СУБД PostgreSQL: принцип работы, преимущества и недостатки

• Вступление
• Разбираемся в том, что такое PostgreSQL
• Преимущества и недостатки PostgreSQL
• Как появился POSTGRES и позднее превратился в PostgreSQL, интересные факты из истории проекта
• Порядок инсталляции PostgreSQL в ОС Линукс и Виндовс
• Правила установки Postgres в Linux
• Основы работы с СУБД PostgreSQL
• Итоги

На сегодняшний день PostgreSQL является наиболее популярной свободной объектно-реляционной СУБД, применяемой во множестве программных продуктов и решений. Позволяет реализовать сложнейшие ERP и CRM системы, с хранением необходимой информации, быстрой обработкой тысяч запросов. В частности, PostgreSQL применяется для линейки программных продуктов 1С, обеспечивая их надежную и стабильную работу, давая ряд конкурентных преимуществ.

Применяемая модель объектно-реляционной СУБД означает поддержку всех требований к реляционным БД, а также и механизмов, которые реализуют объектно-ориентированные языки программирования, включая объектные модели, классы и наследование, публичные и приватные функции, процедуры и т.д.

Такая концепция, вместе со свободной лицензией распространения и открытым программным кодом, быстро сделала СУБД PostgreSQL наиболее известной и популярной на рынке. Ее используют многие мировые гиганты сферы IT, например, платформы Alibaba, сервисы Yahoo, Instagram* и другие.

Основными пользователями PostgreSQL являются:

• бэкенд- разработчики, которые выстраивают и программируют взаимодействие сайтов с БД, работу всей серверной части веб-порталов;
• администраторы, профессиональные сотрудники, обеспечивающие техническую поддержку работы различных видов серверов;
• инженеры DevOp, которые обслуживают IT-инфраструктуру разных компаний.

По данным проведенных опросов среди разработчиков и независимых экспертов, PostgreSQL уже несколько лет прочно удерживает планку лидерства, являясь самой широко используемой СУБД.

Система управления базами данных PostgreSQL имеет ряд неоспоримых преимуществ перед другими решениями, которые представлены на рынке. Обеспечивается поддержка широкого набора данных. Гибкость, использование не только стандартизированных типов данных, но других, например, координат для геолокации и картографических сервисов, сетевых и MAC-адресов, а также результатов полнотекстового поиска. Применяются надстройки и расширения, которые легко позволят добавить нужный тип данных. Предусмотрен центральный репозиторий PGXN, где представлены тысячи опенсорс модулей на языке С, которые можно загружать абсолютно бесплатно.

Гибкий настраиваемый интерфейс, позволяет организовать хранение данных в таблицах и быстрый доступ к ним пользователей и разнообразных приложений, от веб-порталов до сложных распределенных систем. Максимальная универсальность, поддержка стандартов и присущих для SQL правил формирования запросов. Надежность и безопасность, разграничение прав доступа пользователей и управление ими. Многие сравнивают СУБД PostgreSQL с популярной коммерческой системой Oracle, считая ее наиболее эффективным бесплатным аналогом.

К преимуществам, которые выгодно отличают PostgreSQL от других СУБД, относятся:

• интегрирована система расширений, удобная возможность для администратора задавать типы данных, подключать необходимые модули из каталога PGXN, а также использовать различные функции и процедуры, написанные на нескольких языках программирования, включая Питон, Ява, PHP;
• простота масштабирования и повышение производительности за счет применения индексировании, обобщенного дерева поиска и наследования таблиц;
• команды и инструменты для анализа времени обработки запросов, переиндексации, удаления мусора;
• кроссплатформенность, обеспечивается работа с любыми видами приложений и операционными системами, всеми дистрибутивами Линкус, а также Виндовс и МакОС;
• поддержка языка разметки XML;
• свободная лицензия распространения BSD, открытый программный код с возможностью загрузки из репозитория на гит хабе.

Имеется максимально подробное справочное руководство, а также живое сообщество разработчиков и пользователей.

Система PostgreSQL считается одной из наиболее стабильных и надежных, выгодно отличаясь от других бесплатных продуктов. Над проектом работает команда опытных разработчиков и предлагаемые релизы поступают в свободный доступ только после тщательного тестирования. Также регулярно обновляется техническая документация, раздел справки. Есть статистика и данные независимых исследований, что по количеству обнаруженных ошибок PostgreSQL в пять раз лучше, чем MySQL, количество ошибок на количество строк кода здесь в почти 50 ниже, чем у самого ядра ОС Линукс.

Несмотря на большое количество преимуществ, есть у PostgreSQL и ряд недостатков, на которых следует остановиться подробнее. К основным из них относится большое количество разнообразных конфигураций, разобраться в которых будет сложно пользователям с небольшим опытом, необходимо понимание архитектуры и учет достаточно большого количества параметров. Среди «минусов» PostgreSQL можно отметить:

• сложность настройки;
• базовый функционал слабее, чем у ряда коммерческий СУБД;
• значительное потребление системных ресурсов, в том числе оперативной памяти и мощности центрального процессора.

Разработка новой реляционной СУБД стартовала в 1985 году. В те годы структурированный язык запросов SQL еще не являлся мировым стандартом, поэтому новый проект, стартовавший в Калифорнийском университете Беркли, был инновационным. Новую систему было решено назвать POSTGRES, а в ее основу легли материалы, которые руководитель проекта, профессор Стоунбрейкер, получил в процессе разработки INGRES, являющейся одной из самых ранних СУБД.

Работа над POSTGRES развивалась достаточно динамично, к 1988 году язык для создания запросов POSTQUEL, как и сама система POSTGRES, были хорошо задокументированы, опубликовано немало публикаций в научных журналах. Система выглядела очень перспективной, позволяя эффективно обходить ставшие к тому времени очевидными ограничения языка SQL.

В 1989 году вышел первый официальный релиз системы, который стал быстро набирать популярность. Однако, неожиданно для всех, финансирование было прекращено в 1992 году и проект был закрыт.

Дальнейшее развитие системы стало возможным только благодаря тому, что изначально предполагалось распространение системы по открытой лицензии, с доступным исходным кодом. Двое выпускников университета Беркли, Джоли Чену и Эндрю Ю, продолжили работу над системой. Используемый ранее язык запросов POSTQUEL было решено изменить на SQL, к тому времени уже ставший международным стандартом. Вначале СУБД получила название Postgres95, позднее сменившееся на привычное сегодня PostgreSQL. С момента рестарта проекта и до сегодняшнего дня вышло уже 28 версий, функциональные возможности которых улучшались с каждым новым релизом.

К сегодняшнему дню работу над системой продолжает команда специалистов, руководит которой Core Team. Управляющим комитетом определяется вектор развития СУБД PostgreSQL, принимаются решения о выпуске новых версий и их составе. Все работающие над системой программисты подразделяются на обычных и основных, лишь ограниченная группа из которых обладает правами окончательно изменять исходный код.

Современные серверы баз данных чаще всего используют в качестве операционной систему одну из версий Linux, а также встречаются и варианты с ОС Windows. Скачать соответствующую им версию СУБД PostgreSQL можно с официального сайта или одного из верифицированных репозиториев.

1. Перейти на официальный портал postgresql.org и загрузить из раздела Downloads последний стабильный релиз для операционной системы Виндовс, убедившись в соответствии разрядности;
2. Инсталляционный пакет включает основную систему, а также ряд дополнительных утилит, включая удобный инструмент администрирования с графическим интерфейсом pgAdmin, управление отправляемыми и получаемыми пакетами через Stack Builder;
3. Запустите установщик и укажите директорию;
4. Выберите из списка необходимые компоненты системы;
5. Укажите пароль администратора, необходимые для непосредственного подключения к серверу, авторизации и входа в панель управления;
6. Выберите необходимый язык интерфейса и другие используемые настройки, ряд которых можно будет поменять при необходимости;
7. В зависимости от вычислительной мощности и других технических характеристик сервера, процесс установки занимает от 1 до 10 минут, после чего СУБД будет готова к использованию.

После установки можно применять pgAdmin с удобным графическим интерфейсом или же использовать командную строку. Используя данные администратора, следует подключиться к серверам, для контроля выполнив команду VERSION (), которая, в случае успешного соединения, выдаст информацию о версии СУБД.

Существует целый ряд операционных систем из семейства Linux, одной из наиболее распространенных и популярных из которых является Ubuntu. Установка PostgreSQL начинается с загрузки последнего дистрибутива из общего репозитория. Предельная простота и высокая скорость инсталляции. Все что необходимо сделать, это открыть Bash, и активизировать репозиторий, выполнив команду $ sudo apt update, а второй, выполнив инсталляцию СУБД, $ sudo apt –y (или-n) install PostgreSQL. Флаги (y/n) используются для включения или отключения по завершении инсталляции. Вся последовательность действий и команды подробно описаны в справочной документации, которая также доступна на официальном сайте проекта.

После установки нужно проверить, что соответствующая служба PostgreSQL активирована, сервер может работать с запросами. Обратитесь к справочной документации при необходимости, чтобы уточнить команды, необходимые для создания БД, таблиц и запросов, пользователей, разграничения прав доступа и других необходимых настроек.

Зачастую удобнее пользоваться панелью администрирования pgAdmin 4, которая имеет удобный графический интерфейс для выполнения серверных настроек, управления пользователями и данными. Однако, многие опытные администраторы задают необходимые директивы через командную строку, с максимально быстрым их выполнением, а также и контролем полученных результатов запросов.

Первоначально следует задать имя сервера (host name), выполнив подключение к нему с использованием учетной записи администратора, с указанием соответствующего имени пользователя и пароля. Проверьте подключение и запросите информацию о СУБД через SELECT VERSION (). Последующая работа с базой данных осуществляется через запросы SQL, процедуры и функции, написанные на тех или иных языках программирования.

В Постридж реализована поддержка MVCC, что необходимо для обеспечения параллельного доступа различных пользователей системы, для каждого из которых создаются snapshots или снимки системы, куда вносятся соответствующие изменения, после выполнения запросов и подтверждения транзакций изменения имплементируются в основную систему. Такой механизм позволяет повысить производительность, исключив блокировку записей в таблицах на время чтения данных и их записи. Полноценная поддержка всех принципов ACID, которые необходимы для обеспечения целостности информации, согласованности, прочности и изолированности. PostgreSQL поддерживает так называемые оконные функции, а также триггеры, вложенность транзакций. При помощи оконных функций можно делать выборку записей из таблиц, после чего совершать необходимые вычисления в дополнительном столбце, возвращая полученный результат. Использование вложенных транзакций повышает надежность и позволяет задавать границы возможных откатов. Также мощными механизмами являются триггеры, которые инициализируют те или иные действия при создании соответствующих предпосылок.

Для PostgreSQL есть максимально подробное пользовательское руководство. На сегодняшний день объем только официальной справочной документации, которую можно скачать в pdf составляет более 3 000 страниц. Используйте справку для обучения, а также присоединяйтесь к коммьюнити, посещая профильные форумы, где можно быстро получить ответы на любые вопросы.

В целом, использование PostgreSQL не вызывает затруднений. Пройти обучение, особенно если есть знание SQL и опыт работы с другими серверами БД, можно достаточно быстро.

Работая с PostgreSQL, разработчики получают максимальные возможности по настройке системы и ее адаптации под нужды определенного приложения. Абсолютная совместимость с большинством языков программирования, возможность использования расширений, сотни которых предлагают уже готовые решения, которые можно скачать из открытого депозитария, с использованием по свободной лицензии. Начинайте использовать систему, а также многие переходят на нее с других коммерческих СУБД, получая ряд преимуществ, в том числе избегая проблем с продлением лицензии и иных ограничений.

PostgreSQL популярное ПО с открытым кодом. Отличная производительность при работе с большими объемами данных, выполнение десятков тысяч запросов в секунду. Подходит для организации работы серверов для самых высоконагруженных систем. При этом система остается полностью бесплатной, мало уступая по своим возможностям коммерческим продуктам. Несмотря на то, что PostgreSQL может показаться более сложной по сравнению с некоторыми другими реляционными базами данных, ее преимущества неоспоримы. Это лучшее бесплатное решение на сегодняшний день, которое можно использовать в разнообразных проектах, включая коммерческие, для организации работы предприятий, управления персоналом, электронного документооборота и иных. Важным является и мощное комьюнити. Проект не стоит на месте и динамично развивается. Выходят как новые релизы самой PostgreSQL, так и наполняется репозиторий бесплатных расширений, которые также имеют открытый код и распространяются по свободной лицензии. Подтверждением эффективности СУБД является ее выбор для своих решений крупнейших компаний мира, чьими электронными сервисами ежедневно пользуются десятки миллионов людей.

*Instagram — проект Meta Platforms Inc., деятельность которой в России признана экстремистской и запрещена