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oracle rowed,oracle bitmap索引内部揭密，欢迎补充

發布時間：2024/7/23 编程问答 26 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 oracle rowed,oracle bitmap索引内部揭密，欢迎补充小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

位圖(bitmap)索引是另外一種索引類型，它的組織形式與B樹索引相同，也是一棵平衡樹。與B樹索引的區別在于葉子節點里存放索引條目的方式不同。從前面我們知道，B樹索引的葉子節點里，對于表里的每個數據行，如果被索引列的值不為空的，則會為該記錄行在葉子節點里維護一個對應的索引條目。

而位圖索引則不是這樣，其葉子節點里存放的索引條目如下圖所示。

假設某個表T里所有的記錄在列C1上只具有三個值：01、02和03。在表T的C1列上創建位圖索引以后，則葉子節點的內容如圖9-14所示。可以看到，位圖索引只有三個索引條目，也就是每個C1列的值對應一個索引條目。位圖索引條目上還包含表里第一條記錄所對應的ROWID以及最后一條記錄所對應的ROWID。索引條目的最后一部分則是由多個bit位所組成的bitmap，每個bit位就對應一條記錄。

圖1.JPG (28.68 KB, 下載次數: 12)

2008-6-10 16:37 上傳

位圖索引的結構

當發出where c1='01'這樣的SQL語句時，oracle會去搜索01所在的索引條目，然后掃描該索引條目中的bitmap里所有的bit位。第一個bit位為1，則說明第一條記錄上的C1值為01，于是返回第一條記錄所在的ROWID(根據該索引條目里記錄的start ROWID加上行號得到該記錄所在的ROWID)。第二個bit位為0，則說明第二條記錄上的C1值不為01，依此類推。另外，如果索引列為空，也會在位圖索引里記錄，也就是將對應的bit位設置為0即可。

如果索引列上不同值的個數比較少的時候，比如對于性別列(男或女)等，則使用位圖索引會比較好，因為它對空間的占用非常少(因為都是用bit位來表示表里的數據行)，從而在掃描索引的時候，掃描的索引塊的個數也比較少。可以試想一下，如果在列的不同值非常多的列上，比如主鍵列上，創建位圖索引，則產生的索引條目就等于表里記錄的條數，同時每個索引條目里的bitmap里，只有一個1，其它都是0。這樣還不如B樹索引的效率高。

如果被索引的列經常被更新的話，則不適合使用位圖索引。因為當更新位圖所在的列時，由于要在不同的索引條目之間修改bit位，比如將第一條記錄從01變為02，則必須將01所在的索引條目的第一個bit位改為0，再將02所在的索引條目的第一個bit位改為1。因此，在更新索引條目的過程中，會鎖定位圖索引里多個索引條目。也就是同時只能有一個用戶能夠更新表T，從而降低了并發性。

位圖索引比較適合用在數據倉庫系統里，不適合用在OLTP系統里。

[php]

SQL> create table t_bitmap_test as

2??select rownum as id,trunc(dbms_random.value(1,4)) as bitcol

3??from dba_objects where rownum<=20;

SQL> select * from t_bitmap_test;

ID? ???BITCOL

---------- ----------

1? ?? ?? ? 3

2? ?? ?? ? 2

3? ?? ?? ? 1

4? ?? ?? ? 3

5? ?? ?? ? 3

6? ?? ?? ? 1

7? ?? ?? ? 1

8? ?? ?? ? 2

9? ?? ?? ? 3

10? ?? ?? ? 2

11? ?? ?? ? 3

12? ?? ?? ? 1

13? ?? ?? ? 1

14? ?? ?? ? 3

15? ?? ?? ? 2

16? ?? ?? ? 2

17? ?? ?? ? 3

18? ?? ?? ? 2

19? ?? ?? ? 1

20? ?? ?? ? 3

SQL> connect hr/hr

已連接。

SQL> alter session set events '10608 trace name context forever, level 10';

會話已更改。

SQL> create bitmap index idx_t_bitmap_test on t_bitmap_test(bitcol);

索引已創建。

SQL> alter session set events '10608 trace name context off';

會話已更改。

SQL> select object_id from user_objects where object_name='IDX_T_BITMAP_TEST';

OBJECT_ID

----------

24499

SQL> alter session set events 'immediate trace name TREEDUMP level 24499';

會話已更改。

_______________

[/php]

10608事件用來跟蹤創建bitmap索引的過程。

而TREEDUMP則用來轉儲索引的樹狀結構。

打開轉儲出來的文件：

*** SESSION ID

7.13) 2008-06-10 14:33:46.000

qerbiARwo: bitmap size is 8168

qerbiIPI default pctfree=10

qerbiIPI length=0

qerbiAllocate pfree=127 space=8168

qerbiStart first start

qerbiRop: rid=00c01ce4.0000, new=Y , key: (2):??c1 04

qerbiCmpSz notfound pctfree=10

qerbiCmpSz adjblksize=7351 length=0

qerbiRop keysize=4 maxbm=3531

kdibcoinit(3116714): srid=00c01ce4.0000

qerbiRop: rid=00c01ce4.0001, new=Y , key: (2):??c1 03

kdibcoinit(3116698): srid=00c01ce4.0001

qerbiRop: rid=00c01ce4.0002, new=Y , key: (2):??c1 02

kdibcoinit(311661c): srid=00c01ce4.0002

qerbiRop: rid=00c01ce4.0003, new=N, key: (2):??c1 04

qerbiRop: rid=00c01ce4.0004, new=N, key: (2):??c1 04

qerbiRop: rid=00c01ce4.0005, new=N, key: (2):??c1 02

qerbiRop: rid=00c01ce4.0006, new=N, key: (2):??c1 02

qerbiRop: rid=00c01ce4.0007, new=N, key: (2):??c1 03

qerbiRop: rid=00c01ce4.0008, new=N, key: (2):??c1 04

qerbiRop: rid=00c01ce4.0009, new=N, key: (2):??c1 03

qerbiRop: rid=00c01ce4.000a, new=N, key: (2):??c1 04

qerbiRop: rid=00c01ce4.000b, new=N, key: (2):??c1 02

qerbiRop: rid=00c01ce4.000c, new=N, key: (2):??c1 02

qerbiRop: rid=00c01ce4.000d, new=N, key: (2):??c1 04

qerbiRop: rid=00c01ce4.000e, new=N, key: (2):??c1 03

qerbiRop: rid=00c01ce4.000f, new=N, key: (2):??c1 03

qerbiRop: rid=00c01ce4.0010, new=N, key: (2):??c1 04

qerbiRop: rid=00c01ce4.0011, new=N, key: (2):??c1 03

qerbiRop: rid=00c01ce4.0012, new=N, key: (2):??c1 02

qerbiRop: rid=00c01ce4.0013, new=N, key: (2):??c1 04

kdibcoend(3116714): erid=00c01ce4.0017status=3

qerbiCon: key: (2):??c1 04

srid=00c01ce4.0 erid=00c01ce4.17 bitmap: (4):??ca 19 25 09

kdibcoend(3116698): erid=00c01ce4.0017status=3

qerbiCon: key: (2):??c1 03

srid=00c01ce4.0 erid=00c01ce4.17 bitmap: (4):??ca 82 c2 02

kdibcoend(311661c): erid=00c01ce4.0017status=3

qerbiCon: key: (2):??c1 02

srid=00c01ce4.0 erid=00c01ce4.17 bitmap: (4):??ca 64 18 04

這一段是創建bitmap索引的過程。我們先把被索引的列的值換算成十六進制：

[php]

SQL> select dump(3),dump(2),dump(1) from dual;

DUMP(3)? ?? ?? ?? ?DUMP(2)? ?? ?? ?? ?DUMP(1)

------------------ ------------------ ------------------

Typ=2 Len=2: 193,4 Typ=2 Len=2: 193,3 Typ=2 Len=2: 193,2_______________[/php]

4、3、2對應的十六進制則是04、03、02。也就是上面轉儲部分顯示的key部分的鍵值。

可以看到，oracle在創建bitmap索引時，先從第一條記錄開始掃描，取出第一條記錄的鍵值(bitcol=3)，也就是“qerbiRop: rid=00c01ce4.0000, new=Y , key: (2):??c1 04”。new=Y說明這是一個新的鍵值，因此會對應到一個索引條目。掃描第二條記錄時，發現bitcol=2，該鍵值也是一個新的鍵值，因此產生一個新的索引條目，對應“qerbiRop: rid=00c01ce4.0001, new=Y , key: (2):??c1 03”。掃描到第三條記錄時，發現bitcol=1，該鍵值也是一個新的鍵值，因此產生第三個索引條目，對應“qerbiRop: rid=00c01ce4.0002, new=Y , key: (2):??c1 02”。

接下來掃描到的記錄所對應的bitcol的值都是1、2、3中的一個，因此都不會產生新的索引條目，因此它們的new都為N。

然后掃描完表里的所有記錄以后，開始創建bitmap索引條目，也就是下面的部分：

qerbiCon: key: (2):??c1 04

srid=00c01ce4.0 erid=00c01ce4.17 bitmap: (4):??ca 19 25 09

kdibcoend(3116698): erid=00c01ce4.0017status=3

qerbiCon: key: (2):??c1 03

srid=00c01ce4.0 erid=00c01ce4.17 bitmap: (4):??ca 82 c2 02

kdibcoend(311661c): erid=00c01ce4.0017status=3

qerbiCon: key: (2):??c1 02

srid=00c01ce4.0 erid=00c01ce4.17 bitmap: (4):??ca 64 18 04

這里的srid表示start rowid，erid表示end rowid。

可以看到總共產生了3個索引條目，其key分別為：04、03、02。

這3個索引條目的start rowid和end rowid的格式分兩部分，中間用點隔開，點左邊的表示文件號(從左邊第一個字節開始的4個字節表示)和數據塊號(從左邊第五個字節開始的4個字節表示)，點右邊表示數據塊里的行號。這里的顯示可以看到，這20條記錄都位于相同的數據塊里。這里的00c0表示文件號：

[php]

SQL> select sys.pkg_number_trans.f_hex_to_dec('c')/4 file# FROM dual;

FILE#

----------

SQL> select sys.pkg_number_trans.f_hex_to_dec('1ce4') as blk# FROM dual;

BLK#

----------------------

7396_______________[/php]

因此這20條記錄在3號數據文件的7396號數據塊里。我們可以使用dbms_rowid來驗證。

[php]

SQL> select distinct dbms_rowid.rowid_relative_fno(rowid) as file#,

2??dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) as block#

3??from t_bitmap_test;

FILE#? ???BLOCK#

---------- ----------

3? ? 7396_______________[/php]

可以看到，完全符合。

每個索引條目的“bitmap : (4)”部分表示的也就是前面說到的bit位了，由1、0組成。

按照前面bitmap的理論，這20條記錄所對應的三個索引條目的bitmap的樣子應該為：

[php]

Key_value? ? start_rowid? ? end_rowid? ?? ?理論上的bitmap? ?? ?? ?轉儲文件的bitmap

1? ?? ?? ? 00c01ce4.0? ? 00c01ce4.0017? ?00100110000110000010??ca 64 18 04

2? ?? ?? ? 00c01ce4.0? ? 00c01ce4.0017? ?01000001010000110100??ca 82 c2 02

3? ?? ?? ? 00c01ce4.0? ? 00c01ce4.0017? ?10011000101001001001??ca 19 25 09_______________[/php]

轉儲文件里的bitmap如何對應到bit位呢？首先第一個字節的ca可以不考慮，暫時不知道第一個字節是什么意思。只考慮后三個字節。比如對于key_value=3來說，19，25，09對應的二進制為：

[php]

SQL> col c1 format a10

SQL> col c2 format a10

SQL> col c3 format a10

SQL> select sys.pkg_number_trans.f_hex_to_bin(19) as c1,

2??sys.pkg_number_trans.f_hex_to_bin(25) as c2,

3??sys.pkg_number_trans.f_hex_to_bin(09) as c3 from dual;

C1? ?? ?? ?C2? ?? ?? ?C3

---------- ---------- ----------

11001? ?? ?100101? ???1001_______________[/php]

其中不足8位的前面用0補齊，因此，C1=00011001，C2=00100101，C3=00001001

在二進制里，每個應該倒過來，從右到左排列，因此為：

[php]

C3? ?? ?? ?C2? ?? ???C1

00001001? ?00100101? ?00011001_______________[/php]

然后將它們組織為一個由多個bit位組成的bitmap的話，仍然從右到左，依次取出每個bit位，于是我們有：100110001010010010010000。我們可以把這個bit串與理論上的bitmap比較一下：

100110001010010010010000

10011000101001001001

很明顯，除了最后多出來的4個0以外，其余部分完全一致。而最后多出的0并不影響這個索引條目的使用。

類似的，我們可以使用相同的方法來依次驗證另外兩個鍵值，都是符合理論值的。

數據都在一個數據塊里的情況比較容易理解。如果被索引的數據分布在多個數據塊里呢？

經常會有人問到，只記錄start rowid和end rowid，如果被索引的記錄分布在多個數據塊里，那么oracle如何根據start rowed來找到bitmap里的bit=1所對應的記錄的rowid呢？

創建一個表：

[php]

SQL> create table t_bitmap_2(id number,bitcol char(2000));

insert into t_bitmap_2 values(1,'A');

insert into t_bitmap_2 values(2,'A');

insert into t_bitmap_2 values(3,'A');

insert into t_bitmap_2 values(4,'B');

insert into t_bitmap_2 values(5,'A');

insert into t_bitmap_2 values(6,'A');

insert into t_bitmap_2 values(7,'B');

insert into t_bitmap_2 values(8,'A');

insert into t_bitmap_2 values(9,'A');

insert into t_bitmap_2 values(10,'B');

insert into t_bitmap_2 values(11,'B');

insert into t_bitmap_2 values(12,'B');

insert into t_bitmap_2 values(13,'B');

insert into t_bitmap_2 values(14,'B');

insert into t_bitmap_2 values(15,'B');

COMMIT;_______________[/php]

獲得這15條記錄所在的數據塊號：

[php]

SQL> select distinct dbms_rowid.rowid_relative_fno(rowid) as file#,

2??dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) as block#

3??from t_bitmap_2;

FILE#? ???BLOCK#

---------- ----------

3? ?? ? 7428

3? ?? ? 7429

3? ?? ? 7430

3? ?? ? 7431

3? ?? ? 7432

3? ?? ? 7433_______________[/php]

可以知道，這15條記錄分布在6個數據塊里。

然后跟蹤對于bitcol列上的bitmap索引的創建過程：

[php]

alter session set events '10608 trace name context forever, level 10';

create bitmap index idx_t_bitmap_2 on t_bitmap_2(bitcol);

alter session set events '10608 trace name context off';_______________[/php]

從轉儲出來的文件可以看到，最終形成了兩個索引條目：

……

qerbiCon: key: (2000):

41 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

……

srid=00c01d04.0 erid=00c01d08.7 bitmap: (11):??c8 06 c0 44 f8 b3 01 07 f8 56 06

……

qerbiCon: key: (2000):

42 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

……

srid=00c01d04.0 erid=00c01d09.7 bitmap: (12):??00 f8 56 06 f8 56 07 c0 a1 01 c0 44

*** 2008-06-10 11:21:08.000

很明顯，這里的兩個索引條目的start rowed和end rowed是不相同的。

鍵值為A的索引條目為：

srid=00c01d04.0 erid=00c01d08.7 bitmap: (11):??c8 06 c0 44 f8 b3 01 07 f8 56 06

其數據塊從1d04到1d08，也就是：

[php]

SQL> select sys.pkg_number_trans.f_hex_to_dec('1d04') as s_blk#,

2??sys.pkg_number_trans.f_hex_to_dec('1d08') as e_blk#

3??from dual;

S_BLK#? ???E_BLK#

---------- ----------

7428? ? 7432_______________[/php]

而鍵值B的索引條目為：

srid=00c01d04.0 erid=00c01d09.7 bitmap: (12):??00 f8 56 06 f8 56 07 c0 a1 01 c0 44

其數據塊從1d04到1d09，也就是：

[php]

SQL> select sys.pkg_number_trans.f_hex_to_dec('1d04') as s_blk#,

2??sys.pkg_number_trans.f_hex_to_dec('1d09') as e_blk#

3??from dual;

S_BLK#? ???E_BLK#

---------- ----------

7428? ?? ? 7433_______________[/php]

這個時候，

[php]

SQL> select substr(bitcol,1,1) as bitcol,dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) as block# from t_bitmap_2;

BI? ???BLOCK#

-- ----------

B? ?? ???7428

A? ?? ???7428

A? ?? ???7429

B? ?? ???7429

B? ?? ???7430

A? ?? ???7431

B? ?? ???7432

A? ?? ???7432

B? ?? ???7433_______________[/php]

這時，oracle放了很多的bit來對應這15條記錄，但是oracle如何根據這些bit位來找對應的rowid就猜不出了。還希望各位牛人繼續補充。

[本帖最后由 hanson 于 2008-6-10 17:26 編輯]

總結

以上是生活随笔為你收集整理的oracle rowed,oracle bitmap索引内部揭密，欢迎补充的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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