BRIN significa Block Range Index (Índice de rango de bloques). BRIN está diseñado para manejar tablas muy grandes en las que ciertas columnas tienen alguna correlación natural con su ubicación física dentro de la tabla.

BRIN funciona en términos de rangos de bloques (o «rangos de páginas»). Un rango de bloques es un grupo de páginas físicamente adyacentes en la tabla; para cada rango de bloques, el índice almacena cierta información resumida. Por ejemplo, una tabla que almacene los pedidos de venta de una tienda podría tener una columna de fecha en la que se realizó cada pedido, y la mayor parte del tiempo las entradas de los pedidos anteriores aparecerán antes en la tabla; una tabla que almacene una columna de código postal podría tener todos los códigos de una ciudad agrupados de forma natural.

Los índices BRIN pueden satisfacer consultas mediante escaneos de índices de mapas de bits (bitmap index scans) regulares, y devolverán todas las tuplas de todas las páginas dentro de cada rango si la información resumida almacenada por el índice es consistente con las condiciones de la consulta. El ejecutor de la consulta se encarga de volver a comprobar estas tuplas y descartar aquellas que no coincidan con las condiciones de la consulta; en otras palabras, estos índices tienen pérdidas (son «lossy»). Debido a que un índice BRIN es muy pequeño, escanear el índice añade poca sobrecarga en comparación con un escaneo secuencial, pero puede evitar escanear grandes partes de la tabla que se sabe que no contienen tuplas coincidentes.

Los datos específicos que almacenará un índice BRIN, así como las consultas específicas que el índice podrá satisfacer, dependen de la clase de operadores seleccionada para cada columna del índice. Los tipos de datos que tienen un orden de clasificación lineal pueden tener clases de operadores que almacenen el valor mínimo y máximo dentro de cada rango de bloques, por ejemplo; los tipos geométricos podrían almacenar la caja delimitadora (bounding box) de todos los objetos en el rango de bloques.

El tamaño del rango de bloques se determina en el momento de la creación del índice mediante el parámetro de almacenamiento pages_per_range. El número de entradas del índice será igual al tamaño de la relación en páginas dividido por el valor seleccionado para pages_per_range. Por lo tanto, cuanto menor sea el número, mayor se volverá el índice (debido a la necesidad de almacenar más entradas de índice), pero al mismo tiempo los datos de resumen almacenados pueden ser más precisos y se pueden omitir más bloques de datos durante el escaneo de un índice.

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La distribución principal de PostgreSQL incluye las clases de operadores BRIN que se muestran en Table 65.4.

Las clases de operadores minmax almacenan los valores mínimos y máximos que aparecen en la columna indexada dentro del rango. Las clases de operadores de inclusion (inclusión) almacenan un valor que incluye los valores de la columna indexada dentro del rango. Las clases de operadores bloom construyen un filtro de Bloom para todos los valores del rango. Las clases de operadores minmax-multi almacenan múltiples valores mínimos y máximos, representando los valores que aparecen en la columna indexada dentro del rango.

La interfaz de BRIN tiene un alto nivel de abstracción, lo que requiere que el implementador del método de acceso solo implemente la semántica del tipo de datos al que se accede. La propia capa de BRIN se encarga de la concurrencia, el registro y la búsqueda en la estructura del índice.

Todo lo que se necesita para poner en funcionamiento un método de acceso BRIN es implementar unos pocos métodos definidos por el usuario, que definen el comportamiento de los valores de resumen almacenados en el índice y la forma en que interactúan con las claves de escaneo (scan keys). En resumen, BRIN combina extensibilidad con generalidad, reutilización de código y una interfaz limpia.

Hay cuatro métodos que debe proporcionar una clase de operadores para BRIN:

Una clase de operadores para BRIN puede especificar opcionalmente el siguiente método:

La distribución principal incluye soporte para cuatro tipos de clases de operadores: minmax, minmax-multi, inclusion y bloom. Las definiciones de clases de operadores que las utilizan se distribuyen para los tipos de datos integrados según corresponda. El usuario puede definir clases de operadores adicionales para otros tipos de datos utilizando definiciones equivalentes, sin tener que escribir ningún código fuente; es suficiente con declarar las entradas correspondientes en el catálogo. Ten en cuenta que las suposiciones sobre la semántica de las estrategias de los operadores están integradas en el código fuente de las funciones de soporte.

También son posibles clases de operadores que implementen semánticas completamente diferentes, siempre que se escriban las implementaciones de las cuatro funciones de soporte principales descritas anteriormente. Ten en cuenta que no se garantiza la compatibilidad hacia atrás entre versiones principales: por ejemplo, en versiones posteriores podrían requerirse funciones de soporte adicionales.

Para escribir una clase de operadores para un tipo de datos que implementa un conjunto totalmente ordenado, es posible utilizar las funciones de soporte de minmax junto con los operadores correspondientes, como se muestra en Table 65.5. Todos los miembros de la clase de operadores (funciones y operadores) son obligatorios.

Para escribir una clase de operadores para un tipo de datos complejo que tiene valores incluidos dentro de otro tipo, es posible utilizar las funciones de soporte de inclusión junto con los operadores correspondientes, como se muestra en Table 65.6. Requiere solo una función adicional, que se puede escribir en cualquier lenguaje. Se pueden definir más funciones para obtener funcionalidades adicionales. Todos los operadores son opcionales. Algunos operadores requieren otros operadores, como se muestra en las dependencias de la tabla.

Los números de las funciones de soporte del 1 al 10 están reservados para las funciones internas de BRIN, por lo que las funciones a nivel de SQL comienzan con el número 11. La función de soporte número 11 es la función principal requerida para construir el índice. Debe aceptar dos argumentos con el mismo tipo de datos que la clase de operadores y devolver la unión de ellos. La clase de operadores de inclusión puede almacenar valores de unión con diferentes tipos de datos si se define con el parámetro STORAGE. El valor de retorno de la función de unión debe coincidir con el tipo de datos de STORAGE.

Los números de función de soporte 12 y 14 se proporcionan para dar soporte a irregularidades de los tipos de datos integrados. La función número 12 se utiliza para dar soporte a direcciones de red de diferentes familias que no son fusionables. La función número 14 se utiliza para dar soporte a rangos vacíos. La función número 13 es una función opcional pero recomendada, que permite comprobar el nuevo valor antes de pasarlo a la función de unión. Como el framework BRIN puede omitir algunas operaciones cuando la unión no cambia, el uso de esta función puede mejorar el rendimiento del índice.

Para escribir una clase de operadores para un tipo de datos que implementa solo un operador de igualdad y soporta hashing, es posible utilizar los procedimientos de soporte de bloom junto con los operadores correspondientes, como se muestra en Table 65.7. Todos los miembros de la clase de operadores (procedimientos y operadores) son obligatorios.

Los números de procedimientos de soporte 1-10 están reservados para las funciones internas de BRIN, por lo que las funciones a nivel de SQL comienzan con el número 11. La función de soporte número 11 es la función principal requerida para construir el índice. Debe aceptar un argumento con el mismo tipo de datos que la clase de operadores y devolver un hash del valor.

La clase de operadores minmax-multi también está pensada para tipos de datos que implementan un conjunto totalmente ordenado, y puede verse como una extensión simple de la clase de operadores minmax. Mientras que la clase de operadores minmax resume los valores de cada rango de bloques en un único intervalo contiguo, minmax-multi permite resumirlos en múltiples intervalos más pequeños para mejorar la gestión de los valores atípicos (outliers). Es posible utilizar los procedimientos de soporte de minmax-multi junto con los operadores correspondientes, como se muestra en Table 65.8. Todos los miembros de la clase de operadores (procedimientos y operadores) son obligatorios.

Tanto la clase de operadores minmax como la de inclusión soportan operadores entre distintos tipos de datos, aunque con estos las dependencias se vuelven más complicadas. La clase de operadores minmax requiere que se defina un conjunto completo de operadores en los que ambos argumentos tengan el mismo tipo de datos. Permite soportar tipos de datos adicionales definiendo conjuntos adicionales de operadores. Las estrategias de operador de la clase de operadores de inclusión dependen de otra estrategia de operador, como se muestra en Table 65.6, o de la misma estrategia de operador que ellas mismas. Requieren que el operador de dependencia se defina con el tipo de datos STORAGE como el argumento del lado izquierdo y el otro tipo de datos soportado como el argumento del lado derecho del operador soportado. Consulta float4_minmax_ops como un ejemplo de minmax, y box_inclusion_ops como un ejemplo de inclusión.