diff --git a/wiki/database-system/PostgreSQL/基本概念.md b/wiki/database-system/PostgreSQL/基本概念.md new file mode 100644 index 00000000..b7dc9b9f --- /dev/null +++ b/wiki/database-system/PostgreSQL/基本概念.md @@ -0,0 +1,500 @@ +--- +title: 基本概念 +description: Postgresql 基本概念 +keywords: + - Postgresql + - 基本概念 +tags: + - Postgresql +sidebar_position: 2 +author: 7Wate +date: 2023-09-21 +--- + +## 引言 + +```mermaid +graph TD; + A[大型图书馆系统] --> B1[历史分馆] + A --> B2[科学分馆] + A --> B3[文学分馆] + + B1 --> C1[古代历史区] + B1 --> C2[现代历史区] + + B2 --> C3[物理学区] + B2 --> C4[化学区] + + B3 --> C5[古典文学区] + B3 --> C6[现代文学区] + + C1 --> D1[书籍1] + C1 --> D2[书籍2] + + C2 --> D3[书籍3] + C2 --> D4[书籍4] + + C3 --> D5[书籍5] + C3 --> D6[书籍6] + + C4 --> D7[书籍7] + C4 --> D8[书籍8] + + C5 --> D9[书籍9] + C5 --> D10[书籍10] + + C6 --> D11[书籍11] + C6 --> D12[书籍12] + + style A fill:#f9d,stroke:#333,stroke-width:2px; + style B1 fill:#fc9,stroke:#333,stroke-width:2px; + style B2 fill:#fc9,stroke:#333,stroke-width:2px; + style B3 fill:#fc9,stroke:#333,stroke-width:2px; + style C1 fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style C2 fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style C3 fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style C4 fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style C5 fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style C6 fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D1 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D2 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D3 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D4 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D5 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D6 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D7 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D8 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D9 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D10 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D11 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D12 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; +``` + +**PostgreSQL 数据库服务可以被想象成一个大型的图书馆系统，它拥有一套完整的工具和服务来管理和查询存储在其中的数据，就像图书馆中的书籍。**这个系统不仅保证了数据的安全和完整性，还提供了高效的数据访问方式，就如同图书馆的管理员能够妥善管理所有的书籍和资料。 + +**在这个图书馆中，我们可以找到多个分馆，这就是所谓的数据库集簇。**每个数据库集簇就像一个分馆，拥有自己的一套书籍和资源，但都受到同一套图书馆系统的管理和维护。在 PostgreSQL 的架构中，一个数据库集簇是由多个数据库组成的，它们共享同一套 PostgreSQL 服务实例和系统资源，形成一个协调一致的系统。 + +**每个分馆可以被视为一个单一的实例，它是一个独立运行的 PostgreSQL 服务，管理着一个数据库集簇。**这个实例就像一个独立的图书馆分馆，拥有自己的资源和管理系统，可以为用户提供多样化的服务和资源。 + +**分馆中的各个专题区域，就是数据库。**在 PostgreSQL 中，一个数据库就像一个专门的区域，它聚焦于一个特定的主题或应用，存储着一系列相关的数据表和信息。就如同图书馆中有历史、科学或文学等不同的主题区域，每个区域都提供了丰富和多元的资源，满足不同用户的需求和探索。 + +通过这样的架构和组织方式，PostgreSQL 成为了一个高度灵活、安全和高效的数据库管理系统，能够满足现代数据管理的多样化需求。 + +## 组成 + +### 执行文件 + +| 文件名 | 描述 | +| ------------------- | ------------------------------------------------------------ | +| `clusterdb` | 用于重新集群数据库表的工具。 | +| `createdb` | 用于创建新数据库的工具。 | +| `createuser` | 用于创建新数据库用户的工具。 | +| `dropdb` | 用于删除数据库的工具。 | +| `dropuser` | 用于删除数据库用户的工具。 | +| `initdb` | 用于初始化新数据库群集的工具。 | +| `oid2name` | 用于将 OID（对象标识符）转换为名称的工具。 | +| `pg_amcheck` | 用于验证索引的完整性和一致性的工具。 | +| `pg_archivecleanup` | 用于清理归档日志文件的工具，通常与归档日志一起使用。 | +| `pg_basebackup` | 用于创建 PostgreSQL 数据库的基本备份的工具。 | +| `pgbench` | 用于进行性能基准测试的工具。 | +| `pg_checksums` | 用于管理 PostgreSQL 数据目录中的页校验和设置。 | +| `pg_config` | 用于检索 PostgreSQL 安装的配置信息的工具。 | +| `pg_controldata` | 用于检索 PostgreSQL 数据目录中的控制信息的工具。 | +| `pg_ctl` | 用于启动、停止和管理 PostgreSQL 服务器的工具。 | +| `pg_dump` | 用于将 PostgreSQL 数据库导出为 SQL 脚本文件的工具。 | +| `pg_dumpall` | 用于导出所有 PostgreSQL 数据库的工具。 | +| `pg_isready` | 用于检查 PostgreSQL 服务器是否准备好接受连接的工具。 | +| `pg_receivewal` | 用于接收和保存流复制的 WAL（Write-Ahead Logging）数据的工具。 | +| `pg_recvlogical` | 用于接收和保存逻辑复制的数据的工具。 | +| `pg_resetwal` | 用于重置 PostgreSQL 的 WAL 日志文件的工具。 | +| `pg_restore` | 用于从 SQL 脚本文件或自定义归档中恢复 PostgreSQL 数据库的工具。 | +| `pg_rewind` | 用于将一个 PostgreSQL 数据库群集回滚到以前的状态的工具。 | +| `pg_test_fsync` | 用于测试文件同步性能的工具。 | +| `pg_test_timing` | 用于测试系统定时性能的工具。 | +| `pg_upgrade` | 用于升级 PostgreSQL 数据库群集的工具。 | +| `pg_verifybackup` | 用于验证 PostgreSQL 备份的完整性的工具。 | +| `pg_waldump` | 用于解析和显示 WAL（Write-Ahead Logging）文件内容的工具。 | +| `postgres` | PostgreSQL 服务器主进程的可执行文件。 | +| `postmaster` | 符号链接，指向 PostgreSQL 服务器主进程的可执行文件。 | +| `psql` | 用于与 PostgreSQL 数据库进行交互的命令行客户端工具。 | +| `reindexdb` | 用于重新创建索引的工具。 | +| `vacuumdb` | 用于执行 VACUUM 操作以清理和优化 PostgreSQL 数据库的工具。 | +| `vacuumlo` | 用于管理 PostgreSQL 大对象的工具。 | + +### 数据目录 + +| 文件/目录名称 | 作用 | +| --------------------- | ------------------------------------------------------------ | +| base | 存储用户创建的数据库和表的数据文件 | +| global | 存储系统范围的共享表格定义和数据 | +| pg_commit_ts | 用于跟踪提交的事务时间戳 | +| pg_dynshmem | 动态共享内存目录，用于在运行时分配共享内存段 | +| pg_hba.conf | 客户端身份验证规则配置文件，用于控制客户端连接的权限 | +| pg_ident.conf | 用于标识客户端连接的规则配置文件 | +| pg_logical | 用于逻辑复制的相关文件和状态信息 | +| pg_multixact | 存储多事务共享锁的信息 | +| pg_notify | 用于实现`NOTIFY`和`LISTEN`功能的通知目录 | +| pg_replslot | 存储逻辑复制插槽信息的目录 | +| pg_serial | 存储序列的数据文件 | +| pg_snapshots | 存储快照信息 | +| pg_stat | 包含统计信息的目录，用于监视数据库性能 | +| pg_stat_tmp | 存储临时统计信息的目录 | +| pg_subtrans | 存储子事务信息 | +| pg_tblspc | 存储表空间符号链接的目录，每个数据库都有一个符号链接 | +| pg_twophase | 存储两阶段提交事务信息的目录 | +| PG_VERSION | 数据库簇的版本信息文件 | +| pg_wal | 存储 Write-Ahead Logging (WAL) 文件，用于事务恢复和复制 | +| pg_xact | 存储事务状态文件 | +| postgresql.auto.conf | 自动生成的配置文件，包含了数据库的自动化配置信息 | +| postgresql.conf | 数据库的主要配置文件，包含了许多配置选项 | +| **[postmaster.opts]** | **包含启动 PostgreSQL 时使用的最后一组选项。** | +| **[postmaster.pid]** | **包含运行的 PostgreSQL 主进程的 PID（进程 ID）和其他控制信息，用于防止多个服务器实例在同一数据目录上同时运行。** | + +## 设计架构 + +### 架构图 + +```mermaid +graph LR; + A[PostgreSQL 数据库服务] --> B[数据库集簇]; + B --> C[单一实例]; + C --> D1[数据库 A]; + C --> D2[数据库 B]; + C --> D3[数据库 C]; + D1 --> E1[数据表1]; + D1 --> E2[数据表2]; + D1 --> F1[视图]; + D1 --> F2[函数]; + D1 --> F3[触发器]; + E1 --> G1[列]; + E1 --> G2[索引]; + E1 --> G3[主键]; + E1 --> G4[外键]; + E1 --> G9[约束]; + E2 --> G5[列]; + E2 --> G6[索引]; + E2 --> G7[主键]; + E2 --> G8[外键]; + E2 --> G10[约束]; + A --> H1[事务和并发控制]; + A --> H2[备份和恢复]; + A --> H3[安全性和权限管理]; + A --> H4[复制和高可用性]; + A --> H5[扩展性和插件]; + A --> H6[连接管理]; + A --> H7[监听和通知]; + + A --> I[进程管理器]; + A --> J[SQL 解析器]; + A --> K[查询优化器]; + A --> L[查询执行器]; + + I --> M[后台进程]; + I --> N[自动清理进程]; + I --> O[后台工作进程]; + + L --> P[存储管理器]; + P --> Q[缓冲区管理]; + P --> R[磁盘空间管理]; + P --> S[事务管理]; + P --> X[日志管理]; + + Q --> T[共享缓冲区]; + + S --> V[事务日志]; + S --> W[多版本并发控制 MVCC]; + S --> U[WAL 预写日志]; + + H1 --> Y[锁管理]; + H2 --> Z1[物理备份]; + H2 --> Z2[逻辑备份]; + H3 --> Z3[角色和权限管理]; + H3 --> Z4[加密和认证]; + H4 --> Z6[主从复制]; + H4 --> Z7[同步复制]; + H5 --> Z8[新数据类型]; + H5 --> Z9[新函数]; + H6 --> Z10[客户端连接]; + H7 --> Z11[LISTEN]; + H7 --> Z12[NOTIFY]; + + K --> Z5[统计信息]; + + L --> Z13[顺序扫描]; + L --> Z14[索引扫描]; + L --> Z15[哈希连接]; + +style A fill:#f9d,stroke:#333,stroke-width:2px; +style B fill:#fc9,stroke:#333,stroke-width:2px; +style C fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; +style D1 fill:#9fc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style D2 fill:#9fc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style D3 fill:#9fc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style E1 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; +style E2 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; +style F1 fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px; +style F2 fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px; +style F3 fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px; +style G1 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style G2 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style G3 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style G4 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style G5 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style G6 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style G7 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style G8 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style G9 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style G10 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style H1 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style H2 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style H3 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style H4 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style H5 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style H6 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; +style H7 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; + +``` + +### 进程结构 + +```mermaid +graph LR + + A[客户端] --> B[后端进程/Backend Process] + B --> C[共享缓冲区/Shared Buffers] + B --> D[事务日志/WAL Writer] + B --> E[查询执行器/Query Executor] + B --> L[日志管理器/Log Manager] + B --> M[缓冲管理器/Buffer Manager] + B --> N[锁管理器/Lock Manager] + B --> O[进程间通信/IPC] + + C --> D[事务日志/WAL Writer] + E --> C[共享缓冲区/Shared Buffers] + D --> J[归档进程/Archiver] + + F[后台进程/Background Processes] --> C + F --> D + F --> G[统计信息收集器/Stats Collector] + F --> H[自动清理进程/Autovacuum Worker] + F --> I[检查点进程/Checkpointer] + F --> J + F --> K[后台工作进程/Background Worker] + F --> P[WAL Receiver] + + I --> C[共享缓冲区/Shared Buffers] + + style A fill:#f9d,stroke:#333,stroke-width:2px; + style B fill:#fc9,stroke:#333,stroke-width:2px; + style C fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style E fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style F fill:#9fc,stroke:#333,stroke-width:2px; + style G fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style H fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style I fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style J fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style K fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style L fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style M fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style N fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style O fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; + style P fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; +``` + +- **客户端**: 这是用户与 PostgreSQL 数据库交互的入口点。客户端可以是任何支持 PostgreSQL 的应用程序或工具，如 psql、PgAdmin 等。 +- **后端进程/Backend Process**: 当客户端发起连接请求时，PostgreSQL 会为每个连接创建一个后端进程。这个进程负责处理客户端的所有请求，包括查询执行、事务管理等。 +- **共享缓冲区/Shared Buffers**: 这是 PostgreSQL 的内存缓存，用于存储表数据、索引、系统目录等。后端进程和后台进程都可以访问这个缓冲区。 +- **事务日志/WAL Writer**: WAL (Write-Ahead Logging) 是 PostgreSQL 的一种持久化机制。在数据被写入磁盘之前，所有的修改都会先被记录在 WAL 中。这确保了在系统崩溃的情况下数据的完整性和持久性。 +- **查询执行器/Query Executor**: 负责解析、优化和执行 SQL 查询。 +- **后台进程/Background Processes**: 这是一组进程，负责各种后台任务，如清理、统计信息收集、日志归档等。 +- **统计信息收集器/Stats Collector**: 收集数据库的使用统计信息，如查询执行次数、表的访问频率等。 +- **自动清理进程/Autovacuum Worker**: 负责清理旧的数据和空间回收。 +- **检查点进程/Checkpointer**: 定期将共享缓冲区中的数据写入磁盘，并创建检查点。 +- **归档进程/Archiver**: 负责将 WAL 日志文件归档到一个指定的位置，以便于备份和恢复。 +- **后台工作进程/Background Worker**: 可以执行各种自定义的后台任务。 +- **日志管理器/Log Manager , 缓冲管理器/Buffer Manager , 锁管理器/Lock Manager , 进程间通信/IPC**: 这些都是 PostgreSQL 内部的核心组件，负责日志记录、缓冲管理、锁定资源和进程间的通信。 +- **WAL Receiver**: 在复制环境中，WAL Receiver 负责从主服务器接收 WAL 记录。 + +### 内存结构 + +```mermaid +graph LR + + A[PostgreSQL 内存结构] + A --> B[共享缓冲区/Shared Buffers] + A --> C[工作内存/Work Mem] + A --> D[维护工作内存/Maintenance Work Mem] + A --> E[WAL缓冲区/WAL Buffers] + A --> F[本地缓冲区/Local Buffers] + A --> G[消息层/Message Layer] + A --> H[CLOG缓冲区/CLOG Buffers] + A --> I[TOAST缓冲区/TOAST Buffers] + + style A fill:#f9d,stroke:#333,stroke-width:2px; + style B fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style C fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style D fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style E fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style F fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style G fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style H fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; + style I fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; +``` + +- **PostgreSQL 内存结构**: 这是 PostgreSQL 数据库的总体内存结构，它包含了多个专门的缓冲区和内存区域，用于不同的任务和操作。 +- **共享缓冲区/Shared Buffers**: 这是 PostgreSQL 的主要缓存区，用于存储表数据、索引和系统目录。它是所有后端进程和后台进程共享的，用于减少磁盘 I/O。 +- **工作内存/Work Mem**: 用于存储排序和哈希操作的中间结果。每个后端进程都有自己的工作内存。 +- **维护工作内存/Maintenance Work Mem**: 用于存储维护任务（如 VACUUM、CREATE INDEX）的中间结果。这通常比普通的工作内存大。 +- **WAL缓冲区/WAL Buffers**: 用于存储即将写入 WAL（Write-Ahead Logging）的日志记录。这确保了在数据被写入磁盘之前，所有的修改都会先被记录在 WAL 中。 +- **本地缓冲区/Local Buffers**: 用于存储临时表的数据。与共享缓冲区不同，本地缓冲区是每个后端进程私有的。 +- **消息层/Message Layer**: 负责处理后端进程之间的消息传递，如锁通知和进程间通信。 +- **CLOG缓冲区/CLOG Buffers**: CLOG (Commit Log) 用于存储事务的提交状态。每个事务都有一个对应的 CLOG 记录，指示它是已提交、未提交还是中止。 +- **TOAST缓冲区/TOAST Buffers**: TOAST (The Oversized-Attribute Storage Technique) 是 PostgreSQL 用于存储大型数据的机制。当一个数据项太大而不能直接存储在常规的数据页中时，它会被“toast”到一个特殊的 TOAST 表中，并在原表中保留一个指针。TOAST 缓冲区用于缓存这些大型数据项。 + +### 逻辑存储结构 + +```mermaid +graph LR + + A[数据库集群/Cluster] + A --> B[全局系统目录/pg_global] + A --> C[数据库/Database 1] + A --> D[数据库/Database 2] + A --> E[...] + A --> F[数据库/Database N] + A --> S[表空间/Tablespace 1] + A --> T[表空间/Tablespace 2] + A --> U[...] + A --> V[表空间/Tablespace N] + + B --> G[全局表/Global Tables] + B --> H[全局系统目录/Global System Catalogs] + + C --> M[系统目录/System Catalogs] + C --> N[用户表/User Tables] + C --> O[索引/Indexes] + C --> P[视图/Views] + C --> Q[序列/Sequences] + C --> R[其他对象/Other Objects] + C --> W[扩展/Extensions] + +``` + +### 物理存储结构 + +```mermaid +graph TD + A[数据库 Database] + B1[表空间 Tablespace 1] + B2[表空间 Tablespace 2] + C1[关系文件 Relation File 1] + C2[关系文件 Relation File 2] + D[数据文件 Data File] + E[索引文件 Index File] + F[事务日志 WAL] + G[统计信息 Statistics] + H[配置文件 Config Files] + I[备份文件 Backup Files] + + A --> B1 + A --> B2 + B1 --> C1 + B2 --> C2 + C1 --> D + C1 --> E + C2 --> D + C2 --> E + A --> F + A --> G + A --> H + A --> I +``` + +### 堆表文件内部结构 + +```mermaid +graph TD + A[页面 Page] + B[页面头部 Page Header] + C[项目指针数组 Item Pointer Array] + D[元组1 Tuple 1] + E[元组2 Tuple 2] + F[元组N Tuple N] + G[空闲空间图 Free Space Map] + H[可见性图 Visibility Map] + I[多版本并发控制 MVCC] + J[仅堆元组 HOT] + + A --> B + A --> C + C --> D + C --> E + C --> F + A --> G + A --> H + D --> I + E --> I + F --> I + D --> J + E --> J + F --> J +``` + +## 服务模式 + +```mermaid +graph TD + A[PostgreSQL 服务模式] + B[单用户模式] + C[多用户模式] + D[主-从复制模式] + E[集群模式] + F[主数据库] + G[从数据库1] + H[从数据库2] + I[服务实例1] + J[服务实例2] + K[服务实例3] + + A --> B + A --> C + A --> D + A --> E + + D --> F + F --> G[同步数据] + F --> H[同步数据] + + E --> I + E --> J + E --> K + + style A fill:#f9d,stroke:#333,stroke-width:2px + style B fill:#eef,stroke:#333,stroke-width:2px + style C fill:#eef,stroke:#333,stroke-width:2px + style D fill:#eef,stroke:#333,stroke-width:2px + style E fill:#eef,stroke:#333,stroke-width:2px + style F fill:#ddd,stroke:#333,stroke-width:2px + style G fill:#ddd,stroke:#333,stroke-width:2px + style H fill:#ddd,stroke:#333,stroke-width:2px + style I fill:#ddd,stroke:#333,stroke-width:2px + style J fill:#ddd,stroke:#333,stroke-width:2px + style K fill:#ddd,stroke:#333,stroke-width:2px +``` + +### 单用户模式 + +在单用户模式下，PostgreSQL 服务只允许一个用户（或一个应用）同时访问和操作数据库。这就像一个图书馆在特定时间只对一名读者开放，以便他/她可以独自浏览和使用图书馆的所有资源，而不会受到其他人的干扰。这种模式**通常用于数据库维护和故障排除。**在这种模式下，由于没有并发访问，管理员可以更容易地进行数据库的维护工作，如备份、恢复、重建索引等。 + +### 多用户模式 + +**多用户模式是 PostgreSQL 的常规运行模式**，它允许多个用户（或多个应用）同时访问和操作数据库。这就像一个图书馆在正常营业时间对所有读者开放，每个人都可以自由地浏览书籍和使用资源，同时图书馆的管理员会确保所有的操作都是有序和高效的。在这种模式下，数据库服务器必须处理并发访问，确保数据的完整性和一致性，并提供事务管理功能。 + +### 主-从复制模式 + +在主-从复制模式下，有一个主数据库（主图书馆）和一个或多个从数据库（分支图书馆）。**主数据库负责处理所有的写操作（如添加新书籍），而从数据库则是主数据库的只读副本，用于处理读操作（如查询书籍）。**从数据库会定期从主数据库同步数据，以保证数据的一致性。这样可以提高系统的读取性能和可用性。此外，这种模式还为数据备份和灾难恢复提供了额外的保障，因为从数据库可以作为备份数据源。 + +### 集群模式 + +**在集群模式下，多个 PostgreSQL 服务实例协同工作，共同提供数据库服务。**这就像一个图书馆网络，其中每个图书馆都可以提供完整的服务，并通过协同工作来提供更高效和更可靠的服务。这种模式可以提高系统的性能和可用性，同时也提供了更高的数据安全性。集群中的每个实例都可以处理读写请求，而数据的分布和复制是由集群管理软件自动处理的。这种模式通常用于大型、高并发的应用场景，需要高可用性和故障切换能力。 diff --git a/wiki/database-system/PostgreSQL/概述.md b/wiki/database-system/PostgreSQL/简介.md similarity index 61% rename from wiki/database-system/PostgreSQL/概述.md rename to wiki/database-system/PostgreSQL/简介.md index 2d1f8f8b..d763ed30 100644 --- a/wiki/database-system/PostgreSQL/概述.md +++ b/wiki/database-system/PostgreSQL/简介.md @@ -1,9 +1,9 @@ --- -title: 概述 -description: Postgresql 概述 +title: 简介 +description: Postgresql 简介 keywords: - Postgresql - - 概述 + - 简介 tags: - Postgresql sidebar_position: 1 @@ -36,116 +36,6 @@ PostgreSQL 的发展历程反映了其对技术创新和社区驱动的承诺： 与其他关系数据库相比，**PostgreSQL 一直强调其对开放性、扩展性和标准的遵循**。与 MySQL、Oracle 和 SQL Server 等数据库相比，它被视为一个功能丰富但需要一定学习投入的选择。 -## 架构 - -```mermaid -graph LR; - A[PostgreSQL 数据库服务] --> B1[数据库集簇 A]; - A[PostgreSQL 数据库服务] --> B2[数据库集簇 B]; - B1 --> C1[单一实例]; - B2 --> C2[单一实例]; - C1 --> D1[数据库 A]; - C1 --> D2[数据库 B]; - C2 --> D3[数据库 C]; - D1 --> E1[数据表1]; - D1 --> E2[数据表2]; - D1 --> F1[视图]; - D1 --> F2[函数]; - D1 --> F3[触发器]; - E1 --> G1[列]; - E1 --> G2[索引]; - E1 --> G3[主键]; - E1 --> G4[外键]; - E1 --> G9[约束]; - E2 --> G5[列]; - E2 --> G6[索引]; - E2 --> G7[主键]; - E2 --> G8[外键]; - E2 --> G10[约束]; - A --> H1[事务和并发控制]; - A --> H2[备份和恢复]; - A --> H3[安全性和权限管理]; - - A --> I[进程管理器]; - A --> J[SQL 解析器]; - A --> K[查询优化器]; - A --> L[查询执行器]; - - I --> M[后台进程]; - I --> N[自动清理进程]; - I --> O[后台工作进程]; - - L --> P[存储管理器]; - P --> Q[缓冲区管理]; - P --> R[磁盘空间管理]; - P --> S[事务管理]; - P --> X[日志管理]; - - Q --> T[共享缓冲区]; - Q --> U[WAL 预写日志]; - - S --> V[事务日志]; - S --> W[多版本并发控制 MVCC]; - - H1 --> Y[锁管理]; - H2 --> Z1[物理备份]; - H2 --> Z2[逻辑备份]; - H3 --> Z3[角色和权限管理]; - H3 --> Z4[加密和认证]; - - K --> Z5[统计信息]; - - style A fill:#f9d,stroke:#333,stroke-width:2px; - style B1 fill:#fc9,stroke:#333,stroke-width:2px; - style B2 fill:#fc9,stroke:#333,stroke-width:2px; - style C1 fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style C2 fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style D1 fill:#9fc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style D2 fill:#9fc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style D3 fill:#9fc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style E1 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; - style E2 fill:#c9f,stroke:#333,stroke-width:2px; - style F1 fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style F2 fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style F3 fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style G1 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style G2 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style G3 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style G4 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style G5 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style G6 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style G7 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style G8 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style G9 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style G10 fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style H1 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style H2 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style H3 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style I fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style J fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style K fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style L fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style M fill:#cfc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style N fill:#cfc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style O fill:#cfc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style P fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style Q fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style R fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style S fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style T fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style U fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style V fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style W fill:#fcc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style X fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px; - style Y fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style Z1 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style Z2 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style Z3 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style Z4 fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px; - style Z5 fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:2px; - -``` - ## 特点 作为世界上最先进的开源关系数据库，PostgreSQL 具有以下显著特点： @@ -156,8 +46,6 @@ graph LR; 4. **并发控制**：利用 MVCC 技术，优化高并发下的读写性能。 5. **安全性**：集成 SSL、行级安全性和强大的访问控制。 -### 优势与挑战 - 尽管 PostgreSQL 有许多优势，但它也面临一些挑战： **优势**： @@ -174,8 +62,6 @@ graph LR; 2. **大型应用适应性**：大型企业应用可能需要额外优化。 3. **学习曲线**：功能丰富可能导致新手上手难度增加。 -### 发布策略 - PostgreSQL 通常每年发布一次主要版本，并根据需要发布小的补丁更新。新版本的发布是基于特性完成度而不是预定的时间表，这确保了每个版本的高质量和稳定性。 ```mermaid @@ -212,6 +98,32 @@ graph LR ``` +## 对比 + +| 特点/数据库 | Oracle | MySQL | SQL Server | PostgreSQL | +| ------------------- | --------------------------- | ---------------------- | ----------------------- | --------------------- | +| **查询性能** | 高，优化了 OLTP 和 OLAP | 适中，适合 Web 应用 | 高，优化了 OLTP | 高，特别是复杂查询 | +| **并发性能** | 高 | 适中到高 | 高 | 高 | +| **读写吞吐量** | 高 | 适中 | 高 | 高 | +| **数据存储效率** | 高，支持多种压缩技术 | 适中 | 高，支持列式存储 | 高，支持列式存储 | +| **备份和恢复** | 高，有 RMAN | 适中，有物理和逻辑备份 | 高，有完整的备份策略 | 高，支持 PITR | +| **扩展性** | 高，支持 RAC | 适中，有集群解决方案 | 高，支持 AlwaysOn | 高，支持分区和分片 | +| **事务处理能力** | 高，支持多种隔离级别 | 适中，支持 MVCC | 高 | 高，支持 MVCC | +| **安全性** | 高，有完整的安全套件 | 适中 | 高，有完整的安全策略 | 高，支持 RLS 和 TDE | +| **可用性** | 高，支持 Data Guard | 适中，有复制 | 高，支持镜像和复制 | 高，支持流复制 | +| **维护和管理** | 适中，有 Enterprise Manager | 适中，有 Workbench | 适中，有 SSMS | 适中，有多种工具 | +| **特性和功能** | 高，有多种高级功能 | 适中，支持 JSON | 高，支持 BI、ML 等 | 高，支持 JSON、GIS 等 | +| **社区和支持** | 适中，商业支持 | 高，由 Oracle 支持 | 适中，由 Microsoft 支持 | 高，活跃的社区 | +| **成本效益** | 高昂的许可费 | 有开源版本 | 有免费版本 | 开源免费 | +| **DB-Engines-Rank** | 1240 | 1111 | 902 | 620 | + +**使用场景**： + +- **PostgreSQL**：适用于需要高度可定制、高并发、复杂查询和高扩展性的应用，如大型企业应用、GIS 系统、数据仓库等。 +- **Oracle**：适用于大型企业和金融机构，需要高可用性、高安全性和高性能的场景，如 ERP、CRM、银行系统等。 +- **MySQL**：适用于 Web 应用、小到中型企业应用、开源项目等，需要快速部署和简单维护的场景。 +- **SQL Server**：适用于 Windows 环境、需要集成 Microsoft 生态系统的应用，如 .NET 应用、BI 解决方案等。 + ## 文化 **PostgreSQL 拥有一个非常活跃的全球社区，由数千名开发者、用户和志愿者组成。**这个社区不仅贡献代码，还提供技术支持、文档编写和培训。