位圖索引

時間 2019-11-13

標籤位圖索引简体版

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位圖索引（bitmap index）是從Oracle7.3版本開始引入的。目前Oracle企業版和我的版都支持位圖索引，但標準版不支持。位圖索引是爲數據倉庫/即席查詢環境設計的，在此全部查詢要求的數據在系統實現時根本不知道。位圖索引特別不適用於OLTP系統，若是系統中的數據會由多個併發會話頻繁地更新，這種系統也不適用位圖索引。sql

位圖索引是這樣一種結構，其中用一個索引鍵條目存儲指向多行的指針；這與B*樹結構不一樣，在B*樹結構中，索引鍵和表中的行存在着對應關係。在位圖索引中，可能只有不多的索引條目，每一個索引條目指向多行。而在傳統的B*樹中，一個索引條目就指向一行。數據庫

下面假設咱們要在EMP表的JOB列上建立一個位圖索引，以下：併發

system@ORCL>create BITMAP index job_idx on emp(job);

索引已建立。

Oracle 在索引中存儲的內容如表 11-6 所示。ide

表 11-6 Oracle 如何存儲 JOB-IDX 位圖索引函數

值/行spa	1設計	2指針	3code	4orm	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
ANALYST	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1	0	0	1	0
CLERK	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	1
MANAGER	0	0	0	1	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0
PRESIDENT	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0
SALESMAN	0	1	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0

表11-6顯示了第八、10和13行的值爲ANALYST，而第四、6和7行的值爲MANAGER。在此還顯示了全部行都不爲null（位圖索引能夠存儲null條目；若是索引中沒有null條目，這說明表中沒有null行）。若是咱們想統計值爲MANAGER的行數，位圖索引就能很快地完成這個任務。若是咱們想找出JOB爲CLERK或MANAGER的全部行，只需根據索引合併它們的位圖，如表11-7所示。

表 11-7 位 OR 的表示

值/行	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
CLERK	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	1
MANAGER	0	0	0	1	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0
CLERK或MANAGER	1	0	0	1	0	1	1	0	0	0	1	1	0	1

表11-7清楚地顯示出，第一、四、六、七、十一、十二、14行知足咱們的要求。Oracle以下爲每一個鍵值存儲位圖，使得每一個位置表示底層表中的一個rowid，之後若是確實須要訪問行時，能夠利用這個rowid進行處理。對於如下查詢：

system@ORCL>select count(*) from emp where job = 'CLERK' or job = 'MANAGER';

  COUNT(*)
----------
         7

用位圖索引就能直接得出答案。另外一方面，對於如下查詢：

system@ORCL>select * from emp where job = 'CLERK' or job = 'MANAGER';

     EMPNO ENAME      JOB              MGR HIREDATE              SAL       COMM
    DEPTNO
---------- ---------- --------- ---------- -------------- ---------- ----------
----------
      7369 SMITH      CLERK           7902 17-12月-80          32387
        20
      7566 JONES      MANAGER         7839 02-4月 -81          34562
        20
      7698 BLAKE      MANAGER         7839 01-5月 -81          34437
        30
      7782 CLARK      MANAGER         7839 09-6月 -81          34037
        10
      7876 ADAMS      CLERK           7788 23-5月 -87       34321.35
        20
      7900 JAMES      CLERK           7698 03-12月-81          32537
        30
      7934 MILLER     CLERK           7782 23-1月 -82          32887
        10

已選擇7行。

則須要訪問表。在此Oracle會應用一個函數把位圖中的第i位轉換爲一個rowid，從而可用於訪問表。

3.1什麼狀況下應該使用位圖索引？

位圖索引對於相異基數（distinct cardinality）低的數據最爲合適（也就是說，與職工數據集的基數相比，這個數據只有不多幾個不一樣的值）。對此作出量化是不太可能的——換句話說，很難定義低相異基數究竟是多大。在一個有幾千條記錄的數據集中，2就是一個低相異基數，可是在一個只有兩行的表中，2就不能算是低相異基數了。而在一個有上千萬或上億條記錄的表中，甚至100,000都能做爲一個低相異基數。因此，多大才算是低相異基數，這要相對於結果集的大小來講。這是指，行集中不一樣項的個數除以行數應該是一個很小的數（接近於0）。例如，GENDER列可能取值爲M、F和NULL。若是一個表中有20,000條員工記錄，那麼3/20000=0.00015。相似地，若是有100,000個不一樣的值，與11.,000,000條結果相比，比值爲0.01，一樣這也很小（可算是低相異基數）。這些列就能夠創建位圖索引。它們可能不適合創建B*樹索引，由於每一個值可能會獲取表中的大量數據（佔很大百分比）。如前所述，B*樹索引通常來說應當是選擇性的。與之相反，位圖索引不該是選擇性的，通常來說它們應該「沒有選擇性「。

若是有大量即席查詢，特別是查詢以一種即席方式引用了多列或者會生成諸如COUNT之類的聚合，在這樣的環境中，位圖索引就特別有用。例如，假設你有一個很大的表，其中有3列：GENDER、LOCATION和AGE_GROUP。在這個表中，GENDER只有兩個可取值：M或F，LOCATION可取值爲11.50，AGE_GROUP是一個代碼，分別表示11. and under（11.及如下）、11.-2五、26-30、31-40和41 and over（41及以上）。

在一個數據倉庫或支持多個即席SQL查詢的大型報告系統中，能同時合理地使用盡量多的索引確實很是有用。
位圖索引在讀密集的環境中能很好地工做，可是對於寫密集的環境則極不適用。緣由在於，一個位圖索引鍵條目指向多行。若是一個會話修改了所索引的數據，那麼在大多數狀況下，這個索引條目指向的全部行都會被鎖定。Oracle無法鎖定一個位圖索引條目中的單獨一位；而是會鎖定這個位圖索引條目。假若其餘修改也須要更新一樣的這個位圖索引條目，就會被「關在門外「。這樣將大大影響併發性，由於每一個更新都有可能鎖定數百行，不容許併發地更新它們的位圖列。在此不是像你所想的那樣鎖定每一行，而是會鎖定不少行。

位圖聯結索引（bitmap join index）

它容許使用另外某個表的列對一個給定表創建索引。實際上，這就容許對一個索引結構（而不是表自己）中的數據進行逆規範化。

考慮簡單的EMP表和DEPT表。EMP有指向DEPT的一個外鍵（DEPTNO列）。DEPT表有一個DNAME屬性（部門名）。

運行的查詢以下所示：

system@ORCL>select count(*)
  2  from emp, dept
  3  where emp.deptno = dept.deptno
  4  and dept.dname = 'SALES'
  5  /

  COUNT(*)
----------
         6

system@ORCL>select emp.*
  2  from emp, dept
  3  where emp.deptno = dept.deptno
  4  and dept.dname = 'SALES'
  5  /

     EMPNO ENAME      JOB              MGR HIREDATE              SAL       COMM
    DEPTNO
---------- ---------- --------- ---------- -------------- ---------- ----------
----------
      7499 ALLEN      SALESMAN        7698 20-2月 -81          33187        300
        30
      7521 WARD       SALESMAN        7698 22-2月 -81          32837        500
        30
      7654 MARTIN     SALESMAN        7698 28-9月 -81          32837       1400
        30
      7698 BLAKE      MANAGER         7839 01-5月 -81          34437
        30
      7844 TURNER     SALESMAN        7698 08-9月 -81          33087          0
        30
      7900 JAMES      CLERK           7698 03-12月-81          32537
        30

已選擇6行。

利用位圖聯結索引，咱們能對DEPT.DNAME列創建索引，但這個索引不是指向DEPT表，而是指向EMP表。這是一個全新的概念：能從其餘表對某個表的屬性創建索引。

如下建立的索引：

system@ORCL>create bitmap index emp_bm_idx
  2  on emp( d.dname )
  3  from emp e, dept d
  4  where e.deptno = d.deptno
  5  /

索引已建立。

它會在表上建立索引INDEX_NAME。在此引用了DEPT表中的一列：D.DNAME。這裏有一個FROM子句，使這個CREATE INDEX語句有些像查詢。另外，多個表之間有一個聯結條件。這個CREATE INDEX語句對DEPT.DNAME列創建了索引，但這在EMP表的上下文中。數據庫根本不會訪問DEPT，並且也不須要訪問DEPT，由於DNAME列如今是在指向EMP表中的行的索引中。爲了便於說明，咱們把EMP表和DEPT表製做得看上去很」大「（以免CBO認爲它們很小，以致於選擇執行全面掃描，而不是使用索引）：

system@ORCL>begin
  2  dbms_stats.set_table_stats( user, 'EMP',
  3  numrows => 1000000, numblks => 300000 );
  4  dbms_stats.set_table_stats( user, 'DEPT',
  5  numrows => 100000, numblks => 30000 );
  6  end;
  7  /

PL/SQL 過程已成功完成。

而後再執行查詢：

system@ORCL>set autotrace traceonly explain
system@ORCL>select count(*)
  2  from emp, dept
  3  where emp.deptno = dept.deptno
  4  and dept.dname = 'SALES'
  5  /

執行計劃
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2538954156

--------------------------------------------------------------------------------
----------
| Id  | Operation                   | Name       | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)|
Time     |
--------------------------------------------------------------------------------
----------
|   0 | SELECT STATEMENT            |            |     1 |     3 |     1   (0)|
00:00:01 |
|   1 |  SORT AGGREGATE             |            |     1 |     3 |            |
         |
|   2 |   BITMAP CONVERSION COUNT   |            |   333K|   976K|     1   (0)|
00:00:01 |
|*  3 |    BITMAP INDEX SINGLE VALUE| EMP_BM_IDX |       |       |            |
         |
--------------------------------------------------------------------------------
----------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   3 - access("EMP"."SYS_NC00009$"='SALES')

system@ORCL>select emp.*
  2  from emp, dept
  3  where emp.deptno = dept.deptno
  4  and dept.dname = 'SALES'
  5  /

執行計劃
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 615168685

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |  6249M|   296G|   133K (34)| 00:26:43 |
|*  1 |  HASH JOIN         |      |  6249M|   296G|   133K (34)| 00:26:43 |
|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| DEPT | 25000 |   317K|  8143   (1)| 00:01:38 |
|   3 |   TABLE ACCESS FULL| EMP  |  1000K|    36M| 81422   (1)| 00:16:18 |
---------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   1 - access("EMP"."DEPTNO"="DEPT"."DEPTNO")
   2 - filter("DEPT"."DNAME"='SALES')

位圖聯結索引確實有一個先決條件。聯結條件必須聯結到另外一個表中的主鍵或唯一鍵。