データ量に負けない！PostgreSQL クエリのパフォーマンスを最大限に引き出すビットマップヒープスキャンの活用

2024-04-10

PostgreSQLにおけるビットマップヒープスキャンの解説

ビットマップヒープスキャンは、以下の手順で実行されます。

ビットマップの作成: テーブルの各行に対して、条件に一致するかどうかを判断し、ビットマップを作成します。
ビットマップの検査: 作成されたビットマップを検査し、条件に一致する行の識別番号 (TID) を取得します。
データの取得: 取得したTIDに基づいて、テーブルから実際のデータを取得します。

ビットマップヒープスキャンの利点と欠点

利点

インデックスを使用しないため、インデックスのメンテナンスコストがかかりません。
テーブル全体をスキャンするため、条件に一致するすべての行を確実に検出できます。

欠点

インデックスを使用しないため、テーブルが大きくなるにつれて処理速度が遅くなります。
特定の条件にのみ効率的に動作し、他の条件では効率が低下する場合があります。

テーブル全体をスキャンする必要がある場合
インデックスが存在しない場合
インデックスを使用するよりも効率的な場合

ビットマップヒープスキャンのパフォーマンスを向上させる方法

テーブルをパーティショニングする
列ストアを使用する
バキュームおよびANALYZEを実行する

ビットマップヒープスキャンのサンプルコード

-- テーブル作成
CREATE TABLE customers (
  id SERIAL PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(255),
  age INTEGER,
  city VARCHAR(255)
);

-- データ挿入
INSERT INTO customers (name, age, city) VALUES
  ('John Doe', 30, 'New York'),
  ('Jane Doe', 25, 'London'),
  ('Peter Smith', 40, 'Paris'),
  ('Mary Johnson', 35, 'Berlin');

-- ビットマップヒープスキャンを使用して、30歳以上の顧客を検索
EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM customers WHERE age >= 30;

-- 結果

実行計画を見ると、Bitmap Heap Scanという処理が使用されていることが分かります。これは、テーブル全体をスキャンし、ageが30歳以上の行を検索していることを意味します。

特定の都市に住む顧客を検索:

EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM customers WHERE city = 'New York';

EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM customers WHERE name LIKE '%Doe%';

ビットマップヒープスキャンは、PostgreSQLにおける重要なクエリ処理の一つです。テーブル全体をスキャンする必要がある場合にのみ使用されますが、インデックスを使用しないため、インデックスのメンテナンスコストがかかりません。

サンプルコードを参考に、ビットマップヒープスキャンの仕組みを理解し、クエリのパフォーマンスを向上させてください。

PostgreSQLにおけるビットマップヒープスキャンの代替方法

インデックスの使用

インデックスは、テーブルの特定の列に基づいてデータの順序を管理するデータ構造です。インデックスを使用することで、テーブル全体をスキャンすることなく、特定の条件に一致する行を効率的に検索できます。

例：

CREATE INDEX idx_age ON customers (age);

EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM customers WHERE age >= 30;

上記の例では、age列にインデックスを作成し、ageが30歳以上の顧客を検索しています。実行計画を見ると、Bitmap Heap Scanではなく、Index Scanという処理が使用されていることが分かります。

パーティショニング

パーティショニングは、テーブルを複数の小さなテーブルに分割する処理です。パーティショニングを使用することで、特定のパーティションのみをスキャンすることで、処理速度を向上させることができます。

CREATE TABLE customers (
  id SERIAL PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(255),
  age INTEGER,
  city VARCHAR(255)
) PARTITION BY RANGE (age);

EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM customers WHERE age >= 30;

上記の例では、age列に基づいてテーブルをパーティショニングしています。ageが30歳以上の顧客を検索する場合、ageが30歳以上のパーティションのみをスキャンすればよいため、処理速度が向上します。

列ストア

列ストアは、テーブルのデータを列ごとに格納するデータフォーマットです。列ストアを使用することで、特定の列のみをスキャンすることで、処理速度を向上させることができます。

CREATE TABLE customers (
  id SERIAL PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(255),
  age INTEGER,
  city VARCHAR(255)
) WITH (orientation = column);

EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM customers WHERE age >= 30;