實(shí)時(shí)物化視圖
本文介紹了PolarDB PostgreSQL版（兼容Oracle）的實(shí)時(shí)物化視圖功能。
背景信息
物化視圖區(qū)別于普通視圖，可以直接存儲(chǔ)查詢的結(jié)果，在復(fù)雜查詢的場(chǎng)景下，使用物化視圖保存查詢的結(jié)果可以大幅度加速查詢的效率。但物化視圖的數(shù)據(jù)不會(huì)隨著依賴表數(shù)據(jù)的變化而變化，導(dǎo)致使用物化視圖查詢的結(jié)果可能不是最新的。
對(duì)于這種情況，PolarDB推出了實(shí)時(shí)物化視圖的功能，實(shí)時(shí)物化視圖對(duì)于物化視圖具有以下優(yōu)勢(shì)：
實(shí)時(shí)物化視圖支持語(yǔ)句級(jí)別更新，當(dāng)依賴表進(jìn)行DML（插入/刪除/更新）操作，在DML語(yǔ)句結(jié)束時(shí)，實(shí)時(shí)物化視圖會(huì)自動(dòng)更新物化視圖內(nèi)的數(shù)據(jù)，讓實(shí)時(shí)物化視圖的數(shù)據(jù)始終和依賴表的數(shù)據(jù)保持一致。
實(shí)時(shí)物化視圖最大限度的利用基表的增量數(shù)據(jù)，刷新時(shí)無(wú)需全量執(zhí)行視圖查詢，相較于頻繁的執(zhí)行物化視圖刷新，實(shí)時(shí)物化視圖的性能更好。
使用實(shí)時(shí)物化視圖可以在大幅度提升查詢性能的同時(shí)，確保查詢結(jié)果和依賴表數(shù)據(jù)的一致性。
術(shù)語(yǔ)
基表（Base Tables）：指物化視圖定義中使用到的普通表。
增量（Delta）：指基表的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，與物化視圖中的數(shù)據(jù)相比，增加和刪除的數(shù)據(jù)集合。
刷新（Refresh）：指物化視圖的維護(hù)操作，使得物化視圖的數(shù)據(jù)和根據(jù)視圖定義查詢當(dāng)前基表獲得的數(shù)據(jù)一致。
應(yīng)用增量（Apply Delta）：指對(duì)實(shí)時(shí)物化視圖插入/刪除計(jì)算出來(lái)的物化視圖增量數(shù)據(jù)，以保持實(shí)時(shí)物化視圖與基表的數(shù)據(jù)一致性。
使用限制
實(shí)時(shí)物化視圖的視圖定義具有以下限制：
基表必須是普通表，不能是分區(qū)表、繼承表或列存表。
僅支持使用
INNER JOIN，不支持其他類(lèi)型的JOIN。僅支持使用
IMMUTABLE的函數(shù)。僅支持包含簡(jiǎn)單的查詢、投影、
DISTINCT、部分聚合函數(shù)的視圖定義；不支持帶有子查詢、[NOT] EXISTS、[NOT] IN、LIMIT、HAVING、DISTINCT ON、WITH（CTE）、ORDER BY、窗口函數(shù)、GROUPING SETS、CUBE、ROLLUP、UNION、INTERSECT、EXCEPT等復(fù)雜查詢的視圖定義。使用
GROUP BY語(yǔ)句時(shí)，GROUP BY指定的分組必須出現(xiàn)在投影中。僅支持特定的聚合函數(shù)，即系統(tǒng)內(nèi)置的
MIN、MAX、SUM、AVG和COUNT函數(shù)。
性能影響
實(shí)時(shí)物化視圖大幅度提升查詢性能的同時(shí)，對(duì)基表寫(xiě)入性能會(huì)有較大的影響，建議在讀多寫(xiě)少的場(chǎng)景下使用。
實(shí)時(shí)更新物化視圖對(duì)基表寫(xiě)入性能的影響程度受實(shí)時(shí)物化視圖定義、基表寫(xiě)入負(fù)載、基表結(jié)構(gòu)和基表索引等因素的影響，建議您在生產(chǎn)環(huán)境創(chuàng)建實(shí)時(shí)物化視圖前，在測(cè)試環(huán)境測(cè)試帶有實(shí)時(shí)物化視圖的基表的寫(xiě)入性能，確認(rèn)寫(xiě)入性能滿足要求的情況下再在生產(chǎn)環(huán)境使用實(shí)時(shí)物化視圖。
以下方式有助于降低維護(hù)實(shí)時(shí)物化視圖的代價(jià)：
同一個(gè)基表上的實(shí)時(shí)物化視圖不要太多。
對(duì)基表批量寫(xiě)入。例如，使用
COPY/INSERT INTO SELECT的方式批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)。基表都有主鍵，并且實(shí)時(shí)物化視圖定義中的投影列中包含所有基表的主鍵。
原理介紹
創(chuàng)建實(shí)時(shí)物化視圖
對(duì)物化視圖查詢改寫(xiě)，額外計(jì)算出維護(hù)實(shí)時(shí)物化視圖所需要的隱藏列。
對(duì)基表創(chuàng)建Trigger，以便實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)物化視圖的增量刷新。
在滿足一定條件的時(shí)候，對(duì)實(shí)時(shí)物化視圖創(chuàng)建唯一索引，加速實(shí)時(shí)物化視圖的增量刷新。
增量刷新實(shí)時(shí)物化視圖
基表的數(shù)據(jù)變化觸發(fā)相應(yīng)的Trigger。
通過(guò)Trigger獲取到基表的增量數(shù)據(jù)。
根據(jù)實(shí)時(shí)物化視圖的定義和當(dāng)前基表的增量數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)時(shí)物化視圖的增量。
將計(jì)算出的增量應(yīng)用到實(shí)時(shí)物化視圖上，完成實(shí)時(shí)物化視圖的增量刷新。
刪除實(shí)時(shí)物化視圖
刪除實(shí)時(shí)物化視圖對(duì)應(yīng)基表上的增量刷新Trigger。
刪除實(shí)時(shí)物化視圖本身。
使用指南
前提條件
內(nèi)核小版本（V1.1.27）（發(fā)布時(shí)間：2022年9月）之后創(chuàng)建的集群，可直接使用實(shí)時(shí)物化視圖功能。對(duì)于存量集群，需要升級(jí)到內(nèi)核小版本（V1.1.27）后，在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建
polar_ivm插件。CREATE EXTENSION polar_ivm WITH SCHEMA pg_catalog;說(shuō)明您可通過(guò)如下語(yǔ)句查看PolarDB PostgreSQL版（兼容Oracle）的內(nèi)核小版本的版本號(hào)：
show polar_version;創(chuàng)建實(shí)時(shí)物化視圖
CREATE MATERIALIZED VIEW table_name[ (column_name [, ...] ) ] [ BUILD DEFERRED|IMMEDIATE ] REFRESH FAST ON COMMIT AS query參數(shù)說(shuō)明：
參數(shù)
說(shuō)明
table_name
需要?jiǎng)?chuàng)建的實(shí)時(shí)物化視圖的名稱（可以被模式限定）。
column_name
新物化視圖中的一個(gè)列名。如果沒(méi)有提供列名，則會(huì)從查詢的輸出列名中獲取。
BUILD DEFERRED
只創(chuàng)建出實(shí)時(shí)物化視圖的結(jié)構(gòu)，但物化視圖上沒(méi)有數(shù)據(jù)，也不會(huì)在該視圖上保持實(shí)時(shí)刷新。
查詢?cè)搶?shí)時(shí)物化視圖不會(huì)報(bào)錯(cuò)但查不到任何數(shù)據(jù)，直到對(duì)該實(shí)時(shí)物化視圖執(zhí)行
REFRESH MATERIALIZED VIEW命令。BUILD IMMEDIATE
默認(rèn)選項(xiàng)，立刻創(chuàng)建完整的實(shí)時(shí)物化視圖。
query
實(shí)時(shí)物化視圖的視圖定義，一個(gè)SELECT、TABLE或者VALUES命令。該查詢將在一個(gè)安全受限的操作中運(yùn)行。
增量刷新實(shí)時(shí)物化視圖
REFRESH MATERIALIZED VIEW table_name說(shuō)明其中。
table_name：表示需要刷新的實(shí)時(shí)物化視圖的名稱（可以被模式限定）
通過(guò)
BUILD IMMEDIATE方式創(chuàng)建的實(shí)時(shí)物化視圖通常不需要手動(dòng)執(zhí)行刷新來(lái)確保視圖和基表的一致性。通過(guò)
BUILD DEFERRED方式創(chuàng)建的實(shí)時(shí)物化視圖執(zhí)行刷新后，會(huì)通過(guò)視圖定義生成實(shí)時(shí)物化視圖的數(shù)據(jù)，并對(duì)后續(xù)基表的更改開(kāi)啟實(shí)時(shí)刷新。
刪除實(shí)時(shí)物化視圖
DROP MATERIALIZED VIEW [ IF EXISTS ] table_name [, ...] [ CASCADE | RESTRICT ]參數(shù)說(shuō)明：
參數(shù)
說(shuō)明
IF EXISTS
如果該實(shí)時(shí)物化視圖不存在則不拋出一個(gè)錯(cuò)誤，而是發(fā)出一個(gè)提示。
table_name
需要移除的實(shí)時(shí)物化視圖的名稱（可以是模式限定的）。
CASCADE
自動(dòng)刪除依賴于該實(shí)時(shí)物化視圖的對(duì)象（例如，其他物化視圖或常規(guī)視圖），然后再刪除所有依賴于自動(dòng)刪除對(duì)象的對(duì)象。
RESTRICT
如果有任何對(duì)象依賴于該實(shí)時(shí)物化視圖，則拒絕刪除該實(shí)時(shí)物化視圖。默認(rèn)選擇該參數(shù)。
示例
創(chuàng)建實(shí)時(shí)物化視圖的依賴插件。
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS polar_ivm WITH SCHEMA pg_catalog ;創(chuàng)建基表并導(dǎo)入初始數(shù)據(jù)。
CREATE TABLE t( a INT, b VARCHAR); INSERT INTO t VALUES (1,'a'), (2,'b'), (3,'c'), (4,'d'), (5,'e');創(chuàng)建實(shí)時(shí)物化視圖。
CREATE MATERIALIZED VIEW mv REFRESH FAST ON COMMIT AS SELECT max(a),min(a),b FROM t GROUP BY b;對(duì)基表進(jìn)行DML操作。
查詢實(shí)時(shí)物化視圖數(shù)據(jù)。
SELECT * FROM mv ORDER BY b;顯示結(jié)果如下：
max | min | b -----+-----+--- 1 | 1 | a 2 | 2 | b 3 | 3 | c 4 | 4 | d 5 | 5 | e (5 rows)結(jié)果顯示實(shí)時(shí)物化視圖的數(shù)據(jù)與基表數(shù)據(jù)保持一致。
向基表中插入新數(shù)據(jù)，查詢實(shí)時(shí)物化視圖數(shù)據(jù)。
INSERT INTO t VALUES(6,'f'); SELECT * FROM mv ORDER BY b;顯示結(jié)果如下：
max | min | b -----+-----+--- 1 | 1 | a 2 | 2 | b 3 | 3 | c 4 | 4 | d 5 | 5 | e 6 | 6 | f (6 rows)結(jié)果顯示實(shí)時(shí)物化視圖的數(shù)據(jù)與基表數(shù)據(jù)保持一致。
刪除基表數(shù)據(jù)，查詢實(shí)時(shí)物化視圖數(shù)據(jù)。
DELETE FROM t WHERE a = 2; SELECT * FROM mv ORDER BY b;顯示結(jié)果如下：
max | min | b -----+-----+--- 1 | 1 | a 3 | 3 | c 4 | 4 | d 5 | 5 | e 6 | 6 | f (5 rows)結(jié)果顯示實(shí)時(shí)物化視圖的數(shù)據(jù)與基表數(shù)據(jù)保持一致。
更新基表數(shù)據(jù)，查詢實(shí)時(shí)物化視圖數(shù)據(jù)。
UPDATE t SET a = a + 1; SELECT * FROM mv ORDER BY b;顯示結(jié)果如下：
max | min | b -----+-----+--- 2 | 2 | a 4 | 4 | c 5 | 5 | d 6 | 6 | e 7 | 7 | f (5 rows)結(jié)果顯示實(shí)時(shí)物化視圖的數(shù)據(jù)與基表數(shù)據(jù)保持一致。
刪除實(shí)時(shí)物化視圖。
DROP MATERIALIZED VIEW mv;