Быстрый поиск NULL и не-NULL значений в PostgreSQL: индекс

Быстрый ответ

Для ускорения работы с NULL или NON NULL значениями в PostgreSQL рекомендует использовать приводящий к частичности индекс, который позволяет заметно уменьшить его размер и ускорить поиск.

CREATE INDEX idx_non_null ON my_table(my_column) WHERE my_column IS NOT NULL;  -- Ваш запрос превратится в молнию! ⚡

При создании указанного выше индекса его эффективность заметно возрастает, особенно при запросах с условием my_column IS NOT NULL.

Рекомендации по эффективному использованию индексов

Когда применяется частичный индекс?

Частичные индексы демонстрируют себя как неотъемлемый элемент решения задач, где требуется исключить конкретные строки. В той ситуации, когда значения NULL встречаются в таблицах редко, такой подход сокращает размер индекса и увеличивает скорость выполнения запросов.

Селективность – главный аспект эффективности индекса

Селективность индекса, то есть его способность исключать строки, оказывает существенное влияние на эффективность его работы. Высокая селективность наделяет индекс высокой эффективностью. Создание частичного индекса с условием в WHERE увеличивает селективность и для этого критерия, при этом ускоряя обработку запросов.

Соотношение занимаемых ресурсов и скорости обработки

В процессе оценивания нужды в создании индексов, стоит провести анализ “за” и “против”: при использовании дополнительного дискового пространства возможно увеличить производительность и выиграть в скорости обработки запросов. Однако при работе с малыми наборами данных или при использовании значения NULL в редких случаях, производительность может увеличиваться незначительно.

Продвинутые стратегии индексации

Индексирование NULL значений

Для оптимизации обработки запросов, связанных с проверкой на наличие NULL значений, рекомендуется создать специализированный индекс:

CREATE INDEX idx_null ON my_table(my_column) WHERE my_column IS NULL;  -- Эффективность поиска NULL, подобно обонянию трюфеля 🐖

Применение булевых выражений в индексациях

Применение индексации на основе булевых выражений (как IS NULL или IS NOT NULL), увеличивает эффективность обработки запросов, особенно в случаях, когда данный тип фильтрации данных используется часто.

Индексирование больших текстовых полей

При работе с большими текстовыми блоками в строчках использование обычных B-Tree индексов может быть нецелесообразным. В таких случаях можно применять индекс на основе булевого выражения, который занимает меньше места и ускоряет обработку запросов.

Особенности работы с индексами

Нетипичные моменты в работе PostgreSQL

PostgreSQL может не использовать сгенерированный индекс для тех операций, которые противоположны тем, для которых он был создан. Например, индекс с условием colname IS NOT NULL не будет ускорять поиск по условию colname IS NULL.

Питфолы при работе с небольшими наборами данных

Производительности запросов, обеспеченная за счет использования индекса, может не всегда достигаться — влияние на эффект имеет объем данных. Для небольших наборов данных затраты на содержание индекса могут оказаться выше выгоды от ускорения запросов.

Индексирование больших текстовых полей

При работе со столбцами, содержащими большие текстовые данные, можно оптимизировать пространство, создав индекс на хешированную версию столбца:

CREATE INDEX idx_text_col_hash ON my_table((my_column::text)::hash) WHERE my_column IS NOT NULL;  -- Эффективное хранение данных для огромных текстовых полей 💪

Визуализация

Рассмотрим механизм индексации значений NULL и NON NULL на примере игры в "горячо/холодно":

🎯 Это наше поле:
| Ячейка | Сокровище? |
| ------ | ---------- |
| Ячейка 1 |    ✨     |
| Ячейка 2 |    ✨     |
| Ячейка 3 |    ✨     |
| Ячейка 4 | (пусто)   |
| Ячейка 5 |    ✨     |

Теперь воспользуемся индексом, как индикатором, который указывает только на ячейки без "сокровищ":

🎯 Поле с 'NULL-индексом':
| Ячейка | Сокровище? | Индикатор (🚨) |
| ------ | ---------- | -------------- |
| Ячейка 1 |    ✨     |                |
| Ячейка 2 |    ✨     |                |
| Ячейка 3 |    ✨     |                |
| Ячейка 4 | (пусто)   |      🚨        |
| Ячейка 5 |    ✨     |                |

Благодаря индексу поиск пустых ячеек становится 🔥 горячим, в то время как игнорирование ячеек с "сокровищами" делается столь же простым, как и в игре в ❄️ холодное/горячее.

Сценарии реальных запросов

Массовые операции и B-Tree индексы

При проведении массовых операций, таких как удаление, B-Tree индексы обеспечивают быстрый обнаружение значений NULL и NON NULL. Это становится особенно заметным при проведении таких операций, как VACUUM, которые могут эффективно пользоваться данными индексов без значительных затрат.

Влияние индексов на планирование запросов

Существующие индексы заметно влияют на стратегию формирования планировщика запросов в PostgreSQL. Индексы, ясно отличающие значения NULL от NON NULL, позволяют планировщику запросов делать более эффективные решения для оптимизации запросов.

Nota bene занимаемое пространство и размеры индекса

Мы должны оставлять на воображение величину индекса по отношению к таблице, так как крупные индексы требуют дополнительных операций ввода-вывода. Это требует осмотрительности и управления индексами, чтобы избежать снижения производительности, особенно при использовании в высоконагруженных базах данных.

Полезные материалы

1. PostgreSQL: Документация: 16: CREATE INDEX — официальная документация PostgreSQL по теме создания индексов.
2. Индексация для NULL – PostgreSQL wiki — детальный разбор процесса индексации значений NULL в PostgreSQL.
3. Роберт Хаас — анализ приоритета сортировки значений NULL и практического использования индексов в PostgreSQL.
4. 6. Обработка VACUUM :: Hironobu SUZUKI @ InterDB — обзор механизма внутреннего функционирования PostgreSQL и взаимодействия индексов с NULL-значениями.