2021SC@SDUSC
本篇博客主要讲解Gin索引创建和插入的过程和相关的数据结构，由于过程较为复杂，会在下一篇博客会具体分析相关函数。

GIN创建

创建过程

GIN索引的创建过程是从基表中依次取出基表元组，然后从基表元组构建出若干个Entry和它的Pointing List，然后插入到GIN索引结构中。实际中，GIN索引的创建函数不会实时的插入Entry，而是建立类似于蓄积池的东西，先将Entry放入蓄积池，当蓄积池填充到一定程度时才会将其中缓存的Entry依次插入到GIN索引中。

主要数据结构

GinBuildState

GinBuildState记录了创建过程的状态

typedef struct
{GinState   ginstate;//GIN索引的基本信息，存放实现的五个函数double        indtuples;//索引元组总数GinStatsData buildStats;//计划使用的数据MemoryContext tmpCtx;//创建过程使用的临时内存上下文MemoryContext funcCtx;//创建过程中进行函数调用时的内存上下文BuildAccumulator accum;//蓄积池缓存Entry
} GinBuildState;

BuildAccumulator

该数据结构为“蓄积池”的相关数据结构

typedef struct
{GinState   *ginstate;//GIN索引的信息Size        allocatedMemory;//当前存放Entry的数量GinEntryAccumulator *entryallocator;//内存分配器，为蓄积池分配内存uint32     eas_used;//记录树的最大深度RBTree      *tree;//指向蓄积池中Entry构成的树RBTreeIterator tree_walk;
} BuildAccumulator;

GinEntryAccumulator

每一个Entry都有一个该数据结构GinEntryAccumulator，它们在蓄积池内排成了一棵排序二叉树。

 typedef struct GinEntryAccumulator
{RBTNode        rbtnode;//RTtree树结构Datum        key;GinNullCategory category;OffsetNumber attnum;//记录该属性是被索引属性的第几个bool      shouldSort;//来确定entry的Posting list是否需要排序ItemPointerData *list;//entry所有出现的值uint32       maxcount;       /* list所允许的最大数量 */uint32        count;          /* 当前list的数量 */
} GinEntryAccumulator;

GIN插入

插入过程

在GIN索引创建中避免不了使用GIN索引的相关插入函数，大体过程是在蓄积池的指标超过阈值时，我们需要将Entry从中拿出插入到GIN索引中，将Entry封装成一个数据结构GinBtreeData，使用其中的相关函数查找Entry以及构建Posting Tree等操作，而关于插入最主要的函数gininsertEntry函数，下一篇博客我们会具体讲解，我们本篇讲解与插入相关的函数的数据结构

相关数据结构

GinBtreeData

typedef struct GinBtreeData
{/*查找模式使用的函数指针 */BlockNumber (*findChildPage) (GinBtree, GinBtreeStack *);BlockNumber (*getLeftMostChild) (GinBtree, Page);bool     (*isMoveRight) (GinBtree, Page);bool        (*findItem) (GinBtree, GinBtreeStack *);/* 插入模式使用的函数指针*/OffsetNumber (*findChildPtr) (GinBtree, Page, BlockNumber, OffsetNumber);GinPlaceToPageRC (*beginPlaceToPage) (GinBtree, Buffer, GinBtreeStack *, void *, BlockNumber, void **, Page *, Page *);void        (*execPlaceToPage) (GinBtree, Buffer, GinBtreeStack *, void *, BlockNumber, void *);void       *(*prepareDownlink) (GinBtree, Buffer);void      (*fillRoot) (GinBtree, Page, BlockNumber, Page, BlockNumber, Page);bool     isData;     Relation    index;//索引表BlockNumber rootBlkno;   //该Entry所在页面的根页面GinState   *ginstate;       /* 记录五中扩展方法 */bool      fullScan;//是否完全扫描bool       isBuild;//该Entry对应的位置信息上是否已经构建了B-TreeOffsetNumber entryAttnum;//Entry在索引元组中对应的属性编号Datum     entryKey;//Entry的键值GinNullCategory entryCategory;ItemPointerData itemptr;//Entry位置数组
} GinBtreeData;

该数据结构定义了9个函数函数指针，实现了对于GIN索引结构的查找，插入，分裂等操作，对于每一个函数指针，既可以定义对于Entry节点操作的函数，也可以指向对位置信息进行操作的函数。每个函数的大体功能如下：

findChildPage: 在GinBtreeStack类型参数的buffer 字段对应的非叶子层页面中找到Entry (由GinBtreeData 类型参数表示)对应的索引元组( 由于是非叶子层页面,索引元组中的指针指向下一层的孩子页面)，并返回索引元组指向的孩子页面的块号。
isMoveRight: 比较Page 类型参数对应的页面中最后一个索引元组与GinBtree对应的Entry的值大小，如果小于则返回真(表示该页面应该右移)，否则返回假。
findItem: 在GinBtreeStack类型参数的buffer 字段对应的叶子层页面中查找Entry (由GinB-treeData类型参数表示)对应的索引元组，若存在，将索引元组在页面中的偏移量赋给GinBtreeS-tack类型参数的off字段并返回真，否则返回假。

4)findChildPtr:在Page类型参数对应的页面中查找孩子页面号为BlockNumber的索引元组的页面内偏移量并返回。

getLeftMostPage: 返回非叶子层页面中第-一个索引元组指向的页面号。

6)isEnoughSpace:判断Buffer类型参数指向的缓冲区中是否有足够空间存储GinBtree对应的索引元组，如果有足够空间则返回真，否则返回假。

placeToPage: 将GinBtree中的索引元组写到缓冲区中，OffsetNumber 类型参数为写人缓冲区的起始偏移量，并写日志。
splitPage: 将GinBtree中的索引元组插人到第-一个参数指定的缓冲区中，并将该缓冲区分裂成两个大小几乎相当的缓冲区，分裂产生的新缓冲区放在第二个参数中，返回第-一个缓冲区的页面号，最后写日志。

9)flRoot:将第三、四个参数指定的两个缓冲区最右端的索引元组填充到第二个参数指定的缓冲区中，并将被填充索引元组的指针分别指向第三、四个参数对应的页面号。

GinBtreeStack

该结构用于记录索引结构在每次查找过程中从根节点到叶子节点的路径，当插人一个Entry引起节点分裂后，需要使用该结构向上回溯调整。其数据结构如下

typedef struct GinBtreeStack
{BlockNumber blkno;//磁盘号Buffer      buffer;//对应的缓冲区号OffsetNumber off;//查找到的索引元组在页面中的偏移量ItemPointerData iptr;/* predictNumber contains predicted number of pages on current level */uint32       predictNumber;//当前层级上预测的页数struct GinBtreeStack *parent;//指向父节点的指针
} GinBtreeStack;

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