Postgres 物化路径 - 使用 ltree 有什么好处？

Question

物化路径是一种在 SQL 中表示层次结构的方法。每个节点都包含路径本身及其所有祖先 (grandparent/parent/self)。

django-treebeard 实现 MP (docs):

为了保持一致的性能，路径的每一步都是固定长度。
每个节点包含 depth 和 numchild 字段（以最小的写入成本快速读取）。
路径字段被索引（使用标准的b树索引）：

The materialized path approach makes heavy use of LIKE in your database, with clauses like WHERE path LIKE '002003%'. If you think that LIKE is too slow, you’re right, but in this case the path field is indexed in the database, and all LIKE clauses that don’t start with a % character will use the index. This is what makes the materialized path approach so fast.

get_ancestors（link）的实施：

将节点与包含当前路径子集的路径匹配（steplen 是一步的固定长度）。

paths = [
    self.path[0:pos]
    for pos in range(0, len(self.path), self.steplen)[1:]
]
return get_result_class(self.__class__).objects.filter(
    path__in=paths).order_by('depth')

get_descendants（link）的实施：

匹配深度大于自身的节点和以当前路径开始的路径。

return cls.objects.filter(
    path__startswith=parent.path,
    depth__gte=parent.depth
).order_by(
    'path'
)

这种方法的潜在缺点：

深度嵌套的层次结构会导致路径过长，从而影响读取性能。
移动节点需要更新所有后代的路径。

Postgres 包含 ltree 扩展，它提供了自定义 GiST index (docs)。

我不清楚 ltree 比 django-treebeard 的实施有哪些好处。 article 认为只有 ltree 可以回答 get_ancestors 问题，但如前所述，找出节点的祖先（或后代）是微不足道的。

[顺便说一句，如果找到这个 Django ltree 库 - https://github.com/mariocesar/django-ltree].

两种方法都使用索引（django-treebeard 使用 b-tree，ltree 使用自定义 GiST）。我有兴趣了解 ltree GiST 的实现以及为什么对于这个特定用例（物化路径）它可能是比标准 b 树更有效的索引。

附加链接

What are the options for storing hierarchical data in a relational database?

https://news.ycombinator.com/item?id=709970

Answer 1

TL;DR 无法对多个后代节点（或尚未检索路径的单个节点）进行可重用标签、复杂搜索模式和祖先搜索使用物化路径索引完成。

对于那些对血腥细节感兴趣的人...

首先，只有当您没有在节点描述中重复使用任何标签时，您的问题才有意义。如果是，l-tree 确实是两者中唯一的选择。但是物化路径实现通常不需要这个，所以让我们把它放在一边。

一个明显的区别在于 l-tree 为您提供的搜索类型的灵活性。考虑这些示例（来自您问题中链接的 ltree 文档）：

foo         Match the exact label path foo
*.foo.*     Match any label path containing the label foo
*.foo       Match any label path whose last label is foo

第一个查询显然可以通过物化路径实现。最后一个也是可以实现的，您可以将查询调整为兄弟查找。然而，中间情况不能通过单个索引查找直接实现。您要么必须将其分解为两个查询（所有后代 + 所有祖先），要么求助于 table 扫描。

还有像这样的非常复杂的查询（也来自文档）：

Top.*{0,2}.sport*@.!football|tennis.Russ*|Spain

物化路径索引在这里没有用，需要完整的 table 扫描来处理这个问题。如果您想将此作为 SARGable 查询来执行，l-tree 是唯一的选择。

但是对于标准的分层操作，找到以下任何一个：

parent
children
后代
根节点
叶节点

物化路径与 l-tree 一样有效。与 article linked above 相反，使用 b-tree 搜索一个共同祖先的所有后代是非常可行的。查询格式 WHERE path LIKE 'A.%' 是可搜索的，前提是你的索引准备得当（我必须用 varchar_pattern_ops 显式标记我的路径索引才能让它工作）。

此列表中缺少的是找到后代的所有祖先。不幸的是，查询格式 WHERE 'A.B.C.D' LIKE path || '.%' 不会使用索引。一些库实现的一种解决方法是从路径中解析出祖先节点，并直接查询它们：WHERE id IN ('A', 'B', 'C')。但是，这仅在您以已检索其路径的特定节点的祖先为目标时才有效。 l-tree 将在这一点上获胜。

Postgres 物化路径 - 使用 ltree 有什么好处？

Postgres Materialized Path - What are the benefits of using ltree?

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