PostgreSQL初体验

PostgreSQL

1.简介

PostgreSqL，作为一个功能强大且开源的对象关系型数据库管理系统(ORDBMS)，自其诞生以来，便以其卓越的性能和丰富的特性赢得了全球开发者和企业的青睐。源自加利福尼亚大学伯克利分校的 PostgreSQL，不仅继承了其前身 Ingres 的精髓，更在不断的发展中推陈出新，成为了现代数据库领域的佼佼者。

2.特点

开源与自由:PostgreSQL 完全开源，遵循PostgreSQL许可证，这一特性使得用户可以自由地使用、修改和分发 PostgreSQL，无需担心版权问题，同时也促进了全球开发者的积极参与和贡献。
标准符合性:PostgreSQ高度符合 SQL标准，支持复杂的查询语法、子查询、窗口函数、公共表表达式(CTE)等高级特性，使得开发者可以更加灵活地编写高效、易读的 SQL 代码。
数据类型丰富:PostgreSqL 提供了丰富的数据类型，包括基本类型(如整数、浮点数、字符串等)、日期和时间类型、数组、枚举、范围类型、TSON、地理空间类型等，这些类型极大地扩展了PostgreSQL 的应用范围，使其能够处理各种复杂的数据场景。
事务与并发:PostgreSQL采用多版本并发控制(MVCC)机制，确保了在高并发环境下的数据一致性和隔离性。同时，PostgreSQL还支持复杂的事务处理，包括嵌套事务、保存点等，为开发者提供了强大的事务管理能力。
扩展性:PostgreSqL支持扩展和插件机制，允许用户根据需要定义新的数据类型、函数、操作符、索引方法等。这一特性使得 PostgreSqL 能够不断适应新的业务需求和技术发展。
安全性:PostgreS提供了细粒度的访问控制、加密传输、审计日志等安全特性，确保了数据库的安全性和数据的保密性。

3.优势

高性能:PostgreSQL通过优化查询计划、支持并行查询、分区表等特性，提供了卓越的性能表现。即使在处理大规模数据和高并发访问时，也能保持高效的响应速度。
高可用性:PostgreSQL 支持主从复制、流复制和逻辑复制等多种复制方式，使得数据库系统能够轻松实现高可用性和容灾备份。在发生故障时，能够快速恢复服务，确保业务的连续性。
灵活性:PostgreSQL的丰富数据类型和高级特性使得它能够灵活应对各种复》杂的业务场景。无论是处理结构化数据还是非结构化数据，PostgreSQL都能提供强大的支持。
社区支持:PostgreSqL拥有一个活跃的开发者社区和丰富的生态系统。社区中不仅有大量的教程、文档和插件可供使用，还有众多经验丰富的开发者愿意分享经验和解答问题。
成本效益:作为开源软件，PostgreSQL降低了企业的成本投入。同时，其卓越的性能和广泛的应用场景也使得 PostgreSQL 成为了许多企业的首选数据库产吧。

4.架构

PostgreSQL的架构设计体现了其高性能和可扩展性的特点。在逻辑层面上，PostgreSq 包含了数据库集群、表空间、数据库、Schema、表、索引等结构;在物理层面上，则包括数据文件、日志文件、参数文件、控制文件等物理存储方式。其中，数据块(Page)作为数据读写的基本单位，在PostgreSL中扮演着至关重要的角色。通过优化数据块的读写效率和布局方式，PostgreSqL能够进步提高其性能表现。

5.应用场景

PostgreSQL 广泛应用于各种业务场景中，包括但不限于以下方面:

企业应用:如 ERP、CRM、HRM 等系统，需要处理复杂的事务和查询操作。PostgreSqL 凭借其高性能和事务处理能力，能够为企业应用提供稳定可靠的数据支持。
数据分析:在数据仓库和商业智能领域，PostgreSQL凭借其丰富的数据类型和高级查询特性，能够轻松应对大规模数据分析和挖掘任务。
Web 应用:对于需要高并发访问和实时数据处理的 Web 应用来说，PostgreSQL的MVCC 机制和扩展性特性使得其成为了一个理想的选择。
地理信息系统(GIS):通过PostGIS扩展，PostgreSqL能够支持地理空间数据的存储和分析功能，为 GIS 应用提供了强大的数据支持。
物联网与大数据:随着物联网和大数据技术的不断发展，PostgreSQL凭借其高性能、可扩展性和丰富的数据类型特性，在物联网和大数据领域中也得到了广泛的应用。

6.结论

综上所述，PostgreSQL作为一款功能强大、开源的数据库管理系统，在现代信息化建设中发挥着越来越重要的作用。其丰富的特性、卓越的性能、灵活的应用场景以及强大的社区支持使得 PostgreSqL 成为了众多企业和开发者的首选数
据库产品。随着技术的不断进步和应用的不断扩展，相信PostgreSqL将在未来继续引领数据库技术的发展潮流。

安装postgresql

1.编译安装

安装所需环境

编译安装

配置环境
创建用户，数据存储目录，更改归属用户

配置环境变量


登录数据库

2.dnf安装

安装PostgreSQL

初始化数据库

登录数据库

PostgreSQL结构

1.pg的逻辑结构

PG 采用了多层逻辑结构:第一层为实例，第二层为数据库(每个实例下可有多个相互独立的数据库)，第三层为Schema(每个数据库下包含多个 Schema)。每个 Schema 下可以创建表、视图、索引、函数等数据库对象。如下图所示

Database cluster(数据库集簇):由 postgresql server 管理的数据库的集合，下面由多个 database 组成。一个数据库集簇可以包含多个 Database、多个User，每个 Database 以及 Database 中的所有对象都有它们的所有者:User。
Database 数据库: Postgres 默认数据库、Template0 最精简模板、Template1默认模板;数据库本身也是数据库对象,并且在逻辑上彼此分离。存储 schema 的一个逻辑空间，对应在物理层面上也是一个目录。
Schema:一个数据库可以有多个 User 用户，多个 Schema 模式，默认创建一
个数据库会存储在默认表空间，它包含一个 Public 名称的 Schema 模式(拷贝自Template1 模板)。它可隔离多个用户之间相同名称的对象。一个数据库可以有多个 Schema 模式,他们互不相关互相隔离。实际存储数据库对象的逻辑空间->逻辑上的对象编号，schema 是依附于数据库而存在的。
User 用户:postgres 用户是默认创建的超级管理员;每个数据库都有一个OWNER 用户，每个用户可以 OWNER 多个数据库。数据库对象:这里包含了 table，index，view，序列，函数等，数据最终存储在表中。表的组成表由多个page[block]组成)一个page 包含(页头信息空闲空间 Tuple)，实际存储数据的区域->对应到物理层面上就是文件 -->page构成
tablespace:存储数据库的一个逻辑空间，可以存放不同的数据库–>对应在物理层面上是一个目录
0ID:所有数据库对象都有各自的 oid(object identifiers),oid 是一个无符号的四字节整数，相关对象的 oid 都存放在相关的 system catalog 表中，比如数据库的 oid 和表的 oid 分别存放在 pg database,pg class 表中。

总结:
(1)从大小排列 database cluster–>databases–>schema–>objects
(2)Tablespace 是数据最大的存储空间， Database 是构成表空间的存储单元，pages 是 PostgreSQL 数据库中最小的 10 单元

2.pg的物理结构

数据库的文件默认保存在 initdb 时创建的数据目录中。在数据目录中有很多类型、功能不同的目录和文件，除了数据文件之外，还有参数文件、控制文件、数据库运行日志及预写日志等。本质上都是 PG的相关一些文件

1.软件安装目录

PostgreSQL 数据库的软件目录通常是在/usr 目录下(也可自定义位置)使用 pg_confg 命令可以看到当前数据库的基本情况，也可以在环境变量中可以看到。最直接可以使用 which 命令看到

其中各个目录里的内容及用途:

bin:二进制可执行文件，是PG数据库的所有相关命令所在，为方便使用需
设置到环境变量中
lib:动态库目录，PostgreSQl运行所需要的动态库都在此目录下
share:放有文档和配置模板文件，一些拓展插件的SQL 文件在此目录下的》extension 中
data:目录是数据库集群的物理存储核心，包含用户数据、元数据和配置文件
include:目录则提供编译扩展和客户端程序所需的C语言头文件。

2.数据库目录结构

/usr/local/pgsql/data/ --数据目录

├── base --表和索引文件存放目录

├── global --影响全局的系统表存放目录

├── pg_commit_ts --事务提交时间戳数据存放目录

├── pg_dynshmem --被动态共享所使用的文件存放目录

├── pg_logical --用于逻辑复制的状态数据

├── pg_multixact --多事务状态的数据

├── pg_notify --LISTEN/NOTIFY 状态的数据

├── pg_replslot --复制槽数据存放目录

├── pg_serial --已提交的可序列化信息存放目录

├── pg_snapshots --快照

├── pg_stat --统计信息

├── pg_stat_tmp --统计信息子系统临时文件

├── pg_subtrans --子事务状态数据

├── pg_tblspc --表空间

├── pg_twophase --预备事务状态文件

├── pg_wal --事务日志(预写日志)

└── pg_xact --日志提交状态的数据存放目录

文件和目录相关作用描述

files	description
PG_VERSION	包含postgresql主版本号的文件
pg_hba.conf	控制postgresql客户端验证的文件 控制PG客户端认证文件 主机 数据库 用户 ip地址认证方式
pg_ident.conf	控制postgresql用户名映射的文件,配置操作系统用户和数据库服务器上的用户映射
postgresql.conf	配置参数文件
postgresql.auto.conf	用于存储在ALTER SYSTEM(版本9.4或更高版本)中设置的配置参数的文件
postmaster.opts	记录服务端上一次启动的命令行选项
subdirectories	description
base/	包含每个数据库子目录的子目录
global/	包含群集范围表的子目录，例如pg database和pgcontrol
pg commit ts/	包含事务提交时间戳数据的子目录。9.5版本以后
pg clog/(Version 9.6or earlier)	包含事务提交状态数据的子目录。它在版本10中重命名为pg xact.CLOG将在5.4章节中详解
pg dynshmem/	包含动态共享内存子系统使用的文件的子目录。9.4版本以后
pg logical/	包含逻辑解码的状态数据的子目录。9.4版本以后
pg_multixact/	包含多事务状态数据的子目录(用于 shared row locks)
pg _notify/	包含LISTEN/NOTIFY状态数据的子目录
pg_repslot/	包含复制槽数据的子目录(9.1版本以后)
pg_serial/	包含有关已提交的序列化事务(9.1版本以后)信息的子目录
pg_snapshots/	包含导出快照的子目录(9.2版本以后)。PostgreSQL的函数pg_export snapshot在此子目录中创建快照信息文件
pg_stat/	包含统计子系统永久文件的子目录
pg_stat tmp/	包含统计子系统临时文件的子目录
pg_subtrans/	包含子事物状态数据的子目录
pg_tblspc/	表空间符号链接目录
pg_twophase/	包含prepare事务的状态文件
pg_wal/(Version 10 orlater)	包含WAL(Write Ahead Logging)段文件的子目录。在版本10中从pg _xlog重命名而来.
pg_xact/(Version 10 or later)	包含事务提交状态数据的子目录。在版本10中从pg_clog重命名而来.CLOG将在5.4章节中详解
pg_xlog/ (Version 9.6or earlier)	包含WAL(Write Ahead Logging)段文件的子目录。在版本10中重命名为pg_

3.数据库有两个基础对象，一个是oid，一个是表空间

0ID(object Identifier)是数据库对象的唯一标识符
表空间实际上是文件系统中的一个位置链接，即一个目录,它是一个逻辑上的概念，目录是它的物理存在方式。数据库中创建的对象(表、索引、数据库对象)都保存在表空间中。postgresql初始化完成后，会有两个默认的表空间，一个是 pg_default，如果用户建表时没有指定表空间，所有新建的表都会放在pg_default 中,另一个是 pg_global,存放的是整个实例数据库所共享的系统表。

4.base的物理布局设计

每个数据库都会在$PGDATA/base 下面生成一个子目录，如下图，都会一一对应

5.表空间跟数据库关系

在 0racle 数据库中;一个表空间只属于一个数据库使用;而一个数据库可以拥有多个表空间。属于"一对多"的关系
在 PostgreSQL 集群中;一个表空间可以让多个数据库使用;而一个数据库可以使用多个表空间。属于"多对多"的关系。
系统自带表空间:
表空间 pg default 是用来存储系统目录对象、用户表、用户表 index、和临时表、临时表 index、内部临时表的默认空间。对应存储目录$PADATA/base/表空间p{g}_{g}lobal用来存放系统字典表;对应存储目录$PADATA/global/