Bitmap index

Ein Bitmapindex ist ein Datenbankindex, der dazu dient, mehrdimensionale Daten effizient zu indizieren. Auf Grund seiner Eigenschaften findet der Bitmapindex vor allem bei Data Warehouses Einsatz.

Die Bezeichnung rührt daher, dass der Bitmapindex ein oder mehrere Attribute in Form eines Bitmusters (engl. Bitmap) speichert. Er ist vor allem sinnvoll einsetzbar für die Indizierung von Tabellenspalten mit einer geringen Kardinalität (Anzahl der in dieser Spalte vorhandenen unterschiedlichen Werte). Das ist genau der Bereich, in dem ein konventioneller Index, realisiert durch einen B-Baum, keine Steigerung der Zugriffsperformance bringt.

Inhaltsverzeichnis

Beispiel

Ein einfaches Beispiel: in einen Index einer Personendatenbank werden die Attribute Geschlecht (zwei mögliche Werte, Kardinalität = 2) und Familienstand (Kardinalität = 3) eingetragen. Die Indextabelle könnte so aussehen:

Name männlich weiblich ledig verheiratet geschieden
Anne 0 1 0 1 0
Emil 1 0 0 0 1
Fritz 1 0 0 1 0
Hans 1 0 0 1 0
Willi 1 0 1 0 0

Funktionsweise

Wie bei allen Datenbankindizes existiert von jedem dieser Einträge ein Verweis auf einen (externen) Datenbankeintrag.

Das Durchsuchen der (vorzugsweise intern gespeicherten) Indextabelle geschieht über einfache binäre Operationen, im Beispiel über Und-Verknüpfung mit einer Suchmaske. Sucht man in dem Beispiel nach Personen, die männlich und verheiratet sind, so ist die Suchmaske 10 010 (die Verweise der Treffer führen zu Fritz und Hans).

Ausnutzung der binären Operationen auf Prozessorebene bietet einen Geschwindigkeitsvorteil bei Vergleichsoperationen. Durch diese Repräsentation wird Rechenaufwand gegen Speicherplatz getauscht.

Abbildung des Wertebereichs

Die Zuordnung von einem Wert eines Wertebereichs zu einem Bitvektor geschieht durch die Wahl der Basis des Bitvektors. Wird jedem Wert des Wertebereichs eindeutig ein einziger Bitvektor zugeordnet, so entspricht die Länge des Bitvektors im einfachen Fall genau der Kardinalität des Wertebereichs und ist gleichzeitig Basis des Bitvektors. Ein Vorteil dieser Darstellung ist die Möglichkeit, einzelne Werte eines Wertebereichs auszulassen, wenn diese nicht in vorliegenden Daten vorkommen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, eine nicht uniforme Basis anzugeben.

Literatur

  • Chee-Yong Chan und Yannis Ioannidis: Bitmap Index Design and Evaluation. Proceedings of the 1998 ACM SIGMOD Conference.

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