位元影像計算（roaringbitmap） - ApsaraDB RDS

RDS PostgreSQL提供roaringbitmap外掛程式，可以使用位元影像計算功能，提高查詢效能。

前提條件

執行個體為RDS PostgreSQL 12或以上版本。

背景資訊

Roaring Bitmap演算法是將32位的INT類型資料劃分為2¹⁶個資料區塊（Chunk），每一個資料區塊對應整數的高16位，並使用一個容器（Container）來存放一個數值的低16位。Roaring Bitmap將這些容器儲存在一個動態數組中，作為一級索引。容器使用兩種不同的結構：數組容器（Array Container）和位元影像容器（Bitmap Container）。數組容器存放稀疏的資料，位元影像容器存放稠密的資料。如果一個容器裡面的整數數量小於4096，就用數組容器來儲存值。若大於4096，就用位元影像容器來儲存值。

採用這種儲存結構，Roaring Bitmap可以快速檢索一個特定的值。在做位元影像計算（AND、OR、XOR）時，Roaring Bitmap提供了相應的演算法來高效地實現在兩種容器之間的運算。使得Roaring Bitmap無論在儲存和計算效能上都表現優秀。

注意事項

為確保外掛程式的穩定性，建議升級到最新核心小版本。

說明如需升級核心小版本，請參見升級核心小版本。

操作步驟

建立外掛程式。樣本如下：
```
CREATE EXTENSION roaringbitmap;
```
建立帶有RoaringBitmap資料類型的表。樣本如下：
```
CREATE TABLE t1 (id integer, bitmap roaringbitmap);
```

使用rb_build函數插入roaringbitmap的資料。樣本如下：

--數組位置對應的BIT值為1
INSERT INTO t1 SELECT 1,RB_BUILD(ARRAY[1,2,3,4,5,6,7,8,9,200]);
--將輸入的多條記錄的值對應位置的BIT值設定為1，最後彙總為一個roaringbitmap  
INSERT INTO t1 SELECT 2,RB_BUILD_AGG(e) FROM GENERATE_SERIES(1,100) e;

進行Bitmap計算（OR、AND、XOR、ANDNOT）。樣本如下：

SELECT RB_OR(a.bitmap,b.bitmap) FROM (SELECT bitmap FROM t1 WHERE id = 1) AS a,(SELECT bitmap FROM t1 WHERE id = 2) AS b;

進行Bitmap彙總計算（OR、AND、XOR、BUILD），並產生新的roaringbitmap類型。樣本如下：

SELECT RB_OR_AGG(bitmap) FROM t1;
SELECT RB_AND_AGG(bitmap) FROM t1;
SELECT RB_XOR_AGG(bitmap) FROM t1;
SELECT RB_BUILD_AGG(e) FROM GENERATE_SERIES(1,100) e;

統計基數（Cardinality），即統計roaringbitmap中包含多少個位置為1的BIT位。樣本如下：
```
SELECT RB_CARDINALITY(bitmap) FROM t1;
```
從roaringbitmap中返回位置為1的BIT下標（即位置值）。樣本如下：
```
SELECT RB_ITERATE(bitmap) FROM t1 WHERE id = 1;
```

Bitmap函數列表

函數名	輸入	輸出	描述	樣本
rb_build	integer[]	roaringbitmap	通過數組建立一個Bitmap。	`rb_build('{1,2,3,4,5}')`
rb_and	roaringbitmap，roaringbitmap	roaringbitmap	And計算。	`rb_and(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))`
rb_or	roaringbitmap，roaringbitmap	roaringbitmap	Or計算。	`rb_or(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))`
rb_xor	roaringbitmap，roaringbitmap	roaringbitmap	Xor計算。	`rb_xor(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))`
rb_andnot	roaringbitmap，roaringbitmap	roaringbitmap	AndNot計算。	`rb_andnot(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))`
rb_cardinality	roaringbitmap	integer	統計基數。	`rb_cardinality(rb_build('{1,2,3,4,5}'))`
rb_and_cardinality	roaringbitmap，roaringbitmap	integer	And計算並返回基數。	`rb_and_cardinality(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))`
rb_or_cardinality	roaringbitmap，roaringbitmap	integer	Or計算並返回基數。	`rb_or_cardinality(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))`
rb_xor_cardinality	roaringbitmap，roaringbitmap	integer	Xor計算並返回基數。	`rb_xor_cardinality(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))`
rb_andnot_cardinality	roaringbitmap，roaringbitmap	integer	AndNot計算並返回基數。	`rb_andnot_cardinality(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))`
rb_is_empty	roaringbitmap	boolean	判斷是否為空白的Bitmap。	`rb_is_empty(rb_build('{1,2,3,4,5}'))`
rb_equals	roaringbitmap，roaringbitmap	boolean	判斷兩個Bitmap是否相等。	`rb_equals(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))`
rb_intersect	roaringbitmap，roaringbitmap	boolean	判斷兩個Bitmap是否相交。	`rb_intersect(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))`
rb_remove	roaringbitmap,integer	roaringbitmap	從Bitmap移除特定的Offset。	`rb_remove(rb_build('{1,2,3}'),3)`
rb_flip	roaringbitmap,integer,integer	roaringbitmap	翻轉Bitmap中特定的Offset段。	`rb_flip(rb_build('{1,2,3}'),2,3)`
rb_minimum	roaringbitmap	integer	返回Bitmap中最小的Offset，如果Bitmap為空白則返回-1。	`rb_minimum(rb_build('{1,2,3}'))`
rb_maximum	roaringbitmap	integer	返回Bitmap中最大的Offset，如果Bitmap為空白則返回0。	`rb_maximum(rb_build('{1,2,3}'))`
rb_rank	roaringbitmap,integer	integer	返回Bitmap中小於等於指定Offset的基數。	`rb_rank(rb_build('{1,2,3}'),3)`
rb_iterate	roaringbitmap	setof integer	返回Offset List。	`rb_iterate(rb_build('{1,2,3}'))`

Bitmap彙總函式列表

彙總函式名	輸入	輸出	描述	樣本
rb_build_agg	integer	roaringbitmap	將Offset彙總成bitmap。	`rb_build_agg(1)`
rb_or_agg	roaringbitmap	roaringbitmap	Or 彙總計算。	`rb_or_agg(rb_build('{1,2,3}'))`
rb_and_agg	roaringbitmap	roaringbitmap	And 彙總計算。	`rb_and_agg(rb_build('{1,2,3}'))`
rb_xor_agg	roaringbitmap	roaringbitmap	Xor 彙總計算。	`rb_xor_agg(rb_build('{1,2,3}'))`
rb_or_cardinality_agg	roaringbitmap	integer	Or 彙總計算並返回其基數。	`rb_or_cardinality_agg(rb_build('{1,2,3}'))`
rb_and_cardinality_agg	roaringbitmap	integer	And 彙總計算並返回其基數。	`rb_and_cardinality_agg(rb_build('{1,2,3}'))`
rb_xor_cardinality_agg	roaringbitmap	integer	Xor 彙總計算並返回其基數。	`rb_xor_cardinality_agg(rb_build('{1,2,3}'))`