PostgreSQL 详解
PostgreSQL 详解
PostgreSQL 是一个功能强大的开源关系型数据库管理系统，以其可靠性、功能健壮性和性能著称。以下是 PostgreSQL 的全面详解：
1. PostgreSQL 核心特性
1.1 高级数据类型支持
- 原生支持 JSON/JSONB
- 数组和复合类型
- 几何和地理空间数据(GIS)
- 网络地址类型(IP, MAC)
- 全文搜索类型
1.2 扩展性
- 自定义函数(支持多种语言：PL/pgSQL, Python, Perl等)
- 自定义数据类型
- 自定义操作符
- 表函数和窗口函数
1.3 并发控制
- 多版本并发控制(MVCC)
- 行级锁定
- 可序列化快照隔离(SSI)
2. 安装与配置
2.1 安装方法
# Ubuntu/Debian
sudo apt-get install postgresql postgresql-contrib# CentOS/RHEL
sudo yum install postgresql-server postgresql-contrib# macOS (Homebrew)
brew install postgresql
2.2 基本配置
# 初始化数据库
sudo postgresql-setup initdb# 启动服务
sudo systemctl start postgresql# 设置开机启动
sudo systemctl enable postgresql
3. 数据库操作
3.1 连接数据库
psql -U username -d dbname -h host -p port
3.2 基本SQL操作
-- 创建数据库
CREATE DATABASE mydb;-- 创建表
CREATE TABLE users (id SERIAL PRIMARY KEY,name VARCHAR(100) NOT NULL,email VARCHAR(100) UNIQUE,created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);-- 插入数据
INSERT INTO users (name, email) VALUES ('张三', 'zhangsan@example.com');-- 查询数据
SELECT * FROM users WHERE name LIKE '张%';-- 更新数据
UPDATE users SET email = 'new@example.com' WHERE id = 1;-- 删除数据
DELETE FROM users WHERE id = 1;
4. 高级功能
4.1 JSON支持
-- 创建包含JSONB的表
CREATE TABLE products (id SERIAL PRIMARY KEY,details JSONB,tags TEXT[]
);-- 插入JSON数据
INSERT INTO products (details, tags)
VALUES ('{"name": "Laptop", "price": 999.99, "specs": {"cpu": "i7", "ram": "16GB"}}', '{"electronics", "computer"}');-- JSON查询
SELECT details->>'name' AS product_name
FROM products
WHERE details @> '{"specs": {"cpu": "i7"}}';
4.2 窗口函数
SELECT name,department,salary,AVG(salary) OVER (PARTITION BY department) AS avg_dept_salary,RANK() OVER (PARTITION BY department ORDER BY salary DESC) AS dept_rank
FROM employees;
4.3 表继承
-- 父表
CREATE TABLE cities (name TEXT,population FLOAT,altitude INT
);-- 子表
CREATE TABLE capitals (state CHAR(2)
) INHERITS (cities);
5. 性能优化
5.1 索引
-- 创建B-tree索引
CREATE INDEX idx_users_name ON users (name);-- 创建GIN索引(用于JSONB和数组)
CREATE INDEX idx_products_tags ON products USING GIN (tags);-- 创建部分索引
CREATE INDEX idx_active_users ON users (email) WHERE active = true;
5.2 查询优化
-- 使用EXPLAIN分析查询计划
EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM users WHERE name = '张三';-- 强制使用索引
SET enable_seqscan = OFF;
5.3 分区表
-- 创建分区表
CREATE TABLE measurement (city_id INT NOT NULL,logdate DATE NOT NULL,peaktemp INT,unitsales INT
) PARTITION BY RANGE (logdate);-- 创建分区
CREATE TABLE measurement_y2023 PARTITION OF measurementFOR VALUES FROM ('2023-01-01') TO ('2024-01-01');
6. 安全管理
6.1 用户和权限
-- 创建用户
CREATE ROLE app_user WITH LOGIN PASSWORD 'secure_password';-- 授予权限
GRANT SELECT, INSERT, UPDATE ON users TO app_user;-- 创建只读用户
CREATE ROLE readonly WITH LOGIN PASSWORD 'readonly_pass';
GRANT CONNECT ON DATABASE mydb TO readonly;
GRANT USAGE ON SCHEMA public TO readonly;
GRANT SELECT ON ALL TABLES IN SCHEMA public TO readonly;
6.2 行级安全
-- 启用行级安全
ALTER TABLE users ENABLE ROW LEVEL SECURITY;-- 创建策略
CREATE POLICY user_access_policy ON usersUSING (current_user = owner OR current_user = 'admin');
7. 备份与恢复
7.1 逻辑备份
# 备份单个数据库
pg_dump -U username -d dbname -f backup.sql# 备份所有数据库
pg_dumpall -U postgres -f alldb.sql
7.2 物理备份
# 基础备份
pg_basebackup -D /backup/location -Ft -z -P -U replicator
7.3 恢复
# 从逻辑备份恢复
psql -U postgres -d dbname -f backup.sql# 从物理备份恢复
pg_restore -U postgres -d dbname backup.dump
8. 扩展与插件
8.1 常用扩展
-- PostGIS(地理信息系统)
CREATE EXTENSION postgis;-- UUID支持
CREATE EXTENSION "uuid-ossp";-- 全文搜索
CREATE EXTENSION pg_trgm;
8.2 安装扩展
# 查找可用扩展
sudo apt-cache search postgresql-14-*# 安装PostGIS
sudo apt-get install postgresql-14-postgis-3
9. 监控与维护
9.1 监控查询
-- 查看活动查询
SELECT * FROM pg_stat_activity;-- 查看锁
SELECT * FROM pg_locks;
9.2 维护任务
-- 分析表(更新统计信息)
ANALYZE users;-- 重建表(减少膨胀)
VACUUM FULL users;-- 重建索引
REINDEX TABLE users;
10. 高可用与复制
10.1 设置主从复制
# 主服务器配置(postgresql.conf)
wal_level = replica
max_wal_senders = 3# 从服务器配置
hot_standby = on
10.2 逻辑复制
-- 创建发布
CREATE PUBLICATION mypub FOR TABLE users, products;-- 创建订阅
CREATE SUBSCRIPTION mysub
CONNECTION 'host=master dbname=mydb user=replicator'
PUBLICATION mypub;
PostgreSQL 的强大功能使其成为处理复杂数据需求的理想选择，从简单的Web应用到大规模数据分析系统都能胜任。