67.4. Реализация
Внутри индекс GIN содержит B-дерево, построенное по ключам, где каждый ключ является элементом одного или нескольких индексированных объектов (например, членом массива) и где каждый кортеж на страницах листьев содержит либо указатель на B-дерево указателей на данные («дерево идентификаторов»), либо простой список указателей на данные («список идентификаторов»), когда этот список достаточно мал, чтобы уместиться в одном кортеже индекса вместе со значением ключа. Эти компоненты GIN-индекса показаны на Рисунке 67.1.
Начиная с PostgreSQL версии 9.1, в индекс могут быть включены значения ключей, равные NULL. Кроме того, в индекс вставляются NULL для индексируемых объектов, равных NULL или не содержащих ключей, согласно функции extractValue. Это позволяет находить при поиске пустые объекты, когда они должны быть найдены.
Составные индексы GIN реализуются в виде одного B-дерева по составным значениям (номер столбца, значение ключа). Значения ключей для различных столбцов могут быть разных типов.
Рисунок 67.1. Внутреннее устройство GIN
67.4.1. Методика быстрого обновления GIN
Природа инвертированного индекса такова, что обновление GIN обычно медленная операция: при добавлении или изменении одной строки данных может потребоваться выполнить множество добавлений записей в индекс (для каждого ключа, извлечённого из индексируемого объекта). Начиная с PostgreSQL 8.4, GIN может отложить большой объём этой работы, вставляя новые кортежи во временный несортированный список записей, ожидающих индексации. Когда таблица очищается, автоматически анализируется, вызывается функция gin_clean_pending_list или размер этого временного списка становится больше чем gin_pending_list_limit, записи переносятся в основную структуру данных GIN теми же методами массового добавления данных, что и при начальном создании индекса. Это значительно увеличивает скорость обновления индекса GIN, даже с учётом дополнительных издержек при очистке. К тому же эту дополнительную работу можно выполнить в фоновом процессе, а не в процессе, непосредственно выполняющем запросы.
Основной недостаток такого подхода состоит в том, что при поиске необходимо не только проверить обычный индекс, но и просканировать список ожидающих записей, так что если этот список большой, поиск значительно замедляется. Ещё один недостаток состоит в том, что хотя в основном изменения производятся быстро, изменение, при котором этот список оказывается «слишком большим», влечёт необходимость немедленной очистки и поэтому выполняется гораздо дольше остальных изменений. Минимизировать эти недостатки можно, правильно организовав автоочистку.
Если выдержанность времени операций важнее скорости обновления, применение списка ожидающих записей можно отключить, выключив параметр хранения fastupdate для индекса GIN. За подробностями обратитесь к CREATE INDEX.
67.4.2. Алгоритм частичного соответствия
GIN может поддерживать проверки «частичного соответствия», когда запрос выявляет не точное соответствие одному или нескольким ключам, а возможные соответствия, попадающие в достаточно узкий диапазон значений ключей (при порядке сортировки ключей, определённым опорным методом compare). В этом случае метод extractQuery возвращает не значение ключа, которое должно соответствовать точно, а значение, определяющее нижнюю границу искомого диапазона, и устанавливает флаг pmatch. Затем диапазон ключей сканируется методом comparePartial. Метод comparePartial должен вернуть ноль при соответствии ключа индекса, отрицательное значение, если соответствия нет, но нужно продолжать проверку диапазона, и положительное значение, если ключ индекса оказался за искомым диапазоном.