Postgresql: 基本概念
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title: 基本概念
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description: Postgresql 基本概念
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- Postgresql
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- 基本概念
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tags:
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- Postgresql
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author: 7Wate
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date: 2023-09-21
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## 引言
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```mermaid
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graph TD;
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A[大型图书馆系统] --> B1[历史分馆]
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A --> B2[科学分馆]
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A --> B3[文学分馆]
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B1 --> C1[古代历史区]
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B1 --> C2[现代历史区]
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B2 --> C3[物理学区]
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B2 --> C4[化学区]
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B3 --> C5[古典文学区]
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B3 --> C6[现代文学区]
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C1 --> D1[书籍1]
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C1 --> D2[书籍2]
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C2 --> D3[书籍3]
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C2 --> D4[书籍4]
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C3 --> D5[书籍5]
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C3 --> D6[书籍6]
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C4 --> D7[书籍7]
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C4 --> D8[书籍8]
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C5 --> D9[书籍9]
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C5 --> D10[书籍10]
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C6 --> D11[书籍11]
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C6 --> D12[书籍12]
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```
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**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。
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**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。
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**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。
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**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。
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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。
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## 组成
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### 执行文件
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| 文件名 | 描述 |
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| ------------------- | ------------------------------------------------------------ |
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| `clusterdb` | 用于重新集群数据库表的工具。 |
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| `createdb` | 用于创建新数据库的工具。 |
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| `createuser` | 用于创建新数据库用户的工具。 |
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| `dropdb` | 用于删除数据库的工具。 |
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| `dropuser` | 用于删除数据库用户的工具。 |
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| `initdb` | 用于初始化新数据库群集的工具。 |
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| `oid2name` | 用于将 OID（对象标识符）转换为名称的工具。 |
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| `pg_amcheck` | 用于验证索引的完整性和一致性的工具。 |
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| `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。 |
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| `pg_basebackup` | 用于创建 PostgreSQL 数据库的基本备份的工具。 |
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| `pgbench` | 用于进行性能基准测试的工具。 |
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| `pg_checksums` | 用于管理 PostgreSQL 数据目录中的页校验和设置。 |
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| `pg_config` | 用于检索 PostgreSQL 安装的配置信息的工具。 |
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| `pg_controldata` | 用于检索 PostgreSQL 数据目录中的控制信息的工具。 |
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| `pg_ctl` | 用于启动、停止和管理 PostgreSQL 服务器的工具。 |
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| `pg_dump` | 用于将 PostgreSQL 数据库导出为 SQL 脚本文件的工具。 |
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| `pg_dumpall` | 用于导出所有 PostgreSQL 数据库的工具。 |
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| `pg_isready` | 用于检查 PostgreSQL 服务器是否准备好接受连接的工具。 |
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| `pg_receivewal` | 用于接收和保存流复制的 WAL（Write-Ahead Logging）数据的工具。 |
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| `pg_recvlogical` | 用于接收和保存逻辑复制的数据的工具。 |
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| `pg_resetwal` | 用于重置 PostgreSQL 的 WAL 日志文件的工具。 |
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| `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。 |
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| `pg_rewind` | 用于将一个 PostgreSQL 数据库群集回滚到以前的状态的工具。 |
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| `pg_test_fsync` | 用于测试文件同步性能的工具。 |
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| `pg_test_timing` | 用于测试系统定时性能的工具。 |
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| `pg_upgrade` | 用于升级 PostgreSQL 数据库群集的工具。 |
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| `pg_verifybackup` | 用于验证 PostgreSQL 备份的完整性的工具。 |
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| `pg_waldump` | 用于解析和显示 WAL（Write-Ahead Logging）文件内容的工具。 |
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| `postgres` | PostgreSQL 服务器主进程的可执行文件。 |
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| `postmaster` | 符号链接，指向 PostgreSQL 服务器主进程的可执行文件。 |
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| `psql` | 用于与 PostgreSQL 数据库进行交互的命令行客户端工具。 |
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| `reindexdb` | 用于重新创建索引的工具。 |
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| `vacuumdb` | 用于执行 VACUUM 操作以清理和优化 PostgreSQL 数据库的工具。 |
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| `vacuumlo` | 用于管理 PostgreSQL 大对象的工具。 |
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### 数据目录
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| 文件/目录名称 | 作用 |
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| --------------------- | ------------------------------------------------------------ |
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| base | 存储用户创建的数据库和表的数据文件 |
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| global | 存储系统范围的共享表格定义和数据 |
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| pg_commit_ts | 用于跟踪提交的事务时间戳 |
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| pg_dynshmem | 动态共享内存目录，用于在运行时分配共享内存段 |
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| 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 |
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| pg_ident.conf | 用于标识客户端连接的规则配置文件 |
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| pg_logical | 用于逻辑复制的相关文件和状态信息 |
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| pg_multixact | 存储多事务共享锁的信息 |
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| pg_notify | 用于实现`NOTIFY`和`LISTEN`功能的通知目录 |
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| pg_replslot | 存储逻辑复制插槽信息的目录 |
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| pg_serial | 存储序列的数据文件 |
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| pg_snapshots | 存储快照信息 |
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| pg_stat | 包含统计信息的目录，用于监视数据库性能 |
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| pg_stat_tmp | 存储临时统计信息的目录 |
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| pg_subtrans | 存储子事务信息 |
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| 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 |
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| pg_twophase | 存储两阶段提交事务信息的目录 |
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| PG_VERSION | 数据库簇的版本信息文件 |
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| pg_wal | 存储 Write-Ahead Logging (WAL) 文件，用于事务恢复和复制 |
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| pg_xact | 存储事务状态文件 |
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| 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 |
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| postgresql.conf | 数据库的主要配置文件，包含了许多配置选项 |
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| **[postmaster.opts]** | **包含启动 PostgreSQL 时使用的最后一组选项。** |
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| **[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。** |
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## 设计架构
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### 架构图
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```mermaid
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graph LR;
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A[PostgreSQL 数据库服务] --> B[数据库集簇];
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B --> C[单一实例];
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C --> D1[数据库 A];
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C --> D2[数据库 B];
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C --> D3[数据库 C];
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D1 --> E1[数据表1];
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D1 --> E2[数据表2];
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D1 --> F1[视图];
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D1 --> F2[函数];
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D1 --> F3[触发器];
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E1 --> G1[列];
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E1 --> G2[索引];
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E1 --> G3[主键];
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E1 --> G4[外键];
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E1 --> G9[约束];
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E2 --> G5[列];
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E2 --> G6[索引];
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E2 --> G7[主键];
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E2 --> G8[外键];
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E2 --> G10[约束];
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A --> H1[事务和并发控制];
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A --> H2[备份和恢复];
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A --> H3[安全性和权限管理];
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A --> H4[复制和高可用性];
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A --> H5[扩展性和插件];
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A --> H6[连接管理];
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A --> H7[监听和通知];
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A --> I[进程管理器];
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A --> J[SQL 解析器];
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A --> K[查询优化器];
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A --> L[查询执行器];
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I --> M[后台进程];
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I --> N[自动清理进程];
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I --> O[后台工作进程];
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L --> P[存储管理器];
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P --> Q[缓冲区管理];
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P --> R[磁盘空间管理];
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P --> S[事务管理];
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P --> X[日志管理];
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Q --> T[共享缓冲区];
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S --> V[事务日志];
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S --> W[多版本并发控制 MVCC];
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S --> U[WAL 预写日志];
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H1 --> Y[锁管理];
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H2 --> Z1[物理备份];
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H2 --> Z2[逻辑备份];
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H3 --> Z3[角色和权限管理];
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H3 --> Z4[加密和认证];
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H4 --> Z6[主从复制];
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H4 --> Z7[同步复制];
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H5 --> Z8[新数据类型];
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H5 --> Z9[新函数];
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H6 --> Z10[客户端连接];
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H7 --> Z11[LISTEN];
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H7 --> Z12[NOTIFY];
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K --> Z5[统计信息];
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L --> Z13[顺序扫描];
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L --> Z14[索引扫描];
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L --> Z15[哈希连接];
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```
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||||
### 进程结构
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```mermaid
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graph LR
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A[客户端] --> B[后端进程/Backend Process]
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B --> C[共享缓冲区/Shared Buffers]
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B --> D[事务日志/WAL Writer]
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B --> E[查询执行器/Query Executor]
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B --> L[日志管理器/Log Manager]
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B --> M[缓冲管理器/Buffer Manager]
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B --> N[锁管理器/Lock Manager]
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B --> O[进程间通信/IPC]
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||||
C --> D[事务日志/WAL Writer]
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E --> C[共享缓冲区/Shared Buffers]
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D --> J[归档进程/Archiver]
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||||
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||||
F[后台进程/Background Processes] --> C
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F --> D
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F --> G[统计信息收集器/Stats Collector]
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F --> H[自动清理进程/Autovacuum Worker]
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||||
F --> I[检查点进程/Checkpointer]
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F --> J
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||||
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;
|
||||
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|
||||
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|
||||
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|
||||
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|
||||
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;
|
||||
```
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||||
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||||
- **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。
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- **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。
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||||
- **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。
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||||
- **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。
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||||
- **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。
|
||||
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||||
### 内存结构
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```mermaid
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||||
graph LR
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A[PostgreSQL 内存结构]
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A --> B[共享缓冲区/Shared Buffers]
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A --> C[工作内存/Work Mem]
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||||
A --> D[维护工作内存/Maintenance Work Mem]
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||||
A --> E[WAL缓冲区/WAL Buffers]
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||||
A --> F[本地缓冲区/Local Buffers]
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||||
A --> G[消息层/Message Layer]
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||||
A --> H[CLOG缓冲区/CLOG Buffers]
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||||
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。
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||||
- **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
|
||||
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||||
```mermaid
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||||
graph LR
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||||
|
||||
A[数据库集群/Cluster]
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||||
A --> B[全局系统目录/pg_global]
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||||
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]
|
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```
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||||
### 物理存储结构
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||||
```mermaid
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graph TD
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||||
A[数据库 Database]
|
||||
B1[表空间 Tablespace 1]
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||||
B2[表空间 Tablespace 2]
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||||
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]
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||||
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||||
A --> B1
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||||
A --> B2
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||||
B1 --> C1
|
||||
B2 --> C2
|
||||
C1 --> D
|
||||
C1 --> E
|
||||
C2 --> D
|
||||
C2 --> E
|
||||
A --> F
|
||||
A --> G
|
||||
A --> H
|
||||
A --> I
|
||||
```
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||||
|
||||
### 堆表文件内部结构
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||||
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||||
```mermaid
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||||
graph TD
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||||
A[页面 Page]
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||||
B[页面头部 Page Header]
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||||
C[项目指针数组 Item Pointer Array]
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||||
D[元组1 Tuple 1]
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||||
E[元组2 Tuple 2]
|
||||
F[元组N Tuple N]
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||||
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]
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||||
J[仅堆元组 HOT]
|
||||
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||||
A --> B
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A --> C
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||||
C --> D
|
||||
C --> E
|
||||
C --> F
|
||||
A --> G
|
||||
A --> H
|
||||
D --> I
|
||||
E --> I
|
||||
F --> I
|
||||
D --> J
|
||||
E --> J
|
||||
F --> J
|
||||
```
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||||
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||||
## 服务模式
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||||
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||||
```mermaid
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||||
graph TD
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A[PostgreSQL 服务模式]
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B[单用户模式]
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||||
C[多用户模式]
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D[主-从复制模式]
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E[集群模式]
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F[主数据库]
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||||
G[从数据库1]
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||||
H[从数据库2]
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||||
I[服务实例1]
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J[服务实例2]
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||||
K[服务实例3]
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A --> B
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A --> C
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A --> D
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A --> E
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||||
D --> F
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||||
F --> G[同步数据]
|
||||
F --> H[同步数据]
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||||
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||||
E --> I
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||||
E --> J
|
||||
E --> K
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||||
|
||||
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
|
||||
```
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||||
|
||||
### 单用户模式
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||||
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。
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||||
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||||
### 多用户模式
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||||
**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。
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||||
### 主-从复制模式
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||||
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||||
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。
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||||
### 集群模式
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||||
**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。
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||||
@ -1,9 +1,9 @@
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---
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||||
title: 概述
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||||
description: Postgresql 概述
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||||
title: 简介
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||||
description: Postgresql 简介
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keywords:
|
||||
- Postgresql
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||||
- 概述
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||||
- 简介
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||||
tags:
|
||||
- Postgresql
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||||
sidebar_position: 1
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||||
@ -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：
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||||
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。
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## 架构
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||||
```mermaid
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||||
graph LR;
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A[PostgreSQL 数据库服务] --> B1[数据库集簇 A];
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||||
A[PostgreSQL 数据库服务] --> B2[数据库集簇 B];
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||||
B1 --> C1[单一实例];
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||||
B2 --> C2[单一实例];
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||||
C1 --> D1[数据库 A];
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||||
C1 --> D2[数据库 B];
|
||||
C2 --> D3[数据库 C];
|
||||
D1 --> E1[数据表1];
|
||||
D1 --> E2[数据表2];
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||||
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];
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||||
|
||||
I --> M[后台进程];
|
||||
I --> N[自动清理进程];
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||||
I --> O[后台工作进程];
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||||
|
||||
L --> P[存储管理器];
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||||
P --> Q[缓冲区管理];
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||||
P --> R[磁盘空间管理];
|
||||
P --> S[事务管理];
|
||||
P --> X[日志管理];
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||||
|
||||
Q --> T[共享缓冲区];
|
||||
Q --> U[WAL 预写日志];
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||||
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||||
S --> V[事务日志];
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S --> W[多版本并发控制 MVCC];
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||||
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||||
H1 --> Y[锁管理];
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||||
H2 --> Z1[物理备份];
|
||||
H2 --> Z2[逻辑备份];
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||||
H3 --> Z3[角色和权限管理];
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||||
H3 --> Z4[加密和认证];
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||||
|
||||
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;
|
||||
|
||||
```
|
||||
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||||
## 特点
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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：
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@ -156,8 +46,6 @@ graph LR;
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4. **并发控制**：利用 MVCC 技术，优化高并发下的读写性能。
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||||
5. **安全性**：集成 SSL、行级安全性和强大的访问控制。
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### 优势与挑战
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尽管 PostgreSQL 有许多优势，但它也面临一些挑战：
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|
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**优势**：
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@ -174,8 +62,6 @@ graph LR;
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2. **大型应用适应性**：大型企业应用可能需要额外优化。
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3. **学习曲线**：功能丰富可能导致新手上手难度增加。
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### 发布策略
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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。
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```mermaid
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||||
@ -212,6 +98,32 @@ graph LR
|
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||||
```
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## 对比
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| 特点/数据库 | Oracle | MySQL | SQL Server | PostgreSQL |
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| ------------------- | --------------------------- | ---------------------- | ----------------------- | --------------------- |
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| **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 |
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||||
| **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 |
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||||
| **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 |
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||||
| **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 |
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| **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 |
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| **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 |
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||||
| **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 |
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||||
| **成本效益** | 高昂的许可费 | 有开源版本 | 有免费版本 | 开源免费 |
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| **DB-Engines-Rank** | 1240 | 1111 | 902 | 620 |
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**使用场景**：
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||||
- **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。
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- **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。
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||||
- **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。
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||||
- **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。
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## 文化
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**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。
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