61.3. Расширяемость
Интерфейс BRIN характеризуется высоким уровнем абстракции и таким образом требует от разработчика метода доступа реализовать только смысловое наполнение обрабатываемого типа данных. Уровень BRIN берёт на себя заботу о параллельном доступе, поддержке журнала и поиске в структуре индекса.
Всё, что нужно, чтобы получить работающий метод доступа BRIN — это реализовать несколько пользовательских методов, определяющих поведение сводных значений, хранящихся в индексе, и их взаимоотношения с ключами сканирования. Словом, BRIN сочетает расширяемость с универсальностью, повторным использованием кода и аккуратным интерфейсом.
Класс операторов для BRIN должен предоставлять четыре метода:
BrinOpcInfo *opcInfo(Oid type_oid)Возвращает внутреннюю информацию о сводных данных индексированных столбцов. Возвращаемое значение должно указывать на
BrinOpcInfo(в памяти palloc) со следующим определением:typedef struct BrinOpcInfo { /* Число полей, хранящихся в столбце индекса этого класса операторов */ uint16 oi_nstored; /* Непрозрачный указатель для внутреннего использования классом операторов */ void *oi_opaque; /* Элементы кеша типов для сохранённых столбцов */ TypeCacheEntry *oi_typcache[FLEXIBLE_ARRAY_MEMBER]; } BrinOpcInfo;Поле
BrinOpcInfo.oi_opaqueмогут использовать подпрограммы класса операторов для передачи информации опорным процедурам при сканировании индекса.bool consistent(BrinDesc *bdesc, BrinValues *column, ScanKey key)Показывает, соответствует ли значение ScanKey заданным индексированным значениям некоторой зоны. Номер целевого атрибута передаётся в составе ключа сканирования.
bool addValue(BrinDesc *bdesc, BrinValues *column, Datum newval, bool isnull)Для заданного кортежа индекса и индексируемого значения изменяет выбранный атрибут кортежа, чтобы он дополнительно охватывал новое значение. Если в кортеж вносятся какие-либо изменения, возвращается
true.bool unionTuples(BrinDesc *bdesc, BrinValues *a, BrinValues *b)Консолидирует два кортежа индекса. Получая два кортежа, изменяет выбранный атрибут первого из них, что он охватывал оба кортежа. Второй кортеж не изменяется.
Основной дистрибутив включает поддержку двух типов классов операторов: minmax и inclusion. Определения классов операторов, использующие их, представлены для встроенных типов данных, насколько это уместно. Пользователь может определить дополнительные классы операторов для других типов данных, применяя аналогичные определения, и обойтись таким образом без написания кода; достаточно будет объявить нужные записи в каталоге. Заметьте, что предположения о семантике стратегий операторов зашиты в исходном коде опорных процедур.
Также возможно создать классы операторов, воплощающие полностью другую семантику, разработав реализации четырёх основных опорных процедур, описанных выше. Заметьте, что обратная совместимость между разными основными версиями не гарантируется: к примеру, в следующих выпусках могут потребоваться дополнительные опорные процедуры.
При написании класса операторов для типа данных, представляющего полностью упорядоченное множество, можно использовать опорные процедуры minmax вместе с соответствующими операторами, как показано в Таблице 61.2. Все члены класса операторов (процедуры и операторы) являются обязательными.
Таблица 61.2. Номера стратегий и опорных процедур для классов операторов minmax
| Член класса операторов | Объект |
|---|---|
| Опорная процедура 1 | внутренняя функция brin_minmax_opcinfo() |
| Опорная процедура 2 | внутренняя функция brin_minmax_add_value() |
| Опорная процедура 3 | внутренняя функция brin_minmax_consistent() |
| Опорная процедура 4 | внутренняя функция brin_minmax_union() |
| Стратегия оператора 1 | оператор меньше |
| Стратегия оператора 2 | оператор меньше-или-равно |
| Стратегия оператора 3 | оператор равно |
| Стратегия оператора 4 | оператор больше-или-равно |
| Стратегия оператора 5 | оператор больше |
При написании класса операторов для сложного типа данных, значения которого включаются в другой тип, можно использовать опорные процедуры inclusion вместе с соответствующими операторами, как показано в Таблице 61.3. Для этого требуется одна дополнительная функция, которую можно написать на любом языке. Для расширенной функциональности можно определить другие функции. Все операторы являются необязательными. Некоторые из них требует наличия других, что показано в таблице как зависимости.
Таблица 61.3. Номера стратегий и опорных процедур для классов операторов inclusion
| Член класса операторов | Объект | Зависимость |
|---|---|---|
| Опорная процедура 1 | внутренняя функция brin_inclusion_opcinfo() | |
| Опорная процедура 2 | внутренняя функция brin_inclusion_add_value() | |
| Опорная процедура 3 | внутренняя функция brin_inclusion_consistent() | |
| Опорная процедура 4 | внутренняя функция brin_inclusion_union() | |
| Опорная процедура 11 | функция для слияния двух элементов | |
| Опорная процедура 12 | необязательная функция для проверки возможности слияния двух элементов | |
| Опорная процедура 13 | необязательная функция для проверки, содержится ли один элемент в другом | |
| Опорная процедура 14 | необязательная функция для проверки, является ли элемент пустым | |
| Стратегия оператора 1 | оператор левее | Стратегия оператора 4 |
| Стратегия оператора 2 | оператор не-простирается-правее | Стратегия оператора 5 |
| Стратегия оператора 3 | оператор перекрывается | |
| Стратегия оператора 4 | оператор не-простирается-левее | Стратегия оператора 1 |
| Стратегия оператора 5 | оператор правее | Стратегия оператора 2 |
| Стратегия оператора 6, 18 | оператор то-же-или-равно | Стратегия оператора 7 |
| Стратегия оператора 7, 13, 16, 24, 25 | оператор содержит-или-равно | |
| Стратегия оператора 8, 14, 26, 27 | оператор содержится-в-или-равно | Стратегия оператора 3 |
| Стратегия оператора 9 | оператор не-простирается-выше | Стратегия оператора 11 |
| Стратегия оператора 10 | оператор ниже | Стратегия оператора 12 |
| Стратегия оператора 11 | оператор выше | Стратегия оператора 9 |
| Стратегия оператора 12 | оператор не-простирается-ниже | Стратегия оператора 10 |
| Стратегия оператора 20 | оператор меньше | Стратегия оператора 5 |
| Стратегия оператора 21 | оператор меньше-или-равно | Стратегия оператора 5 |
| Стратегия оператора 22 | оператор больше | Стратегия оператора 1 |
| Стратегия оператора 23 | оператор больше-или-равно | Стратегия оператора 1 |
Номера опорных процедур 1-10 зарезервированы для внутренних функций BRIN, так что функции уровня SQL начинаются с номера 11. Опорная функция номер 11 является основной, необходимой для построения индекса. Она должна принимать два аргумента того же типа данных, что и целевой тип класса, и возвращать их объединение. Класс операторов inclusion может сохранять значения объединения в различных типах данных, в зависимости от параметра STORAGE. Возвращаемое функцией объединения значение должно соответствовать типу данных STORAGE.
Опорные процедуры под номерами 12 и 14 предоставляются для поддержки нерегулярностей встроенных типов данных. Процедура номер 12 применяется для поддержки работы с сетевыми адресами из различных семейств, которые нельзя объединять. Процедура номер 14 применяется для поддержки зон с пустыми значениями. Процедура номер 13 является необязательной, но рекомендуемой; она проверяет новое значение, прежде чем оно будет передано функции объединения. Так как инфраструктура BRIN может соптимизировать некоторые операции, когда объединение не меняется, то применяя эту функцию, можно увеличить быстродействие индекса.
Классы операторов minmax и inclusion поддерживают операторы с разными типами, хотя с ними зависимости становятся более сложными. Класс minmax требует, чтобы для двух аргументов одного типа определялся полный набор операторов. Это позволяет поддерживать дополнительные типы данных, определяя дополнительные наборы операторов. Стратегии операторов класса inclusion могут зависеть от других стратегий, как показано в Таблице 61.3, или от своих собственных стратегий. Для них требуется, чтобы был определён необходимый оператор с типом данных STORAGE для левого аргумента и другим поддерживаемым типом для правого аргумента реализуемого оператора. См. определение float4_minmax_ops в качестве примера для minmax и box_inclusion_ops в качестве примера для inclusion.
61.3. Extensibility
The BRIN interface has a high level of abstraction, requiring the access method implementer only to implement the semantics of the data type being accessed. The BRIN layer itself takes care of concurrency, logging and searching the index structure.
All it takes to get a BRIN access method working is to implement a few user-defined methods, which define the behavior of summary values stored in the index and the way they interact with scan keys. In short, BRIN combines extensibility with generality, code reuse, and a clean interface.
There are four methods that an operator class for BRIN must provide:
BrinOpcInfo *opcInfo(Oid type_oid)Returns internal information about the indexed columns' summary data. The return value must point to a palloc'd
BrinOpcInfo, which has this definition:typedef struct BrinOpcInfo { /* Number of columns stored in an index column of this opclass */ uint16 oi_nstored; /* Opaque pointer for the opclass' private use */ void *oi_opaque; /* Type cache entries of the stored columns */ TypeCacheEntry *oi_typcache[FLEXIBLE_ARRAY_MEMBER]; } BrinOpcInfo;BrinOpcInfo.oi_opaquecan be used by the operator class routines to pass information between support procedures during an index scan.bool consistent(BrinDesc *bdesc, BrinValues *column, ScanKey key)Returns whether the ScanKey is consistent with the given indexed values for a range. The attribute number to use is passed as part of the scan key.
bool addValue(BrinDesc *bdesc, BrinValues *column, Datum newval, bool isnull)Given an index tuple and an indexed value, modifies the indicated attribute of the tuple so that it additionally represents the new value. If any modification was done to the tuple,
trueis returned.bool unionTuples(BrinDesc *bdesc, BrinValues *a, BrinValues *b)Consolidates two index tuples. Given two index tuples, modifies the indicated attribute of the first of them so that it represents both tuples. The second tuple is not modified.
The core distribution includes support for two types of operator classes: minmax and inclusion. Operator class definitions using them are shipped for in-core data types as appropriate. Additional operator classes can be defined by the user for other data types using equivalent definitions, without having to write any source code; appropriate catalog entries being declared is enough. Note that assumptions about the semantics of operator strategies are embedded in the support procedures' source code.
Operator classes that implement completely different semantics are also possible, provided implementations of the four main support procedures described above are written. Note that backwards compatibility across major releases is not guaranteed: for example, additional support procedures might be required in later releases.
To write an operator class for a data type that implements a totally ordered set, it is possible to use the minmax support procedures alongside the corresponding operators, as shown in Table 61.2. All operator class members (procedures and operators) are mandatory.
Table 61.2. Procedure and Support Numbers for Minmax Operator Classes
| Operator class member | Object |
|---|---|
| Support Procedure 1 | internal function brin_minmax_opcinfo() |
| Support Procedure 2 | internal function brin_minmax_add_value() |
| Support Procedure 3 | internal function brin_minmax_consistent() |
| Support Procedure 4 | internal function brin_minmax_union() |
| Operator Strategy 1 | operator less-than |
| Operator Strategy 2 | operator less-than-or-equal-to |
| Operator Strategy 3 | operator equal-to |
| Operator Strategy 4 | operator greater-than-or-equal-to |
| Operator Strategy 5 | operator greater-than |
To write an operator class for a complex data type which has values included within another type, it's possible to use the inclusion support procedures alongside the corresponding operators, as shown in Table 61.3. It requires only a single additional function, which can be written in any language. More functions can be defined for additional functionality. All operators are optional. Some operators require other operators, as shown as dependencies on the table.
Table 61.3. Procedure and Support Numbers for Inclusion Operator Classes
| Operator class member | Object | Dependency |
|---|---|---|
| Support Procedure 1 | internal function brin_inclusion_opcinfo() | |
| Support Procedure 2 | internal function brin_inclusion_add_value() | |
| Support Procedure 3 | internal function brin_inclusion_consistent() | |
| Support Procedure 4 | internal function brin_inclusion_union() | |
| Support Procedure 11 | function to merge two elements | |
| Support Procedure 12 | optional function to check whether two elements are mergeable | |
| Support Procedure 13 | optional function to check if an element is contained within another | |
| Support Procedure 14 | optional function to check whether an element is empty | |
| Operator Strategy 1 | operator left-of | Operator Strategy 4 |
| Operator Strategy 2 | operator does-not-extend-to-the-right-of | Operator Strategy 5 |
| Operator Strategy 3 | operator overlaps | |
| Operator Strategy 4 | operator does-not-extend-to-the-left-of | Operator Strategy 1 |
| Operator Strategy 5 | operator right-of | Operator Strategy 2 |
| Operator Strategy 6, 18 | operator same-as-or-equal-to | Operator Strategy 7 |
| Operator Strategy 7, 13, 16, 24, 25 | operator contains-or-equal-to | |
| Operator Strategy 8, 14, 26, 27 | operator is-contained-by-or-equal-to | Operator Strategy 3 |
| Operator Strategy 9 | operator does-not-extend-above | Operator Strategy 11 |
| Operator Strategy 10 | operator is-below | Operator Strategy 12 |
| Operator Strategy 11 | operator is-above | Operator Strategy 9 |
| Operator Strategy 12 | operator does-not-extend-below | Operator Strategy 10 |
| Operator Strategy 20 | operator less-than | Operator Strategy 5 |
| Operator Strategy 21 | operator less-than-or-equal-to | Operator Strategy 5 |
| Operator Strategy 22 | operator greater-than | Operator Strategy 1 |
| Operator Strategy 23 | operator greater-than-or-equal-to | Operator Strategy 1 |
Support procedure numbers 1-10 are reserved for the BRIN internal functions, so the SQL level functions start with number 11. Support function number 11 is the main function required to build the index. It should accept two arguments with the same data type as the operator class, and return the union of them. The inclusion operator class can store union values with different data types if it is defined with the STORAGE parameter. The return value of the union function should match the STORAGE data type.
Support procedure numbers 12 and 14 are provided to support irregularities of built-in data types. Procedure number 12 is used to support network addresses from different families which are not mergeable. Procedure number 14 is used to support empty ranges. Procedure number 13 is an optional but recommended one, which allows the new value to be checked before it is passed to the union function. As the BRIN framework can shortcut some operations when the union is not changed, using this function can improve index performance.
Both minmax and inclusion operator classes support cross-data-type operators, though with these the dependencies become more complicated. The minmax operator class requires a full set of operators to be defined with both arguments having the same data type. It allows additional data types to be supported by defining extra sets of operators. Inclusion operator class operator strategies are dependent on another operator strategy as shown in Table 61.3, or the same operator strategy as themselves. They require the dependency operator to be defined with the STORAGE data type as the left-hand-side argument and the other supported data type to be the right-hand-side argument of the supported operator. See float4_minmax_ops as an example of minmax, and box_inclusion_ops as an example of inclusion.
