《PostgreSQL 全球概况》|学习笔记-阿里云开发者社区

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《PostgreSQL 全球概况》

内容介绍

一．PostgreSQL 发展历程

二．PostgreSQL 核心技术

三．PostgreSQL 开源社区

一．PostgreSQL 发展历程

1. 数据库发展历史

SQL 在整个数据库的发展历史中处于一个什么样的位置呢？

我们知道最早的数据库是层次数据库和网络数据库，层次数据库把数据组织成数的结构，网络数据库允许兄弟节点之间能够有指针相连形成网络的一种形态，网络数据库在政府部门在军事领域在科学计算方面得到了广泛的应用，因为数据之间通过指针相连查询能够按照导航的方式进行，因此效率非常高，发明网络数据库的 walkman 主要活跃在工业界，他没有学术背景，甚至没有博士学位，他因为发明网络数据库而获得了数据库领域的第一个图领奖，由于网络数据库具有高效的特性，那么到目前为止运行在型机上的数据库有很多仍然采用网络数据库，美国的阿波罗登月计划所使用的数据库也就是网络数据库。

随着计算机性能的提升，诞生了小型机，企业和银行都买得起计算机管理他们的数据 IBM研究员苏银行记账和企业财务业务的启发。

提出用表的方式来组织数据的是一位数学家，他基于集合运算设计了关系代数，通过关系代数的操作，把数据库查询的问题变换成表的计算问题就使得关系表通过关系运算能够计算成用户想要的形式，使得数据共享变得非常的灵活，方便，于是数据库得到了广泛的使用也创造了数据库巨大的产业，他也因此获得了图领奖。随着计算机性能的进一步提升，苹果电脑和个人计算机的出现，使得计算机能够处理多媒体地理信息和CAD数据，然而关系数据库不适合管理这一类复杂的数据。

人们借鉴面向对象的程序设计思想，提出了面向对象的数据模型面向对象的数据模型，将数据和操作封装成对象，具有相同属性和操作的对象归为一个类，能够通过继承关系连结在一起对象具有唯一的标识是通过标识符，我们从用简单的数对象能够形成复杂的对象上世纪90年代研制了许多面向对象的数据库系统那么期待面向对象数据库系统能够替换关系数据库系统成为市场的主流然后面向对象数据库没有取得成功，因为数据和操作封装成的对象，对象不能够向关系表那样自由的分割和重组，从而他不具备关系数据库那灵活性那么我们在市场上现在很难看到纯粹的面向对象数据库系统。

美国家族大学伯克利分校的教授 stone brick，提出关系数据库此时具有对象的功能，提出了对象关系数据模型，也就是在数据库中单独数据用关系表来定，复杂的数据用对象来建模，基于对象关系模型，设计并实现了一个对象关系数据库系统，也就是我们今天要讲的 spo 上世纪90年代我也在研究面向对象数据库系统，彭志勇教授提出了一个新的学术思想，将代理的概念引入到面向对象数据库当中，对象不能增生和重组，通过带领进行间接的增生和重组，从而能够实现一个迹象关系数据库那么灵活，又向面向对象数据库能够表达复杂语义关系的新的数据库管理系统，我们称之为对象代理数据库系统。有兴趣的可以访问实验室的网站了解，一个新的数据库管理系统。

2.特性

主要介绍对象关系据库系统SQL对象关系数据库系统 SQL 是目前功能强大，技术先进，稳定可靠，生态良好，应用广泛的开源数据库管理器，首先它是基于对象关系模型设计开发的，能够自定义数据类型，能够自定义过程，也能够自定义函数，因此具有高可扩展性他与他的语言遵循 SQL 标准，因此具有很强的兼容性它能够定义引用，约束，保证数据的有效性，提供灵活的 API 能不能使用目前广泛使用的程序设计语言，能够基于s开发数据库应用，提供与欧拉圭数据库兼容的语言，因此与目前的商业数据库具有很强的兼容性。

3.发展史

提供多版本并发控制机制，使得 SQL 具有高效的并发控制机制，支持对数据库的修改之前首先落盘，使得当数据库崩溃，通过他的预写能够迅速的恢复数据库到崩溃前的状态，SQL 数据库的前身是 english， english 数据库在美国加州大学伯克利分校主持开发的一个关系数据库系统，就是基于 cod 所提出的关系模型而进行设计和开发的这个数据库在1982年成功地实现了商业化。

1986年 Micheal Stonebrakera 教授从工业界回到学术界，开始致力于解决关系数据库模型的局限性，引入对象关系模型，1988年设计并实现了对象关系数据库 Postgres 首个原型系统，该系统被 Illustra 公司商业化，最终融入到了Informix，后来又被 IBM 收购.

1944年美国加州大学伯克利分校的两个研究生，他们都是华裔学生，在原有的 postgres中加入了 SQL 语言的解释器，发布了 postgres95这样一个版本，使得能够得到大家的方便的使用.

因为当时 sql 语言是大家普遍采用的数据库查询语言，1996年正式命名为 SQL 并对外开源，第一个开源四驱版本为SQL 6.0，从此以后来自于世界各地的数据库开发者和志愿者组成了 SQL 的全球开发组，他们通过互联网协助起来共同维护 SQL 的软件代码

2005年开始发布了新版本，从此版本开始 postgreSQL 以原生的方式支持 Windows 操作系统，原来它主要是运行Linux 操作系统之上，那么从这个版本开始，它与 SQL2003标准兼容，支持 Dtrace 动态跟踪实现了递归的 SQL

2010年开始发布了 PostgreSQL9.X,这是让中国用户貞正了解并使用 PostgreSQL 的开始。同年 Uber、Instagram、Skype 等国外知名互联公司大量使用 PostgreSQL。开始支持异步/同步流数据复制、64位 Windows 系统、SONB数据类型、逻辑复制、可在线刷新物化视图，brin 索引、行级安全、纵向扩辰(scale-up)、横向扩展(scale-out)、并行查询、短语搜索等

发布 PostgreSQL10.x

2017年开始发布了 PostgreSQL10.X,提供了逻辑订阅功能，可用于数据同步、数据汇总和数据拆分等，加入了内首分区表功能，可以在线压缩 WAL,查看清理进度，支持并行排序和 B-Tree 并行创建，引入了间接索可用不完全索引支持复合排序，能够自动顶热共亨缓存，引入了 SCRAM-SHA-256安全认证机制，新增了内首角色，可以防止执行不带条件的更新删除，为 HASH 索引的操作加上了 WAL 支持。

2018年开始发布了 PostgreSQL11.x,对分区表进行了大幅的改进和增强加大了对存储过程的支持，使得存储过程也可支持事务，增强了并行数据定义能力和并行查询能力，还增加了对 just-in-time(JIT)编译的支持，加速了 SQL中的表达式执行效率。

2019年发布了 PostgreSQL12,提升了索引的总体性能，能够支持内置 WITH 表达式，优化了分区表性能，允许符合SQL/SON 规范的 SON 路径查询，扩展了统计信息、能够根据其他列的值通过表达式来生成新的列、提供了可拔插的表存取接口、对页的校验以及认证和连接安全性等都做了改进.

2020年开始发布 PostgreSQL13,逻辑复制可支持分区表，还支持异构分区表间的数据逻辑复制，可以有效地处理标准数据库 Btree 索引中重复数据，可以增量排序(Incremental Sorting),VACUUM 命令支持索引的并行处理，同时能够支持全库并行索引重建。

2021年开始发布了 PostgreSQL14,又增加了许多并行查询功能，BtreeGiST、SP-GiST 索引也得到了进步优化，外部数据封装器 oostgres_fdw 可支持并行查询、批量插入、表分区导入等，能够以非阻塞方式卸载分区，增量排序可用于窗口函数，TOAST 技术可使用 LZ4算法压缩字段。

二．PostgreSQL 核心技术

可以看到 postgre 版本更新在加速进行。近几年几乎每年都诞生一个新的版本所以可以看到 SQL，目前得到了的技术得到了快速的发展，那么 SQL 的核心技术是什么呢？

1.体系结构

SQL，采用下图体系结构，它包括存储管理，查询处理和变法控制，提供连接管理，能够为多种用户的应用提供支持，这些核心模块都基于系统表的一个核心数据来设计实现 SQL 的存储管理。

2. 存储管理

SQL 的存储管理包括外存管理和内存管理，外层管理提供统一的管理界定，按照他的标准接口可以实现对各种存储介质的管理，通过虚拟文件描述来克服操作系统，同时打开文件数量的限制的问题，那么将数据存储在数据文件中，每个数据文件都附带着 m 文件，这个文件用来标识，数据文件当中可利用的空闲空间等位置，并与在插入数据中能够快速的找到合适的位置进行插入数据文件也覆盖文件，文件用来指出哪些数据快当中存在着可回收的空间，以帮助系统能够速的回收，可利用的空间，内存管理，采用内存上下文的来动态的分配内存空间，防止内存泄漏。在内存管理中使用高速缓存来存储系统表的元组以及关系表达模式信息，因为这两类信息在数据处理过程中会频繁的被访问，为每个进程提供局部缓存管理，为整个系统提供共享存储管理。共享存储管理是预先分配好空间，局部存储管理是根据需要，动态分配空间，各个进程之间的同步是通过消息机制来进行。使得 posrgre 的整个的存储管理具有高效性.