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本文為您介紹Hologres中位圖索引Bitmap的使用相關內容。

Bitmap介紹

在Hologres中，bitmap_columns屬性指定位圖索引，是數據存儲之外的獨立索引結構，以位圖向量結構加速等值比較場景，能夠對文件塊內的數據進行快速的等值過濾，適用于等值過濾查詢的場景。使用語法如下。

-- Hologres V2.1版本起支持的語法
CREATE TABLE <table_name> (...) WITH (bitmap_columns = '[<columnName>{:[on|off]}[,...]]');

-- 所有版本支持的語法
CREATE TABLE <table_name> (...);
CALL set_table_property('<table_name>', 'bitmap_columns', '[<columnName>{:[on|off]}[,...]]');

參數	說明
table_name	表名稱。
columnName	列名稱。
on	當前字段打開位圖索引。
off	當前字段關閉位圖索引。

使用建議

適合將等值查詢的列設置為Bitmap，能夠快速定位到符合條件的數據所在的行號。但需要注意的是Bitmap對于基數比較高（重復數據較少）的列會有比較大的額外存儲開銷。
不建議為每一列都設置Bitmap，不僅會有額外存儲開銷，也會影響寫入性能（因為要為每一列構造Bitmap）。
不建議為實際內容為JSON，但保存為text類型的列設置Bitmap。

使用限制

只有列存表和行列共存表支持設置Bitmap，行存表不支持設置。
Bitmap指定的列可以為空。
當前版本默認所有TEXT類型的列都會被隱式地設置為Bitmap。
設置位圖索引命令可以在事務之外單獨使用，表示修改位圖索引列，修改之后非立即生效，比特編碼構建和刪除在后臺異步執行，詳情請參見ALTER TABLE。
bitmap_columns屬性僅支持設為on或off，Hologres V2.0版本起，不支持將bitmap_columns屬性設為auto。

技術原理

Bitmap不同于Distribution Key和Clustering Key，Bitmap是數據存儲之外的獨立索引，設置了Bitmap索引之后，系統會將列對應的數值生成一個二進制字符串，用于表示取值所在位置的Bitmap，當查詢命中Bitmap時，會快速定位到數據所在的行號（Row Number），從而快速過濾出數據。但Bitmap并不是沒有開銷的，對于以下場景需要注意事項如下：

列的基數較高（重復數據較少）場景：假如列的基數較高，那么就會為每一個值生成一個Bitmap，當非重復值很多的時候，就會形成稀疏數組，占用存儲較多。
大寬表的每一列都設置為Bitmap場景：如果為大寬表的每一列都設置為Bitmap，那么在寫入時每個值都需要構建成Bitmap，會有一定的系統開銷，從而影響寫入性能。

綜上，Bitmap本質上是空間換時間的手段，對于數據分布比較均勻的列有比較高的性價比。位圖索引

如下示例，可以通過explain SQL查看是否命中Bitmap索引。在執行計劃中，有Bitmap Filter則說明命中Bitmap索引。

V2.1版本起支持的語法：

CREATE TABLE bitmap_test (
    uid int NOT NULL,
    name text NOT NULL,
    gender text NOT NULL,
    class text NOT NULL,
    PRIMARY KEY (uid)
)
WITH (
    bitmap_columns = 'gender,class'
);

INSERT INTO bitmap_test VALUES 
(1,'張三','男','一班'),
(2,'李四','男','三班'),
(3,'王五','女','二班'),
(4,'趙六','女','二班'),
(5,'孫七','男','二班'),
(6,'周八','男','三班'),
(7,'吳九','女','一班');

explain SELECT * FROM bitmap_test where gender='男' AND  class='一班';

所有版本支持的語法：

begin;
create table bitmap_test (
  uid int not null,
  name text not null,
  gender text not null,
  class text not null,
  PRIMARY KEY (uid)
);
call set_table_property('bitmap_test', 'bitmap_columns', 'gender,class');
commit;

INSERT INTO bitmap_test VALUES
(1,'張三','男','一班'),
(2,'李四','男','三班'),
(3,'王五','女','二班'),
(4,'趙六','女','二班'),
(5,'孫七','男','二班'),
(6,'周八','男','三班'),
(7,'吳九','女','一班');

explain SELECT * FROM bitmap_test where gender='男' AND  class='一班';

如下所示執行計劃結果中有Bitmap Filter算子，說明命中Bitmap索引。

Bitmap和Clustering Key的區別

相同點：
Bitmap和Clustering Key都是文件內的數據過濾。

不同點：

Bitmap更適合等值查詢，通過文件號定位到數據；Clustering Key是文件內的排序，因此更適合范圍查詢。

Clustering Key的優先級會比Bitmap更高，即如果為同一個字段設置了Clustering Key和Bitmap，那么優化器會優先使用Clustering Key去匹配文件，示例如下：

V2.1版本起支持的語法：

--設置uid,class,date 3列為clustering key，text列設置默認為bitmap

CREATE TABLE ck_bit_test (
    uid int NOT NULL,
    name text NOT NULL,
    class text NOT NULL,
    date text NOT NULL,
    PRIMARY KEY (uid)
)
WITH (
    clustering_key = 'uid,class,date',
    bitmap_columns = 'name,class,date'
);
INSERT INTO ck_bit_test VALUES 
(1,'張三','1','2022-10-19'),
(2,'李四','3','2022-10-19'),
(3,'王五','2','2022-10-20'),
(4,'趙六','2','2022-10-20'),
(5,'孫七','2','2022-10-18'),
(6,'周八','3','2022-10-17'),
(7,'吳九','3','2022-10-20');

所有版本支持的語法：

--設置uid,class,date 3列為clustering key，text列設置默認為bitmap
begin;
create table ck_bit_test (
  uid int not null,
  name text not null,
  class text not null,
  date text not null,
  PRIMARY KEY (uid)
);
call set_table_property('ck_bit_test', 'clustering_key', 'uid,class,date');
call set_table_property('ck_bit_test', 'bitmap_columns', 'name,class,date');
commit;

INSERT INTO ck_bit_test VALUES
(1,'張三','1','2022-10-19'),
(2,'李四','3','2022-10-19'),
(3,'王五','2','2022-10-20'),
(4,'趙六','2','2022-10-20'),
(5,'孫七','2','2022-10-18'),
(6,'周八','3','2022-10-17'),
(7,'吳九','3','2022-10-20');

查詢uid,class,date 三列，SQL符合左匹配特征，都命中Clustering Key，即使是等值查詢也走Clustering Key，而不是走Bitmap。
```
SELECT * FROM clustering_test WHERE uid = '3' AND class ='2' AND date > '2022-10-17';
```
如下所示執行計劃結果中有Cluster Filter算子，沒有Bitmap Filter算子，說明查詢走Clustering Key，而不是走Bitmap。
查詢uid,class,date 三列，但class是范圍查詢，根據左匹配原則，SQL里匹配到>或者<則停止左匹配，那么date因不滿足左匹配原則，就不會命中Clustering Key。date設置了Bitmap，則會使用Bitmap。
```
SELECT * FROM clustering_test WHERE uid = '3' AND class >'2' AND date = '2022-10-17';
```
如下所示執行計劃結果中有Cluster Filter算子，說明查詢uid,class走走Clustering Key；有Bitmap Filter算子，說明查詢date走Bitmap。

使用示例

V2.1版本起支持的語法：

CREATE TABLE tbl (
    a text NOT NULL,
    b text NOT NULL
)
WITH (
    bitmap_columns = 'a:on,b:off'
);

-- 修改bitmap_columns
ALTER TABLE tbl SET (bitmap_columns = 'a:off');--ALTER TABLE語法僅支持全量修改

所有版本支持的語法：

--創建tbl并設置bitmap索引
begin; create table tbl (
  a text not null,
  b text not null
);
call set_table_property('tbl', 'bitmap_columns', 'a:on,b:off');
commit;


--修改bitmap索引
call set_table_property('tbl', 'bitmap_columns', 'a:off');--全量修改，將a字段的bitmap都關閉
call update_table_property('tbl', 'bitmap_columns', 'b:off');--增量修改，將b字段的bitmap關閉，a保留

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位圖索引Bitmap

Bitmap介紹

使用建議

使用限制

技術原理

Bitmap和Clustering Key的區別

使用示例

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