什么是数据库空间索引？
数据库中的索引我们都是知道，最常见的就是用B+数来索引我们存储在数据库中的数据。顾名思义，空间索引就是一种用来索引空间数据（例如2维数据）的索引结构。用户可以像使用传统一维索引一样快捷便利地处理空间数据。常见的空间数据主要包括点、线、多边形。
MySQL空间索引的一个疑似bug
最近工作中需要用到空间索引来索引二维数据，由于之前业务使用的是MySQL 5.7.18，所以为了便捷，优先考虑使用MySQL的Spatial Index来索引二维数据。但是在开发之后，使用一个较为复杂的测试用例进行测试。大致是往MySQL中写入96W个polygon，形成96W条记录。然后需要查找出在特定区域内的所有polygon。SQL语句如下：
select * from my_polygon where ST_Intersects(ST_GEOMFROMTEXT
('POLYGON((1 1,40000 1,40000 40000, 1 40000, 1 1))'), polygon);
这样MySQL会报错error: 3037 Invalid GIS data provided to function st_intersects，但是如果缩小区域搜索则可以得到正确结果。
select * from my_polygon where ST_Intersects(ST_GEOMFROMTEXT
('POLYGON((1 1,10000 1,10000 10000, 1 10000, 1 1))'), polygon);
这个问题真是太奇怪，找了一些资料也没有人遇到类似情况，只能理解可能是MySQL自带的问题。最终无奈只能考虑换成对空间索引支持更好的PostgreSQL/PostGIS。
PostgreSQL 与 MySQL Spatial Index
在引入PostGIS之前，我对比了PostgreSQL 13 和 MySQL 5.7.18在不同查询语句上的消耗时间。
首先在MySQL和PostgreSQL中创建两张表，一张是my_point存储点数据，另一张是my_polygon存储多边形。分别在my_point和my_polygon中各自插入96W条数据。
CREATE TABLE my_point (
id SERIAL PRIMARY KEY,
point point NOT NULL
) ;
CREATE TABLE my_polygon (
id SERIAL PRIMARY KEY
polygon polygon NOT NULL
) ;
然后对比以下4个查询语句上的区别：
1. select * from my_polygon
2. select * from my_polygon where ST_Intersects(ST_GEOMFROMTEXT
('POLYGON((1 1,10000 1,10000 10000,1 10000, 1 1))'), polygon)
3. select * from my_polygon where ST_Intersects(ST_GEOMFROMTEXT
('POLYGON((1 1,40000 1,40000 40000, 1 40000, 1 1))'), polygon)
4. select * from my_point where ST_Intersects(ST_GEOMFROMTEXT
('POLYGON((1 1,40000 1,40000 40000,1 40000, 1 1))'), point)
执行时间结果如下表：
| 序号 | MySQL | PostgreSQL |
|---|---|---|
| 1 | 23.076s | 8.026s |
| 2 | 1.285s | 1.257s |
| 3 | / | 3.525s |
| 4 | 6.431s | 0.680s |
从表格数据对比中可以看出，PostgreSQL的空间索引都是要比MySQL性能要好的，特别是在数据量更大的情况下，优势更明显。 那么除了时间效率，其他方面二者有哪些区别呢？
| 功能 | MySQL Spatial Index | PostGIS |
|---|---|---|
| 空间索引 | R树 | R树和GIST树索引 |
| 空间类型 | 二维 | 二维、三维甚至四维 |
| 空间操作函数 | 有限 | 基本实现OGC标准定义的空间操作函数 |
| 事务支持 | 不支持 | 支持 |
| 空间索引 | 较慢 | 较快 |
| 查询效率 | 较慢 | 较快 |
| GIS系统使用 | 使用较少 | 使用较多 |
除了MySQL Spatial 以为，还有一些关系型数据库支持空间索引，例如SQL Server, Oracle，这里有前人做的一些对比。还有一些非关系型数据库如MongoDB, Redis等，但是支持程度有限。
总结
综上所述，PostgreSQL是目前对空间数据索引支持最为优秀的数据库，如果业务中需要应对各类复杂空间查询需求则推荐使用。否则只是一些简单应用则MySQL也足够应付。
