存储结构,走索引获取数据,需要先IO索引,再IO数据表,且都是随机IO。当需要获取的结果涵盖表的大部分内容时,还不如走全表扫描。

考虑柔性负荷的综合能源系统低碳经济优化调度【考虑碳交易机制】(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕“考虑柔性负荷的综合能源系统低碳经济优化调度”展开,重点研究在碳交易机制下如何实现综合能源系统的低碳化与经济性协同优化。通过构建包含风电、光伏、储能、柔性负荷等多种能源形式的系统模型,结合碳交易成本与能源调度成本,提出优化调度策略,以降低碳排放并提升系统运行经济性。文中采用Matlab进行仿真代码实现,验证了所提模型在平衡能源供需、平抑可再生能源波动、引导柔性负荷参与调度等方面的有效性,为低碳能源系统的设计与运行提供了技术支撑。; 适合人群:具备一定电力系统、能源系统背景,熟悉Matlab编程,从事能源优化、低碳调度、综合能源系统等相关领域研究的研究生、科研人员及工程技术人员。; 使用场景及目标:①研究碳交易机制对综合能源系统调度决策的影响;②实现柔性负荷在削峰填谷、促进可再生能源消纳中的作用;③掌握基于Matlab的能源系统建模与优化求解方法;④为实际综合能源项目提供低碳经济调度方案参考。; 阅读建议:建议读者结合Matlab代码深入理解模型构建与求解过程,重点关注目标函数设计、约束条件设置及碳交易成本的量化方式,可进一步扩展至多能互补、需求响应等场景进行二次开发与仿真验证。
<think> 嗯,用户这次问的是全局索引为什么不能创建位图索引,看来ta对数据库索引机制有深入研究的需求。之前提供的四个引用里正好涉及位图索引、全局索引的特性,需要重点参考[1][3][4]的技术细节。 用户可能正在设计分布式数据库表结构,遇到了分区表索引选择的难题。ta特意强调“不是用户真正的需求”,说明引用材料只是线索,真正需要的是原理层面的解释。从ta精准使用位图索引”“全局索引”等术语看,应该是有经验的DBA或开发者。 关键点在于位图索引的物理存储特性。引用[3]提到位图索引会为每个键值创建位图,这种结构在分区表场景下会与全局索引的跨分区特性冲突。引用[4]指出全局索引需要覆盖所有表分区,而位图的“值-位置”映射机制在分区边界会失效——比如同一个键值在不同分区的行号会重复。 突然想到个比喻:位图索引像给每个教室学生单独做的座位表(本地索引),突然要合并成全校座位表(全局索引)时,不同教室的“第三排第一座”就冲突了。这个类比可能帮助用户理解索引作用域的问题。 需要强调两个技术限制:一是位图的ROWID映射无法跨分区统一编址;二是全局位图维护时的锁粒度会阻塞整个表。引用[1]的位图连接索引示例其实暗示了位图对数据分布的要求——它依赖均匀的基数特性,这在全局索引场景很难保证。 最后补充解决方案时,引用[2]提到Oracle强制位图索引必须是本地索引的特性值得展开,可以对比PG的全局位图索引实现差异(虽然用户没问但可能有延伸需求)。不过回复要保持简洁,重点解释“为什么不能”而非“怎么能”。 </think> 根据引用内容和索引特性分析,全局索引不能创建位图索引的主要原因如下: ### 一、根本原因:索引结构与分区机制冲突 1. **位图索引的物理结构限制** 位图索引通过位向量(`bit vector`)存储键值与行位置的映射关系(引用[3])。这种结构要求索引必须与表数据的物理分布**严格对齐**。但在分区表中: - 全局索引(`global index`)**跨越所有分区**,索引条目指向不同分区的物理行地址(`ROWID`) - 分区维护操作(如`TRUNCATE`、`SPLIT`)会改变分区物理位置,导致全局位图索引的位向量失效(引用[4]) 2. **行地址(ROWID)不稳定问题** 当表分区发生重组时: ```sql ALTER TABLE sales SPLIT PARTITION p_old ... ; -- 分区拆分 ``` 全局索引中原有的`ROWID`可能指向已失效的物理位置,而位图索引依赖于精确的`ROWID`映射(引用[4])。Oracle为避免数据不一致,**禁止创建全局位图索引**。 --- ### 二、替代方案:本地位图索引(`local bitmap index`) 根据引用[2][4],Oracle设计了兼容方案: ```sql CREATE BITMAP INDEX sales_bm_idx ON sales(prod_id) LOCAL; ``` **本地位图索引特性**: 1. **分区对齐**:每个索引分区**仅关联一个表分区**(引用[4]) 2. **自动维护**:表分区维护时,对应索引分区独立重构,避免全局失效 3. **锁定粒度小**:仅需锁定相关分区,不影响整体可用性(对比全局索引需全表锁定) > 📌 **关键区别**:本地索引的`ROWID`范围限定在单一分区内,物理位置变化不会影响其他分区索引(引用[4])。 --- ### 三、例外情况:全局索引的类型限制 引用[2]明确说明: > 全局索引目前只支持有前缀的索引。位图索引必须是本地索引。 这意味着: - 分区表上允许创建 **全局B树索引**(如全局唯一索引) - 但**全局位图索引被Oracle显式禁止**(违反底层存储约束) --- ### 四、性能影响验证 通过执行计划对比: ```sql -- 本地位图索引查询(分区裁剪生效) SELECT /*+ INDEX(sales sales_bm_idx) */ * FROM sales WHERE prod_id = 100 AND sale_date BETWEEN '2023-01-01' AND '2023-03-31'; -- 执行计划显示: | Id | Operation | Name | Pstart| Pstop | |-----|--------------------------|-------------|-------|-------| | 0 | SELECT STATEMENT | | | | | 1 | PARTITION RANGE ITERATOR | | 5 | 5 | -- 仅访问Q1分区 | 2 | BITMAP CONVERSION TO ROWID| | | | |*3 | BITMAP INDEX SINGLE VALUE | SALES_BM_IDX| | | -- 使用位图索引 ``` 若强制全局位图索引(理论上),分区裁剪将失效,需扫描所有分区,性能严重下降。 --- ### 总结 | 索引类型 | 是否支持位图 | 原因 | |----------------|--------------|----------------------------------------------------------| | **全局索引** | ❌ 禁止 | 分区维护导致ROWID失效,位图结构无法跨分区维护一致性[^2][^4] | | **本地索引** | ✅ 支持 | 索引/表分区一一对应,物理位置变更可独立管理[^2][^4] | **建议**:在分区表场景优先使用本地位图索引,既保证性能又满足可维护性。若需全局查询,可考虑全局B树索引与本地位图索引组合使用[^1][^4]。
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