openGauss核心分析（十）：資料庫搜尋引的建立過程

資料庫索引可以提高資料的訪問速度，openGauss支援唯—索引、多欄位索引、部分索引和表示式索引。行存表（ASTORE儲存引擎）支援的索引型別：btree（行存表預設值）、hash、gin、gist。行存表（USTORE儲存引擎）支援的索引型別：ubtree。列存表支援的索引型別：Psort（列存表預設值）、btree、gin。全域性臨時表不支援GIN索引和Gist索引。

如上一篇分析資料庫表的建立過程，standard_ProcessUtility函式會根據nodeTag(parsetree)的值來確定sql的操作型別，create table一般都是進入T_CreateStmt分支呼叫CreateCommand函式。create index則進入T_IndexStmt分支呼叫DefineIndex函式。在呼叫DefineIndex前會首先執行函式transformIndexStmt，如果語句沒有指定索引型別則會使用預設值。

   if (stmt->accessMethod == NULL) {
       if (!isColStore) {           /* row store using btree index by default */
           if (!RelationIsUstoreFormat(rel)) {
               stmt->accessMethod = DEFAULT_INDEX_TYPE; //	行存表ASTORE儲存引擎預設值btree
           } else {
               stmt->accessMethod = DEFAULT_USTORE_INDEX_TYPE; // 行存表USTORE儲存引擎預設值ubtree
           }
……
           } else {               /* column store using psort index by default */
               stmt->accessMethod = DEFAULT_CSTORE_INDEX_TYPE; // 列存表預設值psort
           }
       }

#define DEFAULT_INDEX_TYPE	"btree"#define DEFAULT_HASH_INDEX_TYPE "hash"#define DEFAULT_CSTORE_INDEX_TYPE "psort"#define DEFAULT_GIST_INDEX_TYPE	"gist"#define CSTORE_BTREE_INDEX_TYPE "cbtree"#define DEFAULT_GIN_INDEX_TYPE "gin"#define CSTORE_GINBTREE_INDEX_TYPE "cgin"#define DEFAULT_USTORE_INDEX_TYPE "ubtree"

普通表索引

DefineIndex函式

DefineIndex為建立索引主入口函式。通常建立索引以Share鎖鎖定表，允許併發查詢，但禁上對錶進行修改。如果建立索引時指定關鍵字CONCURRENTLY以不阻塞DML的方式建立索引，即允許讀取和更新表，以ShareUpdateExclusiveLock鎖鎖定表

    lockmode = concurrent ? ShareUpdateExclusiveLock : ShareLock;
    rel = heap_open(relationId, lockmode);

如果沒有指定索引名，ChooseIndexName根據規則生成索引名

    /*
     * Select name for index if caller didn't specify.
     */
    indexRelationName = stmt->idxname;
    if (indexRelationName == NULL) {
        indexRelationName = ChooseIndexName(RelationGetRelationName(rel),
            namespaceId,
            indexColNames,
            stmt->excludeOpNames,
            stmt->primary,
            stmt->isconstraint);

為index_create函式構造引數IndexInfo結構體

    /*
     * Prepare arguments for index_create, primarily an IndexInfo structure.
     * Note that ii_Predicate must be in implicit-AND format.
     */
    indexInfo = makeNode(IndexInfo);

Index_create函式建立索引

    /*
     * Make the catalog entries for the index, including constraints. Then, if
     * not skip_build || concurrent, actually build the index.
     */indexRelationId = index_create(rel,
……

關閉表並返回索引表id

    heap_close(rel, NoLock);
    return indexRelationId;

Index_create函式

開啟系統表pg_class

    pg_class = heap_open(RelationRelationId, RowExclusiveLock);

heap_create建立relcache和索引物理檔案

    /*
     * create the index relation's relcache entry and physical disk file. (If
     * we fail further down, it's the smgr's responsibility to remove the disk
     * file again.)
     */
    StorageType storage_type = RelationGetStorageType(heapRelation);
    indexRelation = heap_create(indexRelationName, namespaceId, tableSpaceId, indexRelationId, relFileNode,
        RELATION_CREATE_BUCKET(heapRelation) ? heapRelation->rd_bucketoid : InvalidOid, indexTupDesc, relKind,
        relpersistence, isLocalPart, false, shared_relation, mapped_relation, allow_system_table_mods,
        REL_CMPRS_NOT_SUPPORT, (Datum)reloptions, heapRelation->rd_rel->relowner, skip_create_storage,
        isUstore ? TAM_USTORE : TAM_HEAP, /* XXX: Index tables are by default HEAP Table Type */
        relindexsplit, storage_type, extra->crossBucket, accessMethodObjectId);

將索引表元資訊存入系統表pg_class

    /*
     * store index's pg_class entry
     */
    InsertPgClassTuple(
        pg_class, indexRelation, RelationGetRelid(indexRelation), (Datum)0, reloptions, relKind, NULL);    /* done with pg_class */
    heap_close(pg_class, RowExclusiveLock);

將索引表元資訊存入系統表pg_index

      UpdateIndexRelation(indexRelationId,
        heapRelationId,
        indexInfo,
……

Index_build建立索引

    } else if (extra && (!extra->isPartitionedIndex || extra->isGlobalPartitionedIndex)) {        /* support regular index or GLOBAL partition index */
        index_build(heapRelation, NULL, indexRelation, NULL, indexInfo, isprimary, false, PARTITION_TYPE(extra));
    }

index_build

index_build呼叫index_build_storage，如果建立的是btree索引最終呼叫btbuild，如果是hash索引最終呼叫hashbuild，如果是psort則最終呼叫psortbuild，更多索引訪問方法的資訊可檢視系統表pg_am。

        stats = index_build_storage(targetHeapRelation, targetIndexRelation, indexInfo);

static IndexBuildResult* index_build_storage(Relation heapRelation, Relation indexRelation, IndexInfo* indexInfo)
{
    RegProcedure procedure = indexRelation->rd_am->ambuild;
    Assert(RegProcedureIsValid(procedure));
    IndexBuildResult* stats = (IndexBuildResult*)DatumGetPointer(OidFunctionCall3(
        procedure, PointerGetDatum(heapRelation), PointerGetDatum(indexRelation), PointerGetDatum(indexInfo)));
    Assert(PointerIsValid(stats));
    if (RELPERSISTENCE_UNLOGGED == heapRelation->rd_rel->relpersistence) {
        index_build_init_fork(heapRelation, indexRelation);
    }
    return stats;
}

btree索引的procedure為btbuild。

#0  btbuild (fcinfo=0x7fb4f9c63920) at nbtree.cpp:63#1  0x00000000011fc07d in OidFunctionCall3Coll (functionId=338, collation=0, arg1=140415366247440, arg2=140415366237480, arg3=140415402419864) at fmgr.cpp:1857#2  0x0000000000c16b77 in index_build_storage (heapRelation=0x7fb50006b410, indexRelation=0x7fb500068d28, indexInfo=0x7fb5022ea698) at index.cpp:2475#3  0x0000000000c18097 in index_build (heapRelation=0x7fb50006b410, heapPartition=0x0, indexRelation=0x7fb500068d28, indexPartition=0x0, indexInfo=0x7fb5022ea698, isPrimary=false, isreindex=false,
    partitionType=INDEX_CREATE_NONE_PARTITION, parallel=true) at index.cpp:2834

以上函式呼叫棧如下

#0  index_build_storage #1  index_build#2  index_create#3  DefineIndex#4  standard_ProcessUtility #5  gsaudit_ProcessUtility_hook#6  pgaudit_ProcessUtility #7  hypo_utility_hook #8  ProcessUtility #9  PortalRunUtility#10  PortalRun #11  exec_simple_query #12  PostgresMain

分割槽表索引

建立普通表索引語法如下

CREATE [ UNIQUE ] INDEX [ CONCURRENTLY ] [ [schema_name.]index_name ]
    { ON table_name [ USING method ] | [ USING method ] ON table_name }
    ({ { column_name | ( expression ) } [ COLLATE collation ] [ opclass ] [ ASC | DESC ] [ NULLS { FIRST | LAST } ] }[, ...] )
    [ index_option ]
    [ WHERE predicate ];

建立分割槽表索引語法

CREATE [ UNIQUE ] INDEX [ [schema_name.]index_name ]
    { ON table_name [ USING method ] | [ USING method ] ON table_name }
    ( {{ column_name | ( expression ) } [ COLLATE collation ] [ opclass ] [ ASC | DESC ] [ NULLS LAST ] }[, ...] )
    [ LOCAL [ ( { PARTITION index_partition_name [ TABLESPACE index_partition_tablespace ] } [, ...] ) ] | GLOBAL ]
    [ index_option ]

兩者執行流程基本一致，分割槽表索引在DefineIndex中是遍歷每個分割槽呼叫partition_index_create。