探讨PostgreSQL数据库的起源、限制、功能和架构

发表时间: 2019-07-26 00:02

概述

今天分享的内容是关于一个用萌萌的大象作为Logo的数据库产品，它的名字叫做PostgreSQL，一般都简称他为“PG”。

下面先从它的起源开始介绍~

PostgreSQL的起源

1977年，Michael Stonebraker开始和学生一起做关系型数据相关的研究并成立了项目Ingres，“Interactive Graphics and Retrieval System”的缩写，是PostgreSQL数据库的前身。

Stonebraker后来成立了Ingres Corporation公司，开始做一个叫”post-INGRES”的项目，尝试去解决一些原有关系模型的限制，后来被称作POSTGRES。

POSTGRES 项目是由防务高级研究项目局（DARPA），陆军研究办公室（ARO），国家科学基金（NSF），以及 ESL, Inc 共同赞助的。

可靠性是PostgreSQL的最高优先级。它以坚如磐石的品质和良好的工程化而闻名，支持高事务、任务关键型应用。PostgreSQL的文档非常精良，提供了大量免费的在线手册，还针对旧版本提供了归档的参考手册。PostgreSQL的社区支持是非常棒的，还有来自于独立厂商的商业支持。

使用限制

作为一种企业级数据库，PostgreSQL以它所具有的各种高级功能而自豪，像多版本并发控制(MVCC)、按时间点恢复(PITR)、表空间、异步复制、嵌套事务、在线热备、复杂查询的规划和优化以及为容错而进行的预写日志等。它支持国际字符集、多字节编码并支持使用当地语言进行排序、大小写处理和格式化等操作。它也在所能管理的大数据量和所允许的大用户量并发访问时间具有完全的高伸缩性。目前已有很多PostgreSQL的系统在实际生产环境下管理着超过4TB的数据。一些PostgreSQL系统的极限值如下表所列：

PostgreSQL在数据存储方面所能支持的容量是相当大的。

众多功能和标准兼容性

PostgreSQL对SQL标准高度兼容，它实现的功能完全遵守于ANSI-SQL:2008标准。目前完全支持子查询（包括在FROM中的子查询）、授权读取和可序列化的事务隔离级别。同时PostgreSQL也具有完整的关系数据库系统的目录功能，它支持单数据库的多模式功能，每一个目录可通过SQL标准中定义的字典信息模式进行访问。

Data集成性功能包括（复合）主键、含有严格约束或级联更新和删除功能的外键、录入检查约束、唯一性约束和非空约束。

PostgreSQL也具有很多扩展模块和更高级的功能。其中有为方便使用的通过序列实现的自增字段、允许返回部分记录集的LIMIT/OFFSET选项，也支持复合、唯一、部分和函数式索引，索引并支持B-Tree、R-Tree、Hash或GiST存储方式。

GiST (通用搜索树) 索引是一种高级系统算法，它将不同的排序算法与包含B-Tree、B+-Tree、R-Tree、部分汇总树、可加权的B+-Tree以及其他多种搜索逻辑结合在一起，它也提供了接口允许创建用户数据类型和扩展的查询方法。这样，GiST提供了用户指定存储和定义新方法进行查询的灵活性---它大大超越了标准B-Tree、R-Tree和其他通用搜索逻辑所能提供的功能。

GiST现在也成为很多其他使用PostgreSQL公共项目的基础，如OpenFTS和PostGIS项目。 OpenFTS（开源全文搜索引擎）项目提供在线索引和数据库搜索的相当权重评分。 PostGIS项目给PostgreSQL增加了地理信息管理功能，允许用户将PostgreSQL作为GIS空间地理信息数据库使用，这和专业的ESRI公司的SDE系统以及Oracle的空间地理扩展模块功能相同。

其他高级功能包括表继承、规则和数据库事件响应功能等。表继承功能可以按原来的一个表创建一个有关系的新表，这样允许数据库设计人员可以将一个表作为基表，从基表派生出新表。并且PostgreSQL甚至可以使用此方式实现单级或多级的继承。

规则功能是用来调用查询的重算功能，允许数据库设计人员根据不同的表或视图来创建规则，以实现动态改变数据库原操作为新的操作的功能。

事件响应功能是一个内部通讯功能，它将系统信息或事件在用户使用的LISTEN和NOTIFY两条指令后进行传递，允许简要的点对点通讯或是对指定数据库事件的定点通讯。由于信息可以从触发器或是存储过程中发出，PostgreSQL的用户可以监控类似更新、新增或是删除的数据库事件。

高度可定制性

PostgreSQL的存储过程开发可以使用众多的程序语言，包括Java、Perl、Python、Ruby、Tcl、C/C++和自带的PL/pgSQL，其中的PL/pgSQL与Oracle的PL/SQL很相似，内置了数百个函数，功能从基本的算术计算和字符串处理到加密逻辑计算并与Oracle有高度兼容性。触发器和存储过程可以使用C语言开发并可以作为内部库文件加载至数据库内部，开发上的巨大灵活性扩展了数据库能力。相应地，PostgreSQL也包括一套框架允许开发人员定义和创建他们自己的可在函数中使用数据类型，也可以定义操作符新的处理方式，具有了这样的能力后，PostgreSQL现已具有了各种高级数据类型，包括几何图形、空间地理、网络地址甚至于ISBN/ISSN（国际标准书号/国际标准序列号），这些都可以加入至系统中。

由于有很多的存储过程语言可以使用，这样也产生了很多的库接口，这样允许各种编译型或是解释型的语言在PostgreSQL进行使用，包括Java(JDBC)、ODBC、Perl、Python、Ruby、C、C++、PHP、Lisp、Scheme和Qt等。

体系架构

像绝大多数数据库产品一样，PostgreSQL也是由数据库实例和相关文件组成，其中实例包括数据库的一些各负其职的进程与内存结构组成，数据库的文件也包含控制文件、WAL文件、数据文件和各种配置文件。

PostgreSQL的基本结构如下：

其实最重要的一点，PostgreSQL的源代码可以自由获取，它的授权是在非常自由的开源授权下，这种授权允许用户在各种开源或是闭源项目中使用、修改和发布PostgreSQL的源代码。用户对源代码的可以按用户意愿进行任何修改、改进。因此，PostgreSQL不仅是一个强大的企业级数据库系统，也是一个用户可以开发私用、网络和商业软件产品的数据库开发平台。后面会分享更多devops和DBA方面的内容，感兴趣的朋友可以关注一下~