GiST索引

Posted 2021-06-03 liuxuelin

一、GiST索引

• 是一种平衡的、树状结构的访问方法。它在系统中相当于一个模板，几乎可以实现任意索引模式
• 可以建立一种可扩展的索引结构，包括数据类型和查询谓词的扩展
• GiST接口提供了一个高层的抽象，只要求访问方法的实现者实现被访问数据类型的语义，即可快速为新的数据类型开发索引方法

二、GiST索引组织结构

是一颗平衡树，索引项形式为（p, ptr），p是搜索的谓词。在叶子节点中，ptr为指向数据库某元组的指针，在非叶子节点中，ptr为指向子树节点的指针：

 

 

 Gist内置实现了索引项查询、插入和删除的算法。用户通过定义索引项并提供与索引项管理相关的方法，便可实现某一特定的索引结构，这些方法包括：

 

 

 三.Gist索引的实现

1.索引的创建

由函数gistbuild函数完成。创建过程中，索引元组的插入在函数gistdoinsert中完成，实现过程是从根节点开始遍历，找到插入代价最小（由Penalty方法实现）的叶子节点进行插入。若叶子节点已满，插入新索引项会导致叶子节点的分裂，分裂时将调用PickSplit方法来决定新老节点中索引项的布局。向上更新谓词时，会调用Union方法来确定父节点相应索引项的描述谓词：

 

 

2.GiST索引的查询

• 查询流程与B-Tree索引类似， 从根节点开始按深度优先原则自上而下检索：

1. 若当前节点R是内部节点，检查R上每个索引项E是否与检索谓词q相符合，对于满足Consistent(E, q)的索引项，递归向下检索以E.ptr为根的子树
2. 若当前节点R是叶子节点，检查R上每个索引项E是否与检索谓词q相符合，对于满足Consistent(E, q)的索引项，则通过E.ptr取得相应记录与q进行准确匹配。将匹配成功的记录放入结果集

• 索引查询主要通过gistnext实现，该函数从上往下搜索索引结构。扫描过程中会生成一个栈结构，用于包存扫描过程中满足Consistent方法的节点

 

3、索引的删除

1. 从叶子节点找到需要删除的索引项
2. 从叶子节点回溯更新索引
3. 若删除索引后存在空节点，则删除

四、GiST索引实例

1.数据类型和关键字数据结构

设索引的数据是二维多边形，用最小外接矩形表示。关键字为（Xul, Yul, Xlr, Ylr）,其中（Xul, Yul）为外接矩形的左上角，（Xlr, Ylr）为外接矩形的右下角

2.支持的操作（谓词）

Contains(包含)， Overlap(重叠)， Equil(相等)

 

 3.基于上面的谓词，实现下面的方法

 

 

 

 五、postgresql中支持的创建GiST索引的数据类型

比如box(矩形)， polygon（多边形），circle(圆形)等，这些类型可以直接创建Gist索引。其他数据类型如果需要创建Gist索引，需要用户手动添加（将需要的信息编译进数据库）