PolarDB：全域二級索引（GSI）

概述

全域二級索引（Global Secondary Index，簡稱GSI）是PolarDB-X中的一項重要特性，相比於本地二級索引，全域二級索引中的資料按照指定的分區方式分布在各個儲存節點上。通過全域二級索引，使用者能夠按需增加分區維度、提供全域唯一約束等。

原理和特性

在分散式資料庫的分區表中，資料被按照建表時指定的分區鍵進行路由和儲存，因此包含分區鍵的查詢可以快速定位到一個具體分區，而其它查詢則需要全分區掃描。對於分散式資料庫而言，全分區掃描除了會增加慢查詢數量降低系統吞吐，還可能導致系統喪失線性擴充能力，因此需要盡量避免全分區掃描。

舉例來說，當查詢語句包含分區鍵時，單個邏輯查詢只會被路由到一個具體分區，假設有N個儲存節點，平均來看1個邏輯查詢給單個儲存節點施加的查詢負載僅為1/N；當查詢語句不含分區鍵時會引起全分區掃描，即單個查詢會被路由到所有分區，平均來看1個邏輯查詢給單個儲存節點施加的查詢負載為1，單個儲存節點的效能上限就是整個分散式資料庫的效能上限，系統失去了線性擴充能力。

PolarDB-X提供了全域二級索引以解決上述問題。在PolarDB-X中，GSI可以視為一個特殊的分區表，它冗餘了主表上的部分列的資料。與普通分區表類似，GSI按照使用者指定的分區規則水平分割為若干個分區，分布在各個儲存節點上。當一個查詢不含主表分區鍵但包含GSI的分區鍵時，PolarDB-X通過先檢索GSI的單個分區，然後回表的方式避免全分區掃描。

PolarDB-X使用分散式交易維護主表和GSI之間資料的強一致。

此外，GSI還支援以下特性：

• 支援線上變更，建立、刪除GSI無需鎖表。

• 使用者可自訂覆蓋列，減少回表操作開銷。

• 支援invisible index。

類型

全域二級索引（Global Secondary Index 簡稱GSI）

全域二級索引可以提供和主表不同的分區方式，當查詢SQL的條件中未包含主表的分區鍵但包含了GSI的分區鍵時，仍可以避免全分區掃描。

比如對於下面的使用者表user_tbl， 如果既希望按照user_id查詢，又希望按照使用者名稱name查詢，就可以建立全域二級索引 g_i_name，在按照使用者名稱name查詢的時候避免全分區掃描。

CREATE TABLE user(
 user_id bigint,
 name varchar(10),
 addr varchar(30),
 GLOBAL INDEX `g_i_name` (name) PARTITION BY HASH(name),
 PRIMARY KEY(user_id)
) PARTITION BY KEY(user_id);

全域唯一索引（Unique Global Secondary Index 簡稱UGSI）

全域唯一索引是特殊的GSI，它不僅有普通GSI的性質，還能實現全域唯一約束。

比如對於下面的使用者表user2，如果要求使用者手機號全域唯一，那麼可以建立一個phone欄位為索引鍵的UGSI。

CREATE TABLE user2(
 user_id bigint,
 phone varchar(20),
 addr varchar(30),
 UNIQUE GLOBAL INDEX `g_i_phone`(phone)  PARTITION BY HASH(phone), 
 PRIMARY KEY(user_id)
) PARTITION BY KEY(user_id);

全域聚簇索引 （Clustered Global Secondary Index 簡稱Clustered GSI）

全域聚簇索引是特殊的GSI，它預設冗餘了主表的全部列（該索引所佔磁碟空間等於主表所佔磁碟空間）。如果既希望避免全分區掃描，又希望避免回表開銷，可以使用全域聚簇索引。

比如對於訂單表order_tbl，希望支援按照user_id或order_id來查詢，且希望避免用user_id查詢訂單時回表，就可以建立一個以user_id為索引鍵的全域聚簇索引cg_i_user。以user_id為條件查詢訂單資訊時，PolarDB-X會將查詢路由到cg_i_user上的一個特定分區，又因為cg_i_user上有主表的所有資料，因此無需回表。

CREATE TABLE order_tbl(
 order_id bigint,
 user_id bigint,
 addr varchar(30),
 info text,
 create_time datetime,
 CLUSTERED INDEX `cg_i_user`(user_id) PARTITION BY HASH(user_id), 
 PRIMARY KEY(order_id)
) PARTITION BY KEY(order_id);

效能

全域索引對讀寫效能的影響，與具體業務情境有比較大關係，本質上是犧牲一部分寫入效能換取讀效能的大幅提升，下面以Sysbench情境為例，展示該情境下GSI對讀寫吞吐的影響。

相關文檔

如何使用全域二級索引

聚簇索引