11.5. Объединение нескольких индексов #
При простом сканировании индекса могут обрабатываться только те предложения в запросе, в которых применяются операторы его класса и объединяет их AND. Например, для индекса (a, b) условие запроса WHERE a = 5 AND b = 6 сможет использовать этот индекс, а запрос WHERE a = 5 OR b = 6 — нет.
К счастью, Postgres Pro способен соединять несколько индексов (и в том числе многократно применять один индекс) и охватывать также случаи, когда сканирования одного индекса недостаточно. Система может сформировать условия AND и OR за несколько проходов индекса. Например, запрос WHERE x = 42 OR x = 47 OR x = 53 OR x = 99 можно разбить на четыре сканирования индекса по x, по сканированию для каждой части условия. Затем результаты этих сканирований будут логически сложены (OR) вместе и дадут конечный результат. Другой пример — если у нас есть отдельные индексы по x и y, запрос WHERE x = 5 AND y = 6 можно выполнить, применив индексы для соответствующих частей запроса, а затем вычислив логическое произведение (AND) для найденных строк, которое и станет конечным результатом.
Выполняя объединение нескольких индексов, система сканирует все необходимые индексы и создаёт в памяти битовую карту расположения строк таблицы, которые удовлетворяют условиям каждого индекса. Затем битовые карты объединяются операциями AND и OR, как того требуют условия в запросе. Наконец система обращается к соответствующим отмеченным строкам таблицы и возвращает их данные. Строки таблицы просматриваются в физическом порядке, как они представлены в битовой карте; это означает, что порядок сортировки индексов при этом теряется и в запросах с предложением ORDER BY сортировка будет выполняться отдельно. По этой причине, а также потому, что каждое сканирование индекса занимает дополнительное время, планировщик иногда выбирает простое сканирование индекса, несмотря на то, что можно было бы подключить и дополнительные индексы.
В большинстве приложений (кроме самых простых) полезными могут оказаться различные комбинации индексов, поэтому разработчик баз данных, определяя набор индексов, должен искать компромиссное решение. Иногда оказываются хороши составные индексы, а иногда лучше создать отдельные индексы и положиться на возможности объединения индексов. Например, если типичную нагрузку составляют запросы иногда с условием только по столбцу x, иногда только по y, а иногда по обоим столбцам, вы можете ограничиться двумя отдельными индексами по x и y, рассчитывая на то, что при обработке условий с обоими столбцами эти индексы будут объединяться. С другой стороны, вы можете создать один составной индекс по (x, y). Этот индекс скорее всего будет работать эффективнее, чем объединение индексов, в запросах с двумя столбцами, но как говорилось в Разделе 11.3, он будет практически бесполезен для запросов с ограничениями только по y, так что одного этого индекса будет недостаточно. Выигрышным в этом случае может быть сочетание составного индекса с отдельным индексом по y. В запросах, где задействуется только x, может применяться составной индекс, хотя он будет больше и, следовательно, медленнее индекса по одному x. Наконец, можно создать все три индекса, но это будет оправдано, только если данные в таблице изменяются гораздо реже, чем выполняется поиск в таблице, при этом частота запросов этих трёх типов примерно одинакова. Если запросы какого-то одного типа выполняются гораздо реже других, возможно лучше будет оставить только два индекса, соответствующих наиболее частым запросам.
11.5. Combining Multiple Indexes #
A single index scan can only use query clauses that use the index's columns with operators of its operator class and are joined with AND. For example, given an index on (a, b) a query condition like WHERE a = 5 AND b = 6 could use the index, but a query like WHERE a = 5 OR b = 6 could not directly use the index.
Fortunately, Postgres Pro has the ability to combine multiple indexes (including multiple uses of the same index) to handle cases that cannot be implemented by single index scans. The system can form AND and OR conditions across several index scans. For example, a query like WHERE x = 42 OR x = 47 OR x = 53 OR x = 99 could be broken down into four separate scans of an index on x, each scan using one of the query clauses. The results of these scans are then ORed together to produce the result. Another example is that if we have separate indexes on x and y, one possible implementation of a query like WHERE x = 5 AND y = 6 is to use each index with the appropriate query clause and then AND together the index results to identify the result rows.
To combine multiple indexes, the system scans each needed index and prepares a bitmap in memory giving the locations of table rows that are reported as matching that index's conditions. The bitmaps are then ANDed and ORed together as needed by the query. Finally, the actual table rows are visited and returned. The table rows are visited in physical order, because that is how the bitmap is laid out; this means that any ordering of the original indexes is lost, and so a separate sort step will be needed if the query has an ORDER BY clause. For this reason, and because each additional index scan adds extra time, the planner will sometimes choose to use a simple index scan even though additional indexes are available that could have been used as well.
In all but the simplest applications, there are various combinations of indexes that might be useful, and the database developer must make trade-offs to decide which indexes to provide. Sometimes multicolumn indexes are best, but sometimes it's better to create separate indexes and rely on the index-combination feature. For example, if your workload includes a mix of queries that sometimes involve only column x, sometimes only column y, and sometimes both columns, you might choose to create two separate indexes on x and y, relying on index combination to process the queries that use both columns. You could also create a multicolumn index on (x, y). This index would typically be more efficient than index combination for queries involving both columns, but as discussed in Section 11.3, it would be almost useless for queries involving only y, so it should not be the only index. A combination of the multicolumn index and a separate index on y would serve reasonably well. For queries involving only x, the multicolumn index could be used, though it would be larger and hence slower than an index on x alone. The last alternative is to create all three indexes, but this is probably only reasonable if the table is searched much more often than it is updated and all three types of query are common. If one of the types of query is much less common than the others, you'd probably settle for creating just the two indexes that best match the common types.
