SQL2005CLR函数扩展 - 关于山寨索引
原理介绍
索引建立
目录结构划分方案基于一个相对直接的思路:利用Unicode编码,将任意连续的两个字符(无论是中文还是英文)拆分为4个字节,并以此为基础构造一个四层目录结构。具体怎么做呢?就是将需要建立索引的内容对应的主键(主要目的是利用SQL索引并确保唯一性)作为文件名,同时,把这两个字符在原内容中的起始字节位置,作为文件的后缀名来保存。有意思的是,文件本身是0字节的,不存储任何实际数据,纯粹作为一个“标记”存在。
为了方便理解,我们来看一个具体的例子。假设有一条数据,主键是“pk001”,索引内容是“山寨索引”这四个字。
首先,“山寨索引”的Unicode字节序列是这样的:
[0]: 113
[1]: 92
[2]: 232
[3]: 91
[4]: 34
[5]: 125
[6]: 21
[7]: 95
那么,基于这个序列和我们的规则,系统会生成对应的文件结构:
../113/92/232/91/pk001.0
../232/91/34/125/pk001.1
../34/125/21/95/pk001.2
索引使用
理解了建立过程,搜索就很好懂了。比如,我们要搜索关键词“寨索引”。
系统会先提取“寨索引”的Unicode字节,比如其前四个字节对应“232, 91, 34, 125”。那么,搜索的第一步就是去查找“../232/91/34/125/”这个目录下所有的文件。找到文件后,你会看到类似“pk001.1”这样的文件名,这里的后缀“1”很关键。
接下来,系统会根据这个后缀“1”,去检查下一个预期的文件是否存在。预期的文件路径是基于搜索词的下两个字节和主键构建的,比如“../34/125/21/95/pk001.2”。如果这个文件也存在,就说明“寨索引”这个连续序列在“山寨索引”这条数据的索引内容中间出现了,并且位置是连续的。
系统会这样依次类推,验证整个搜索词的连续匹配性,最后将所有满足条件的主键(在这个例子里就是pk001)作为一个结果集返回。这个过程本质上实现了一种精确的、类似数据库LIKE操作的通配符匹配。
实用性
这个方案的实用性究竟如何?坦率地说,还有待更多的验证和测试。
首先,它的核心能力是实现精确的LIKE匹配,这意味着它无法做到像常见搜索引擎那样进行智能分词。用户输入“北京天气”,它只会去找完全连续包含这四个字的记录,而不会分别匹配“北京”和“天气”。这算是它的一个主要局限。
其次,面对海量数据时,重建索引的性能可能会成为一个严峻的挑战。想象一下,为千万甚至上亿条文本数据建立这样的文件系统索引,对CPU和磁盘IO的压力是巨大的。每一个字符的变动,都需要在文件系统中进行一系列目录和文件的创建或删除操作,开销不小。
还有一个细节问题:在像Windows这样的操作系统下,单个目录内能存放多少文件而不至于导致文件检索性能急剧下降?这也是一个需要评估的点。当然,一个可行的优化思路是,可以根据主键的文件名计算一个哈希值,用这个哈希值再增加几层目录深度,从而将文件打散到不同的子目录中,降低单一目录下的文件数量,缓解性能压力。
演示效果
为了让大家有个直观的感受,这里有一个针对测试表`test`的`name`和`caption`两个字段建立索引并进行搜索的完整演示。
-- 设置和获取索引文件根目录
--select dbo.xfn_SetMyIndexFileRoot('d:/MyIndex')
--select dbo.xfn_GetMyIndexFileRoot()
-- 建立测试环境
go
create table test( id uniqueidentifier , name nvarchar ( 100), caption nvarchar ( 100))
insert into test select top 3 newid(), '我的索引' , '测试' from sysobjects
insert into test select top 3 newid(), '我的测试' , '索引' from sysobjects
insert into test select top 3 newid(), '测试索引' , '测试索引' from sysobjects
insert into test select top 3 newid(), '我的索引' , '索引' from sysobjects
create index i_testid on test( id)
-- 建立索引文件
declare @t int
select @t=
dbo.xfn_SetKeyForMyIndex( id, 'testIndex' , name + ' ' + caption)
from test
-- 查询数据
select a.* from test a, dbo.xfn_GetKeyFromMyIndex( '测试 索引 我的' , 'testIndex' ) b
where a.id = b.pk
/*
0C4634EA-DF94-419A-A8E5-793BD5F54EED 我的索引 测试
2DD87B38-CD3F-4F14-BB4A-00678463898F 我的索引 测试
8C67A6C3-753F-474C-97BA-CE85A2455E3E 我的索引 测试
C9706BF1-FB1F-42FB-8A48-69EC37EAD3E5 我的测试 索引
8BBF25CC-9DBB-4FCB-B2EB-D318E587DD5F 我的测试 索引
8B45322D-8E46-4691-961A-CD0078F1FA0A 我的测试 索引
*/
--drop table test
clr代码
方案的核心逻辑是通过SQL CLR实现的一段C#代码,编译为MyFullIndex.dll。其主要函数包括设置/获取索引根目录、建立索引以及查询索引。
完整代码如下(已精简格式):
using System;
using System.Data.SqlTypes;
using Microsoft.SqlServer.Server;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
public partial class UserDefinedFunctions
{
[Microsoft.SqlServer.Server.SqlFunction]
public static SqlBoolean SetRoot(SqlString value) { ... } // 设置索引目录
[Microsoft.SqlServer.Server.SqlFunction]
public static SqlString GetRoot() { ... } // 获取索引目录
[Microsoft.SqlServer.Server.SqlFunction]
public static SqlInt32 SetIndex(SqlString key, SqlString indexName, SqlString content) { ... } // 建立索引
[SqlFunction(TableDefinition = "pk nvarchar(900)", Name = "GetIndex", FillRowMethodName = "FillRow")]
public static IEnumerable GetIndex(SqlString word, SqlString indexName) { ... } // 查询索引
public static void FillRow(Object obj, out SqlString pk) { ... }
static string root = @"d:/index";
// 内部处理函数:处理带空格的查询、单个词查询、建立索引文件等
static System.Collections.Generic.List _getIndex2(string word, string indexName) { ... }
static System.Collections.Generic.List _getIndex(string word, string indexName) { ... }
static int _setIndex(string key, string indexName, string content) { ... }
};
部署的SQL脚本
最后,将CLR程序集部署到SQL Server中,并创建对应的用户自定义函数,以便在T-SQL中调用。
CREATE ASSEMBLY MyFullIndex FROM 'd:/SQLCLR/MyFullIndex.dll' WITH PERMISSION_SET = UnSAFE;
GO
-- 索引搜索
CREATE FUNCTION dbo.xfn_GetKeyFromMyIndex (@word nvarchar(max), @indexName nvarchar(900))
RETURNS table ( pk nvarchar(100))
AS EXTERNAL NAME MyFullIndex.UserDefinedFunctions.GetIndex
GO
-- 索引建立
CREATE FUNCTION dbo.xfn_SetKeyForMyIndex (@pk nvarchar(900), @indexName nvarchar(900), @word nvarchar(max))
RETURNS int
AS EXTERNAL NAME MyFullIndex.UserDefinedFunctions.SetIndex
GO
-- 获取索引文件根目录
CREATE FUNCTION dbo.xfn_GetMyIndexFileRoot ()
RETURNS nvarchar(max)
AS EXTERNAL NAME MyFullIndex.UserDefinedFunctions.GetRoot
GO
-- 设置索引文件根目录(默认目录为 d:/myindex )
CREATE FUNCTION dbo.xfn_SetMyIndexFileRoot (@FileRoot nvarchar(max))
RETURNS bit
AS EXTERNAL NAME MyFullIndex.UserDefinedFunctions.SetRoot
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