RDS PostgreSQL提供roaringbitmap插件，可以使用位图计算功能，提高查询性能。

前提条件

实例为RDS PostgreSQL 12或以上版本。

背景信息

Roaring Bitmap算法是将32位的INT类型数据划分为216个数据块（Chunk），每一个数据块对应整数的高16位，并使用一个容器（Container）来存放一个数值的低16位。Roaring Bitmap将这些容器保存在一个动态数组中，作为一级索引。容器使用两种不同的结构：数组容器（Array Container）和位图容器（Bitmap Container）。数组容器存放稀疏的数据，位图容器存放稠密的数据。如果一个容器里面的整数数量小于4096，就用数组容器来存储值。若大于4096，就用位图容器来存储值。

采用这种存储结构，Roaring Bitmap可以快速检索一个特定的值。在做位图计算（AND、OR、XOR）时，Roaring Bitmap提供了相应的算法来高效地实现在两种容器之间的运算。使得Roaring Bitmap无论在存储和计算性能上都表现优秀。

注意事项

为确保插件的稳定性，建议升级到最新内核小版本。
说明 如需升级内核小版本，请参见升级内核小版本。

操作步骤

  1. 创建插件。示例如下：
    CREATE EXTENSION roaringbitmap;
  2. 创建带有RoaringBitmap数据类型的表。示例如下：
    CREATE TABLE t1 (id integer, bitmap roaringbitmap);
  3. 使用rb_build函数插入roaringbitmap的数据。示例如下：
    --数组位置对应的BIT值为1
INSERT INTO t1 SELECT 1,RB_BUILD(ARRAY[1,2,3,4,5,6,7,8,9,200]);
--将输入的多条记录的值对应位置的BIT值设置为1，最后聚合为一个roaringbitmap  
INSERT INTO t1 SELECT 2,RB_BUILD_AGG(e) FROM GENERATE_SERIES(1,100) e;
  4. 进行Bitmap计算（OR、AND、XOR、ANDNOT）。示例如下：
    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;
  5. 进行Bitmap聚合计算（OR、AND、XOR、BUILD），并生成新的roaringbitmap类型。示例如下：
    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;
  6. 统计基数（Cardinality），即统计roaringbitmap中包含多少个位置为1的BIT位。示例如下：
    SELECT RB_CARDINALITY(bitmap) FROM t1;
  7. 从roaringbitmap中返回位置为1的BIT下标（即位置值）。示例如下：
    SELECT RB_ITERATE(bitmap) FROM t1 WHERE id = 1;

Bitmap函数列表

函数名 输入 输出 描述 示例
rb_build integer[] roaringbitmap 通过数组创建一个Bitmap。 
rb_build('{1,2,3,4,5}')
rb_and roaringbitmap，roaringbitmap roaringbitmap And计算。 
rb_and(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))
rb_or roaringbitmap，roaringbitmap roaringbitmap Or计算。 
rb_or(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))
rb_xor roaringbitmap，roaringbitmap roaringbitmap Xor计算。 
rb_xor(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))
rb_andnot roaringbitmap，roaringbitmap roaringbitmap AndNot计算。 
rb_andnot(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))
rb_cardinality roaringbitmap integer 统计基数。 
rb_cardinality(rb_build('{1,2,3,4,5}'))
rb_and_cardinality roaringbitmap，roaringbitmap integer And计算并返回基数。 
rb_and_cardinality(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))
rb_or_cardinality roaringbitmap，roaringbitmap integer Or计算并返回基数。 
rb_or_cardinality(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))
rb_xor_cardinality roaringbitmap，roaringbitmap integer Xor计算并返回基数。 
rb_xor_cardinality(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))
rb_andnot_cardinality roaringbitmap，roaringbitmap integer AndNot计算并返回基数。 
rb_andnot_cardinality(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))
rb_is_empty roaringbitmap boolean 判断是否为空的Bitmap。 
rb_is_empty(rb_build('{1,2,3,4,5}'))
rb_equals roaringbitmap，roaringbitmap boolean 判断两个Bitmap是否相等。 
rb_equals(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))
rb_intersect roaringbitmap，roaringbitmap boolean 判断两个Bitmap是否相交。 
rb_intersect(rb_build('{1,2,3}'),rb_build('{3,4,5}'))
rb_remove roaringbitmap,integer roaringbitmap 从Bitmap移除特定的Offset。 
rb_remove(rb_build('{1,2,3}'),3)
rb_flip roaringbitmap,integer,integer roaringbitmap 翻转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为空则返回-1。 
rb_minimum(rb_build('{1,2,3}'))
rb_maximum roaringbitmap integer 返回Bitmap中最大的Offset，如果Bitmap为空则返回0。 
rb_maximum(rb_build('{1,2,3}'))
rb_rank roaringbitmap,integer integer 返回Bitmap中小于等于指定Offset的基数。 
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聚合函数列表

聚合函数名 输入 输出 描述 示例
rb_build_agg integer roaringbitmap 将Offset聚合成bitmap。 
rb_build_agg(1)
rb_or_agg roaringbitmap roaringbitmap Or 聚合计算。 
rb_or_agg(rb_build('{1,2,3}'))
rb_and_agg roaringbitmap roaringbitmap And 聚合计算。 
rb_and_agg(rb_build('{1,2,3}'))
rb_xor_agg roaringbitmap roaringbitmap Xor 聚合计算。 
rb_xor_agg(rb_build('{1,2,3}'))
rb_or_cardinality_agg roaringbitmap integer Or 聚合计算并返回其基数。 
rb_or_cardinality_agg(rb_build('{1,2,3}'))
rb_and_cardinality_agg roaringbitmap integer And 聚合计算并返回其基数。 
rb_and_cardinality_agg(rb_build('{1,2,3}'))
rb_xor_cardinality_agg roaringbitmap integer Xor 聚合计算并返回其基数。 
rb_xor_cardinality_agg(rb_build('{1,2,3}'))