In bestimmten Situationen benötigen wir einen Index, um Informationen effizient zu durchsuchen, aber die Verwendung eines B-Baum-Index kann zu komplex und überflüssig sein. In solchen Fällen kann ein Hash-Index eine geeignetere Alternative darstellen.

Ein Hash-Index ist eine Art von Datenbankindex, der eine Hash-Funktion verwendet, um indizierte Werte auf Positionen in einer Hashtabelle abzubilden.
Bei diesem Index-Typ werden die Werte der Zielspalte gehasht, das heißt, sie werden in einen Wert fester Größe oder Hash-Code umgewandelt, der dann als Index zur Datenzeilenabfrage dient.

Funktionsweise

Bei einem Hash-Index beinhaltet der Hashing-Prozess die Umwandlung eines Indexschlüsselwerts in einen Hash-Code mittels einer Hash-Funktion. Dieser Hash-Code wird anschließend verwendet, um den Speicherort oder Bucket zu bestimmen, an dem die zugehörigen Daten im Index gespeichert sind.

Weitere Informationen zum Hashing finden Sie im Kurs: Algorithmen und Datenstrukturen – Übersicht.

Betrachten wir einen Hash-Index für ein Bibliothekskatalogsystem, bei dem jeder Buchtitel über seine ISBN (International Standard Book Number) indiziert wird.

In diesem Beispiel verwenden wir eine Hash-Funktion, um die ISBN eines Buches in einen hexadezimalen Hash-Code wie 0x7FA4 umzuwandeln, indem eine Reihe mathematischer Operationen auf die ISBN-Ziffern angewendet werden.
Dieser Hash-Code dient als eindeutiger Bezeichner und bestimmt den Slot innerhalb der Hashtabelle, in dem ein Verweis auf die entsprechende Zeile in der Tabelle gespeichert ist, die alle Informationen zu diesem bestimmten Buch enthält.

Hauptmerkmale

1. Schnelle Suche: Hash-Indizes ermöglichen schnelle Suchen bei Gleichheitsvergleichen. Bei der Suche nach einem bestimmten Wert berechnet PostgreSQL den Hash-Wert des Wertes und greift dann direkt auf die entsprechende Position im Index zu, was die Datenabfrage sehr effizient macht;

2. Eingeschränkte Operatorunterstützung: Im Gegensatz zu B-Baum-Indizes unterstützen Hash-Indizes nur Gleichheitsvergleiche (=), jedoch keine Bereichsabfragen (<, >, <=, >=) oder Sortierungen. Diese Einschränkung macht Hash-Indizes weniger vielseitig im Vergleich zu B-Baum-Indizes;

3. Schneller für bestimmte Anwendungsfälle: In Szenarien mit einer hohen Anzahl von Gleichheitssuchen, wie etwa bei der Durchsetzung von Primärschlüsseln oder eindeutigen Einschränkungen, können Hash-Indizes B-Baum-Indizes übertreffen. Ihr Leistungsvorteil nimmt jedoch bei Bereichsabfragen oder Daten, die nicht gut zum Hashing-Algorithmus passen, ab.

Implementierung

Ein Hash-Index kann in SQL mit folgender Anweisung implementiert werden:

CREATE INDEX hash_index_name ON table_name USING HASH (column_name1, column_name2,... );

Dadurch werden die Werte von column_name1, column_name2,... gehasht und eine Hashtabelle erstellt. Dies ermöglicht eine schnellere Abfrage der benötigten Datenzeilen.