Indeks bitmap dalam sistem pengurusan pangkalan data

Indeks bitmap dalam DBMS ialah teknologi pengindeksan yang digunakan untuk meningkatkan prestasi sistem pangkalan data. Ia berfungsi dengan mencipta peta bit untuk setiap nilai berbeza dalam lajur pangkalan data, dengan setiap bit dalam peta bit mewakili satu baris dalam jadual pangkalan data. Indeks bitmap kemudiannya boleh digunakan untuk mengenal pasti dengan pantas baris mana dalam jadual yang sepadan dengan kriteria carian yang diberikan, menjadikannya cara yang cekap untuk menapis dan mendapatkan data daripada jadual besar.

Dalam artikel ini, kita akan menyelidiki konsep indeks bitmap dan cara ia berfungsi, kelebihan dan kekurangan menggunakan indeks bitmap, dan memberikan beberapa petua tentang cara mencipta dan menggunakan indeks bitmap dalam sistem pengurusan pangkalan data (DBMS). ) Contoh.

Apakah itu indeks bitmap?

Indeks pangkalan data ialah struktur data yang digunakan untuk mencari dan mendapatkan semula data dengan cepat dalam jadual pangkalan data. Indeks berfungsi dengan mencipta struktur berasingan yang menyimpan nilai lajur tertentu dalam jadual bersama-sama dengan penunjuk ke baris yang sepadan dalam jadual. Apabila pertanyaan dibuat terhadap jadual, indeks boleh digunakan untuk mencari baris dengan cepat yang sepadan dengan kriteria carian tanpa perlu mengimbas keseluruhan jadual.

Indeks bitmap ialah sejenis indeks yang sangat sesuai untuk data dengan sebilangan kecil nilai yang berbeza, seperti jantina atau jenis produk. Nilai bit 1 menunjukkan bahawa baris yang sepadan dalam jadual mempunyai nilai indeks, dan nilai 0 menunjukkan bahawa tidak ada.

Sebagai contoh, pertimbangkan jadual pangkalan data dengan lajur bernama "Jantina", nilai lajur ini boleh menjadi "Lelaki" atau "Perempuan". Untuk mencipta indeks bitmap pada lajur ini, kami akan mencipta peta bit untuk setiap dua nilai ini. Peta bit untuk "Lelaki" akan mempunyai 1 dalam kedudukan bit setiap baris dalam jadual di mana jantina adalah lelaki dan 0 dalam semua kedudukan lain. Perkara sebaliknya berlaku untuk peta bit "perempuan", di mana baris wanita mempunyai 1 dan semua kedudukan lain mempunyai 0.

Bagaimanakah pengindeksan bitmap berfungsi?

Apabila menjalankan pertanyaan terhadap jadual yang mempunyai indeks peta bit, DBMS akan menggunakan peta bit untuk mengenal pasti dengan pantas baris mana dalam jadual yang sepadan dengan kriteria carian. Sebagai contoh, pertimbangkan pertanyaan berikut -

SELECT * FROM customers WHERE gender = 'Male';

Untuk melaksanakan pertanyaan ini, DBMS akan menggunakan indeks bitmap pada lajur Jantina untuk mengenal pasti semua baris dalam jadual di mana jantina adalah lelaki. Ia akan melakukan ini dengan melakukan operasi bitwise AND pada peta bit "lelaki" dan peta bit untuk setiap baris dalam jadual. Jika hasil operasi AND ialah 1, ini bermakna lajur Jantina baris mempunyai nilai "Lelaki" dan harus disertakan dalam keputusan.

Kelebihan menggunakan indeks bitmap ialah ia membolehkan DBMS mengenal pasti baris dengan pantas yang sepadan dengan kriteria carian tanpa perlu mengimbas keseluruhan jadual. Untuk jadual besar, ini boleh meningkatkan prestasi dengan ketara, terutamanya apabila lajur yang diindeks mempunyai sejumlah kecil nilai yang berbeza dan kriteria carian sepadan dengan sebahagian besar baris.

Kelebihan indeks bitmap

Terdapat beberapa kelebihan menggunakan indeks bitmap dalam pangkalan data -

KECEKAPAN - Seperti yang dinyatakan di atas, indeks bitmap amat berkesan apabila menapis dan mendapatkan semula data daripada jadual besar dengan sejumlah kecil nilai yang berbeza. Ini kerana mereka membenarkan DBMS menggunakan operasi bitwise untuk mengenal pasti baris dengan pantas yang sepadan dengan kriteria carian tanpa perlu mengimbas keseluruhan jadual.

Kecekapan ruang - Indeks peta bit cenderung lebih cekap ruang daripada jenis indeks lain (seperti indeks B-tree), terutamanya apabila lajur yang diindeks mempunyai sejumlah besar nilai yang berbeza. Ini kerana setiap bit dalam peta bit mewakili baris dalam jadual, dan bukannya menyimpan nilai penuh setiap baris dalam indeks.

Sesuai untuk gudang data - Indeks bitmap sering digunakan dalam aplikasi gudang data di mana pertanyaan cenderung menjadi lebih kompleks dan melibatkan penapisan dan pengagregatan sejumlah besar data.

Kelemahan indeks bitmap

Terdapat juga beberapa potensi kelemahan untuk menggunakan indeks bitmap -

Tidak sesuai untuk persekitaran konkurensi tinggi - Indeks bitmap tidak sesuai untuk persekitaran konkurensi tinggi kerana ia tidak menyokong operasi sisipan, kemas kini atau padam yang cekap. Setiap kali baris disisipkan, dikemas kini atau dipadamkan dalam jadual, peta bit yang sepadan juga mesti dikemas kini, yang boleh memakan masa yang lama dan boleh menyebabkan perbalahan.

Tidak sesuai untuk meja kecil - Indeks peta bit mungkin tidak memberikan banyak manfaat untuk jadual kecil, kerana overhed untuk mengekalkan indeks mungkin melebihi peningkatan prestasi.

Tidak sesuai untuk lajur dengan sejumlah besar nilai berbeza - Indeks peta bit tidak cekap untuk lajur dengan bilangan nilai berbeza yang besar, kerana saiz indeks boleh menjadi cepat tidak terurus. Dalam kes ini, mungkin lebih cekap untuk menggunakan jenis indeks yang berbeza (seperti indeks B-tree).

Membuat dan menggunakan indeks bitmap dalam DBMS

Sekarang kita mempunyai pemahaman umum tentang cara indeks bitmap berfungsi, mari lihat contoh cara mencipta dan menggunakan indeks bitmap dalam sistem pengurusan pangkalan data. Untuk tujuan contoh ini, kami akan menggunakan Oracle, tetapi prinsip umum digunakan untuk DBMS lain juga.

Untuk mencipta indeks bitmap dalam Oracle, kita boleh menggunakan kenyataan CREATE BITMAP INDEX, seperti berikut -

CREATE BITMAP INDEX idx_gender ON customers (gender);

Ini akan mencipta indeks bitmap pada lajur "jantina" pada jadual "pelanggan". Setelah indeks dibuat, kami boleh menggunakannya untuk meningkatkan prestasi pertanyaan yang menapis berdasarkan lajur Jantina. Contohnya -

SELECT * FROM customers WHERE gender = 'Male';

Pertanyaan ini akan menggunakan indeks peta bit pada lajur Jantina untuk mengenal pasti baris dalam jadual dengan cepat jantina lelaki.

Perlu diingat bahawa Oracle akan secara automatik menentukan sama ada indeks bitmap ialah jenis indeks yang paling cekap untuk digunakan untuk pertanyaan tertentu. Jika ia menentukan bahawa jenis indeks lain (seperti indeks B-tree) adalah lebih cekap, ia akan menggunakan indeks tersebut.

KESIMPULAN

Dalam artikel ini, kami mempelajari tentang konsep indeks bitmap dan cara ia berfungsi, serta kelebihan dan kekurangan menggunakan indeks bitmap dalam pangkalan data. Kami juga melihat contoh cara mencipta dan menggunakan indeks bitmap dalam Oracle. Indeks bitmap ialah alat yang berguna untuk meningkatkan prestasi pertanyaan pada jadual besar dengan sebilangan kecil nilai berbeza, terutamanya dalam aplikasi gudang data. Walau bagaimanapun, adalah penting untuk mempertimbangkan dengan teliti pertukaran dan memilih strategi pengindeksan yang paling sesuai untuk aplikasi tertentu.

Atas ialah kandungan terperinci Indeks bitmap dalam sistem pengurusan pangkalan data. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!