开源OLAP数据库Doris索引： 前缀索引
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词家小生
2021-07-06 18:43:03
开源OLAP数据库Doris索引：前缀索引
一、定义与原理
前缀索引是Apache Doris中一种基于排序键（Sort Key）构建的稀疏索引。在Doris中，数据按照指定的一个或多个列进行排序存储，这些列被称为排序键。前缀索引则基于这些排序键的前几个字节（或字符）构建，用于加速查询过程。
具体来说，Doris将表中的行按照排序键进行排序，并每间隔一定数量的行记录一个索引项。这个索引项包含了当前数据块中第一行数据的排序列前缀（长度不超过36字节），以及该数据块的起始行号。由于前缀索引相对较小，可以全量加载到内存中，从而快速定位到目标数据块，减少磁盘I/O操作，提升查询效率。
二、使用场景
前缀索引主要适用于以下场景：
- 等值查询：当查询条件为前缀索引的前缀时，可以极大地加快查询速度。
- 范围查询：前缀索引同样可以加速范围查询，通过缩小查找范围来提高查询效率。
需要注意的是，由于一个表的Key定义是唯一的，因此一个表只有一种前缀索引。对于使用非前缀索引列作为查询条件的查询，可能需要考虑其他加速手段，如创建倒排索引或物化视图。
三、实现机制
Doris的前缀索引实现机制如下：
- 排序存储：首先，Doris将所有行按照指定的Key字段进行排序存储。
- 稀疏索引：然后，Doris每间隔固定数量的行记录一个索引项，这个索引项包含了当前数据块中第一行数据的排序列前缀和起始行号。
- 内存缓存：由于前缀索引较小，可以全量加载到内存中，从而快速定位到目标数据块。
- 查询加速：在查询时，Doris首先通过前缀索引快速定位到目标数据块，然后只扫描该数据块中的行，从而大大降低了搜索的复杂度。
四、使用示例
假设有一个表，其排序列为以下五列：
- user_id (BIGINT, 8 Bytes)
- age (INT, 4 Bytes)
- message (VARCHAR(100), 前缀20 Bytes)
- max_dwell_time (DATETIME)
- min_dwell_time (DATETIME)
那么，该表的前缀索引为：user_id(8 Bytes) + age(4 Bytes) + message(prefix 20 Bytes)。当查询条件为user_id和age时，可以极大地加快查询速度。
五、注意事项
- VARCHAR类型处理：当遇到VARCHAR类型时，前缀索引会直接截断。如果第一列即为VARCHAR，那么即使没有达到36字节，也会直接截断，后面的列不再加入前缀索引。
- 列顺序选择：在建表时，正确选择列顺序可以极大地提高查询效率。因此，建议将查询条件中常用的列放在前面。
- 倒排索引与物化视图：对于非前缀索引列的查询加速，可以考虑创建倒排索引或物化视图。
六、图片展示
以下图片展示了Doris前缀索引的实现机制：
通过以上图片，可以更加直观地理解Doris前缀索引的实现机制和查询加速过程。
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