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    Hologres：BSI函數

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    Hologres：BSI函數

    更新時間：Nov 01, 2024

    本文為您介紹Hologres中BSI（Bit-sliced Index）擴充函數的使用。

    原理介紹

    BSI本質上是對（cid::int, value::bigint）索引值資料的壓縮。下面以表資料為例為您介紹BSI的原理與結構。

    cid

    value（十進位）

    value（二進位）

    1

    3

    0011

    2

    6

    0110

    3

    4

    0100

    4

    10

    1010

    5

    7

    0111

    6

    NULL

    -

    表中包含cid和value列。其中，value的最大值為10，即二進位最大位元為4位，因此將所有value的二進位值補充為4位。然後對位元據從低位向高位遍曆，記錄每位值為1時對應的cid數組的roaringbitmap，形成位切片索引Bit-sliced Index（BSI）。上表資料最終建立了如下切片索引：

    • slice 0：roaringbitmap '{1,5}'

    • slice 1：roaringbitmap '{1,2,4,5}'

    • slice 2：roaringbitmap '{2,3,5}'

    • slice 3：roaringbitmap '{4}'

    此外，BSI中還會儲存如下資訊：

    • Existence bitmap（ebm）：儲存cid數組（值非空）的roaringbitmap，本樣本中為roaringbitmap '{1,2,3,4,5}'。

    • max：value的最大值，本樣本為10。

    • min：value的最小值，本樣本為3。

    • bitCount：value的二進位位元，本樣本為4。

    基於上述原理與樣本，如果已經通過RoaringBitmap進行位元影像計算，得到某個人群圈選結果為crowd='{1,3,5}'，通過BSI即可繼續針對value的高效計算，快速得到結果。比如：

    • 計算圈選的人群對應的value之和：rb_and_cardinality(crowd, slice0) * 20 + ... + rb_and_cardinality(crowd, slice3) * 23 = 14

    • 計算圈選的人群對應的value的Top 2：

      crowd & slice3 = NULL
crowd & slice2 = {3,5}		-- top2為{3,5}
{3,5} & slice1 = {5}		-- top1為{5}

    通過BSI演算法，對索引值資料進行壓縮儲存，可以將cid的RoaringBitmap計算與value的計算完美結合，有效提升使用者Portrait analysis情境下“屬性標籤”與“行為標籤”結合的計算效率。基於BSI函數的使用者Portrait analysis方案請參見Portrait analysis - BSI最佳化方案（Beta）。

    使用限制

    • 僅Hologres V2.1版本起支援BSI函數，如果您的執行個體版本為V2.1以下版本，請先升級執行個體版本，詳情請參見執行個體升級。

    • BSI函數中的各個值僅支援正整數（1 ~ 231-1），不支援0和負數。

    • 需要Superuser執行以下語句開啟兩個Extension。建立Extension是DB層級，一個DB只需要開啟一次即可。

      --建立extension。建立bsi需要先建立roaringbitmap
CREATE EXTENSION roaringbitmap;
CREATE EXTENSION bsi;

--刪除extension
DROP EXTENSION roaringbitmap;
DROP EXTENSION bsi;
      重要

      不推薦使用DROP EXTENSION <extension_name> CASCADE;命令級聯卸載Extension。CASCADE（級聯）刪除命令不僅會刪除指定擴充本身，還會一併清除擴充資料（例如PostGIS資料、RoaringBitmap資料、Proxima資料、Binlog資料、BSI資料等）以及依賴該擴充的對象（包括中繼資料、表、視圖、Server資料等）。

    函數列表

    BSI建構函式

    函數名

    輸入

    輸出

    描述

    樣本

    返回結果

    bsi_build

    integer[], bigint[]

    bsi

    通過兩個一維資料建立一個BSI。

    SELECT bsi_iterate(bsi_build('{1,2,3}','{2,4,6}'));
    {1,2}
{2,4}
{3,6}

    bsi_add_value

    bsi, integer, bigint

    bsi

    為BSI增加一個索引值對。

    SELECT bsi_iterate(bsi_add_value(bsi_build('{1,2,3}','{2,4,6}'),4,8));
    {1,2}
{2,4}
{3,6}
{4,8}

    BSI展開函數

    函數名

    輸入

    輸出

    描述

    樣本

    返回結果

    bsi_iterate

    bsi

    set of integer[]

    將BSI按索引值展開。

    SELECT bsi_iterate(bsi_build('{1,2,3}','{2,4,6}'));
    {1,2}
{2,4}
{3,6}

    bsi_show

    bsi/bytea, integer

    text

    將BSI按索引值展開，並展示前integer個索引值對。

    SELECT bsi_show(bsi_build('{1,2,3}','{2,4,6}'),2);
    1=2,2=4...left 1

    BSI查詢函數

    函數名

    輸入

    輸出

    描述

    樣本

    返回結果

    bsi_ebm

    bsi/bytea

    roaringbitmap

    查詢BSI的ebm數組的roaringbitmap。

    SELECT rb_to_array(bsi_ebm(bsi_build('{1,2,3}','{2,4,6}')));
    {1,2,3}

    bsi_eq

    bsi, bigint [, bytea]

    roaringbitmap

    查詢BSI value等於bigint的部分，返回對應ebm數組的roaringbitmap。

    如果有第三入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再進行比較查詢。

    SELECT rb_to_array(bsi_eq(bsi_build('{1,2,3,4}','{2,4,4,8}'),4));
    {2,3}

    bsi_filter

    bsi/bytea, bytea

    bsi

    查詢BSI的ebm和指定bytea的交集部分，返回新的BSI。

    SELECT bsi_iterate(bsi_filter(bsi_build('{1,2,3}','{2,4,6}'),rb_build('{1,2}')));
    {1,2}
{2,4}

    bsi_ge

    bsi, bigint [, bytea]

    roaringbitmap

    查詢BSI的value大於等於bigint的部分，返回對應ebm組成的roaringbitmap。

    如果有第三入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再進行比較查詢。

    SELECT rb_to_array(bsi_ge(bsi_build('{1,2,3,4}','{2,4,4,8}'),4));
    {2,3,4}

    bsi_gt

    bsi, bigint [, bytea]

    roaringbitmap

    查詢BSI的value大於bigint的部分，返回對應ebm組成的roaringbitmap。

    如果有第三入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再進行比較查詢。

    SELECT rb_to_array(bsi_gt(bsi_build('{1,2,3,4}','{2,4,4,8}'),4));
    {4}

    bsi_le

    bsi, bigint [, bytea]

    roaringbitmap

    查詢BSI的value小於等於bigint的部分，返回對應ebm組成的roaringbitmap。

    如果有第三入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再進行比較查詢。

    SELECT rb_to_array(bsi_le(bsi_build('{1,2,3,4}','{2,4,4,8}'),4));
    {1,2,3}

    bsi_lt

    bsi, bigint [, bytea]

    roaringbitmap

    查詢BSI的value小於bigint的部分，返回對應ebm組成的roaringbitmap。

    如果有第三入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再進行比較查詢。

    SELECT rb_to_array(bsi_lt(bsi_build('{1,2,3,4}','{2,4,4,8}'),4));
    {1}

    bsi_neq

    bsi, bigint [, bytea]

    roaringbitmap

    查詢BSI的value不等於bigint的部分，返回對應ebm組成的roaringbitmap。

    如果有第三入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再進行比較查詢。

    SELECT rb_to_array(bsi_neq(bsi_build('{1,2,3,4}','{2,4,4,8}'),4));
    {1,4}

    bsi_range

    bsi, bigint, bigint [, bytea]

    roaringbitmap

    查詢BSI的value介於兩個bigint之間（兩端閉區間）的部分，返回對應ebm組成的roaringbitmap。

    如果有第三入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再進行比較查詢。

    SELECT rb_to_array(bsi_range(bsi_build('{1,2,3,4}','{2,4,4,8}'),3,5));
    {2,3}

    bsi_compare

    text, bsi, [bytea,] bigint, bigint

    roaringbitmap

    對BSI進行比較過濾查詢。

    • text定義比較類型，支援LT/LE/GT/GE/EQ/NEQ/RANGE。

    • bytea（可選）用於對bsi進行過濾。

    • bigint定義用於比較的值，僅RANGE比較需要兩個bigint入參。

    SELECT rb_to_array(bsi_compare('RANGE',bsi_build('{1,2,3,4}','{2,4,4,8}'),3,5));
    {2,3}

    BSI彙總分析函數

    函數名

    輸入

    輸出

    描述

    樣本

    返回結果

    bsi_add

    bsi, bsi

    bsi

    將兩個BSI相同ebm對應的value相加，返回新的BSI。

    SELECT bsi_iterate(bsi_add(bsi_build('{1,2,3}','{2,4,6}'),bsi_build('{1,2}','{2,4}')));
    {1,4}
{2,8}
{3,6}

    bsi_add_agg

    bsi

    bsi

    求和彙總計算。

    SELECT bsi_iterate(bsi_add_agg(bsi_build('{1,2,3}','{2,4,6}')));
    {1,2}
{2,4}
{3,6}

    bsi_merge

    bsi, bsi

    bsi

    將兩個BSI合并，要求兩個BSI的ebm沒有交集。

    SELECT bsi_iterate(bsi_merge(bsi_build('{1,2}','{2,4}'),bsi_build('{3,4}','{6,8}')));
    {1,2}
{2,4}
{3,6}
{4,8}

    bsi_merge_agg

    bsi

    bsi

    合并彙總計算，要求BSI的ebm沒有交集。

    SELECT bsi_iterate(bsi_merge_agg(bsi_build('{1,2,3}','{2,4,6}')));
    {1,2}
{2,4}
{3,6}

    bsi_stat

    bigint[], bsi/bytea [, bytea]

    text

    BSI value的分布統計。分布區間根據輸入的邊界值數組切分。

    如果有第三入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再進行分布統計。

    SELECT bsi_stat('{1,3,5}',bsi_build('{1,2,3,4}','{2,4,6,8}'));
    (0,1]=0;(1,3]=1;(3,5]=1;(5,8]=2

    bsi_sum

    bsi/bytea [, bytea]

    bigint[]

    返回BSI value之和sum以及ebm基數cardinality組成的數組。

    如果有第二入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再計算sum與基數。

    SELECT bsi_sum(bsi_build('{1,2,3,4}','{2,4,6,8}'));
    {20,4}

    bsi_topk

    bsi/bytea, [bytea, ] integer

    roaringbitmap

    返回BSI top k個最大value對應的ebm組成的roaringbitmap。

    如果有第二入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再計算top K。

    SELECT rb_to_array(bsi_topk(bsi_build('{1,2,3,4,5}','{2,4,6,8,10}'),3));
    {3,4,5}

    bsi_transpose

    bsi/bytea [, bytea]

    roaringbitmap

    返回BSI的value轉置結果，即去重後組成的roaringbitmap。

    如果有第二入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再計算轉置。

    SELECT rb_to_array(bsi_transpose(bsi_build('{1,2,3,4,5}','{2,4,4,8,8}')));
    {2,4,8}

    bsi_transpose_with_count

    bsi/bytea [, bytea]

    bsi

    將BSI的value轉置並統計次數，返回新的BSI。

    如果有第二入參roaringbitmap類型序列化的bytea，則先查詢BSI的ebm和bytea的交集部分，再計算轉置並統計。

    SELECT bsi_iterate(bsi_transpose_with_count(bsi_build('{1,2,3,4,5}','{2,4,4,8,8}')));
    {2,1}
{4,2}
{8,2}