PostgreSQL修炼之道:从小工到专家-阿里云开发者社区

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PostgreSQL修炼之道:从小工到专家

简介:

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数据库技术丛书

PostgreSQL修炼之道:从小工到专家

 

唐成著

   

   

   

图书在版编目(CIP)数据

PostgreSQL修炼之道:从小工到专家/唐成著. —北京:机械工业出版社,2015.4

(数据库技术丛书)

ISBN 978-7-111-49872-8

I. P… II. 唐… III. 关系数据库系统 IV. TP311.132.3

中国版本图书馆CIP数据核字(2015)第063966号



PostgreSQL修炼之道:从小工到专家

出版发行:机械工业出版社(北京市西城区百万庄大街22号 邮政编码:100037)

责任编辑:杨绣国陈佳媛 责任校对:董纪丽

印  刷: 版  次:2015年4月第1版第1次印刷

开  本:186mm×240mm 1/16 印  张:33.5

书  号:ISBN 978-7-111-49872-8 定  价:79.00元

凡购本书,如有缺页、倒页、脱页,由本社发行部调换

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版权所有·侵权必究

封底无防伪标均为盗版

本书法律顾问:北京大成律师事务所 韩光/邹晓东





Preface  前  言

为什么要写这本书

PostgreSQL数据库是目前功能最强大的开源数据库,它基本包含了其他所有商业或开源的数据库中能找到的功能,甚至还包含了一些商业数据库中没有的功能。它是最接近工业标准SQL92的查询语言,并且正在实现新的功能以兼容最新的SQL标准:SQL2003。PostgreSQL也获得数个奖项,曾三次被评为Linux Journal杂志编辑评选的“最佳数据库奖”(2000年、2003年和2004年),并获2004年度的Linux新媒体最佳数据库系统奖。

PostgreSQL目前在国外很流行,特别是近两年,使用PostgreSQL数据库的公司越来越多,如提供网络电话功能的skype和著名的图片分享网站Instagram。2012年,美国联邦机构全面转向PostgreSQL阵营;法国也正推动政府机构积极采用PostgreSQL数据库取代商业数据库;世界最大的CRM软件服务提供商Salesforce同样开始大量使用 PostgreSQL。在DB-Engine 发布的历年数据库排名中,PostgreSQL自从2013年3月上升到第四名后,一直稳定在第四名,排在很多知名的商业数据库如DB2、Sybase之前,也排在所有NoSQL数据库如Cassandra、Redis等之前。

虽然在国外使用PostgreSQL 数据库的人很多,但在国内,PostgreSQL中文的学习资料并不多,因此我就想到写一本关于PostgreSQL的书,让国内更多的人加入到学习PostgreSQL数据库的队伍中来。

读者对象

适合阅读本书的用户:

数据库入门者。学习本书和相关的数据库知识,可以让一个对数据库了解不是很深的数据库爱好者成为数据库专家。

非PostgreSQL数据库的DBA。可以让非PostgreSQL的DBA 快速掌握PostgreSQL数据库相关知识,成为一名合格的PostgreSQL DBA。

PostgreSQL DBA。本书的一些章节对熟悉PostgreSQL数据库的DBA也有很大指导作用,可以使读者的知识更充实。

开发人员。通过此书可以快速掌握PostgreSQL数据库方面的知识,提高开发人员的数据库水平。

如何阅读本书

本书分为四大部分,分别为准备篇、基础篇、提高篇和第三方开源软件及架构篇。准备篇是为没有数据库基础的读者准备的,如果你已经具备了一定的数据库基础,可以跳过其中的一些内容。基础篇介绍了PostgreSQL数据库中的一些基础内容,学完此篇可以完成基本的PostgreSQL数据库的日常操作。提高篇讲解了一些更深的内容,如PostgreSQL的一些技术内幕、特色功能、优化等方面的内容,仔细阅读此篇可使你早日成为PostgreSQL数据库高手。第三方开源软件及架构篇讲解了与PostgreSQL数据库配套使用的一些常用的开源软件及架构设计方面的内容,通过阅读此篇,可以开阔大家的眼界,提高数据库架构设计能力。

本书中有大量的例子,读者边阅读此书边按例子进行实际的操作,将获得最佳的学习效果。

勘误和支持

由于作者的水平有限,编写的时间也很仓促,书中难免会出现一些错误或者不准确的地方,不妥之处恳请读者批评指正。你可以将书中的错误,遇到的问题及宝贵意见发送邮件至我的邮箱chengdata@gmail.com,我很期待听到你们的真挚反馈。

致谢

首先要感谢国内PostgreSQL数据库的爱好者,他们已经整理了很多PostgreSQL的文章,翻译了PostgreSQL的官方手册,让我可以站在前人的肩膀上。大家可以在PostgreSQL在中国的维基主页http://www.pgsqldb.org/mwiki/index.php/上看到前人的成果。

感谢机械工业出版社华章公司的编辑杨绣国老师,感谢她一年多来始终支持我的写作,她的鼓励和帮助引导我能顺利完成全部书稿。

最后要感谢我的妻子,她一直支持和鼓励我,让我能坚持把这本书写完。

谨以此书,献给众多热爱PostgreSQL的朋友们。


唐成(osdba)

中国,杭州,2015年1月





Contents  目  录 

前言

第一篇准备篇

第1章PostgreSQL简介2

1.1什么是PostgreSQL2

1.1.1PostgreSQL概述2

1.1.2PostgreSQL的发展历史2

1.1.3 PostgreSQL数据库的优势3

1.1.4 PostgreSQL应用现状和发展趋势4

1.2 PostgreSQL数据库与其他数据库的对比4

1.2.1PostgreSQL与MySQL数据库的对比4

1.2.2 PostgreSQL与Oracle数据库的对比6

1.3 小结6

第2章PostgreSQL安装与配置7

2.1 从发行版本安装7

2.1.1 在Debian或Ubuntu下的安装7

2.1.2在Redhat、CentOS或Fedora下的安装9

2.1.3 在Windows下的安装12

2.1.4 发行版安装总结16

2.2 从源码安装16

2.2.1 编译安装过程介绍16

2.2.2 下载源代码17

2.2.3 编译及安装18

2.2.4 安装后的配置20

2.2.5 创建数据库簇21

2.2.6 安装contrib目录下的工具21

2.2.7 启动和停止数据库21

2.2.8 编译安装时的常见问题及解决方法22

2.3 安装技巧介绍24

2.3.1 在Redhat、CentOS下使用二进制包安装较新版本的方法24

2.3.2 如何使用较大的数据块提高I/O性能25

2.4 PostgreSQL的简单配置25

2.4.1 修改监听的IP和端口25

2.4.2 与数据库log相关的参数25

2.4.3 内存参数的设置26

2.5 小结26

第3章SQL语言入门27

3.1 SQL语句语法简介27

3.1.1 语句的分类27

3.1.2 词法结构27

3.2 DDL语句28

3.2.1 建表语句28

3.2.2 删除表语句30

3.3 DML语句30

3.3.1 插入语句30

3.3.2 更新语句31

3.3.3 删除语句31

3.4 查询语句31

3.4.1 单表查询语句31

3.4.2 过滤条件的查询32

3.4.3 排序32

3.4.4 分组查询33

3.4.5 表join34

3.5 其他SQL语句36

3.5.1 INSERT INTO... SELECT语句36

3.5.2 UNION语句36

3.5.3 TRUNCATE TABLE语句37

3.6 小结37

第二篇基础篇

第4章psql工具的使用介绍40

4.1 psql介绍40

4.2 psql的简单使用40

4.3 psql的常用命令42

4.3.1 \d命令42

4.3.2 指定字符集编译的命令45

4.3.3 \pset命令46

4.3.4 \x命令46

4.3.5 执行存储在外部文件中的SQL命令47

4.3.6 显示信息的命令48

4.3.7 更多的命令49

4.4 psql的使用技巧和注意事项50

4.4.1 历史命令与补全的功能50

4.4.2 自动提交方面的技巧50

4.4.3 如何得到psql中命令实际执行的SQL51

4.5 小结53

第5章数据类型54

5.1 类型介绍54

5.1.1 类型的分类54

5.1.2 类型输入与转换55

5.2 布尔类型56

5.2.1 布尔类型解释56

5.2.2 布尔类型的操作符58

5.3 数值类型59

5.3.1 数值类型解释59

5.3.2 整数类型 59

5.3.3 精确的小数类型59

5.3.4 浮点数类型60

5.3.5 序列类型61

5.3.6 货币类型61

5.3.7 数学函数和操作符62

5.4 字符串类型64

5.4.1 类型解释64

5.4.2 字符串函数和操作符65

5.5 二进制数据类型67

5.5.1 二进制数据类型解释67

5.5.2 二进制数据类型转义表示67

5.5.3 二进制数据类型的函数68

5.6 位串类型69

5.6.1 位串类型解释69

5.6.2 位串类型的使用69

5.6.3 位串的操作符及函数70

5.7 日期/时间类型71

5.7.1 日期/时间类型详解71

5.7.2 日期输入72

5.7.3 时间输入73

5.7.4 特殊值75

5.7.5 函数和操作符列表75

5.7.6 时间函数77

5.7.7 extract和date_part函数80

5.8 枚举类型81

5.8.1 枚举类型的使用81

5.8.2 枚举类型的说明82

5.8.3 枚举类型的函数83

5.9 几何类型84

5.9.1 几何类型概况84

5.9.2 几何类型的输入84

5.9.3 几何类型的操作符89

5.9.4 几何类型的函数97

5.10 网络地址类型98

5.10.1 网络地址类型概况98

5.10.2 inet与cidr类型98

5.10.3 macaddr类型101

5.10.4 网络地址类型的操作符101

5.10.5 网络地址类型的函数102

5.11 复合类型103

5.11.1 复合类型的定义103

5.11.2 复合类型的输入104

5.11.3 访问复合类型105

5.11.4 修改复合类型105

5.11.5 复合类型的输入与输出106

5.12 XML类型107

5.12.1 XML类型的输入107

5.12.2 字符集的问题108

5.12.3 XML类型的函数109

5.13 JSON类型114

5.13.1 JSON类型简介115

5.13.2 JSON类型的输入与输出115

5.13.3 JSON类型的操作符116

5.13.4 JSON类型的函数118

5.13.5 JSON类型的索引121

5.14 Range类型125

5.14.1 Range类型简介125

5.14.2 创建Range类型126

5.14.3 Range类型的输入与输出127

5.14.4 Range类型的操作符130

5.14.5 Range类型的函数130

5.14.6 Range类型的索引和约束131

5.15 数组类型132

5.15.1 数组类型的声明132

5.15.2 如何输入数组值133

5.15.3 访问数组135

5.15.4 修改数组137

5.15.5 数组的操作符138

5.15.6 数组的函数139

 5.16 伪类型142

 5.17 其他类型143

5.17.1 UUID类型143

5.17.2 pg_lsn 类型143

第6章逻辑结构管理145

6.1 数据库逻辑结构介绍145

6.2 数据库基本操作145

6.2.1 创建数据库145

6.2.2 修改数据库146

6.2.3 删除数据库147

6.2.4 常见问题及解答147

6.3 模式148

6.3.1 模式的定义148

6.3.2 模式的使用148

6.3.3 公共模式150

6.3.4 模式的搜索路径150

6.3.5 模式的权限151

6.3.6 模式的移植性151

6.4 表152

6.4.1 创建表152

6.4.2 表的存储属性154

6.4.3 临时表156

6.4.4 默认值158

6.4.5 约束159

6.4.6 修改表163

6.4.7 表继承及分区表167

6.4.8 分区表168

6.5 触发器173

6.5.1 创建触发器173

6.5.2 语句级触发器与行级触发器175

6.5.3 BEFORE触发器与AFTER触发器177

6.5.4 删除触发器178

6.5.5 触发器的行为179

6.5.6 触发器函数中的特殊变量180

6.6 事件触发器180

6.6.1 创建事件触发器183

6.6.2 修改事件触发器186

6.7 表空间186

6.7.1 表空间的定义186

6.7.2 表空间的使用186

6.8 视图187

6.8.1 视图的定义187

6.8.2 创建视图188

6.8.3 可更新视图189

6.9 索引191

6.9.1 索引简介191

6.9.2 索引的分类192

6.9.3 创建索引192

6.9.4 并发创建索引193

6.9.5 修改索引196

6.9.6 删除索引196

6.10 用户及权限管理197

6.10.1 用户和角色197

6.10.2 创建用户和角色198

6.10.3 权限的管理199

6.10.4 函数和触发器的权限202

6.10.5 权限的总结202

6.10.6 权限的示例202

6.11 事务、并发、锁203

6.11.1 ACID203

6.11.2 DDL事务204

6.11.3 事务的使用204

6.11.4 SAVEPOINT205

6.11.5 事务隔离级别206

6.11.6 两阶段提交207

6.11.7 锁机制209

6.11.8 死锁及防范212

6.11.9 表级锁命令LOCK TABLE213

6.11.10 行级锁命令213

6.11.11 锁的查看214

第7章PostgreSQL的核心架构221

7.1 应用程序的访问接口221

7.1.1 访问接口总体图221

7.1.2 不同编辑语言的PostgreSQL驱动介绍222

7.2 进程及内存结构223

7.2.1 进程和内存架构图223

7.2.2 主进程Postmaster224

7.2.3 SysLogger(系统日志)进程224

7.2.4 BgWriter(后台写)进程225

7.2.5 WalWriter(预写式日志写)进程225

7.2.6 PgArch(归档)进程225

7.2.7 AutoVacuum(自动清理)进程225

7.2.8 PgStat(统计数据收集)进程226

7.2.9 共享内存226

7.2.10 本地内存226

7.3 目录结构227

7.3.1 安装目录的结构227

7.3.2 数据目录的结构227

7.3.3 表空间的目录228

第8章服务管理229

8.1 服务的启停和创建229

8.1.1 启停方法229

8.1.2 pg_ctl230

8.1.3 信号234

8.1.4 postgres及单用户模式234

8.2 服务配置介绍235

8.2.1 配置参数235

8.2.2 连接配置项237

8.2.3 内存配置项240

8.2.4 预写式日志的配置项241

8.2.5 错误报告和日志项243

8.3 访问控制配置文件246

8.3.1 pg_hba.conf 文件247

8.3.2 认证方法介绍248

8.3.3 认证方法实战249

8.4 备份和还原249

8.4.1 逻辑备份249

8.4.2 pg_dump命令250

8.4.3 pg_restore命令254

8.4.4 pg_dump和pg_restore使用举例257

8.4.5 物理备份258

8.4.6 使用LVM快照进行热备份259

8.5 常用的管理命令261

8.5.1 查看系统信息的常用命令261

8.5.2 系统维护常用命令267

第三篇提高篇

第9章PostgreSQL中执行计划270

9.1 执行计划的解释270

9.1.1 EXPLAIN命令270

9.1.2 EXPLAIN输出结果解释271

9.1.3 EXPLAIN使用示例272

9.1.4 全表扫描275

9.1.5 索引扫描275

9.1.6 位图扫描275

9.1.7 条件过滤276

9.1.8 Nestloop Join277

9.1.9 Hash Join277

9.1.10 Merge Join278

9.2 与执行计划相关的配置项279

9.2.1 ENABLE_*参数 279

9.2.2 COST基准值参数279

9.2.3 基因查询优化的参数280

9.2.4 其他执行计划配置项281

9.3 统计信息的收集282

9.3.1 统计信息收集器的配置项282

9.3.2 SQL执行的统计信息输出283

9.3.3 手工收集统计信息283

第10章PostgreSQL中的技术内幕285

10.1 表中的系统字段285

10.1.1 oid286

10.1.2 ctid288

10.1.3 xmin、xmax、cmin、cmax289

10.2 多版本并发控制290

10.2.1 多版本并发控制的原理290

10.2.2 PostgreSQL中的多版本并发控制291

10.2.3 PostgreSQL多版本的优劣分析293

10.3 物理存储结构293

10.3.1 PostgreSQL中的术语293

10.3.2 数据块结构293

10.3.3 Tuple结构294

10.3.4 数据块空闲空间管理296

10.3.5 可见性映射表文件298

10.4 技术解密298

10.4.1 Index-only scans298

10.4.2 Heap-Only Tuples300

第11章PostgreSQL的特色功能302

11.1 规则系统302

11.1.1 SELECT规则302

11.1.2 更新规则303

11.1.3 规则和权限306

11.1.4 规则和命令状态307

11.1.5 规则与触发器的比较308

11.2 模式匹配和正则表达式308

11.2.1 PostgreSQL中的模式匹配和正则表达式介绍308

11.2.2 传统SQL的LIKE 操作符309

11.2.3 SIMILAR TO 正则表达式310

11.2.4 POSIX 正则表达式312

11.2.5 模式匹配函数 substring313

11.3 listen与notify315

11.3.1 listen与notify的简单示例315

11.3.2listen与notify的相关命令316

11.3.3 listen与notify的使用详解317

11.4 索引的特色320

11.4.1 表达式上的索引320

11.4.2 部分索引320

11.4.3 GiST索引323

11.4.4 SP-GiST索引325

11.4.5 GIN索引326

11.5 序列的使用328

11.5.1 序列的创建328

11.5.2 序列的使用及相关的函数329

11.5.3 常见问题及解答331

11.6 咨询锁的使用333

11.6.1 咨询锁的定义333

11.6.2 咨询锁的函数及使用333

11.6.3 常见问题及解答337

11.7 SQL/MED338

11.7.1 SQL/MED的介绍338

11.7.2 外部数据包装器对象339

11.7.3 外部服务器对象340

11.7.4 用户映射对象341

11.7.5 外部表对象341

11.7.6 file_fdw使用实例342

11.7.7 postgres_fdw使用实例345

第12章数据库优化347

12.1 优化准则和方法347

12.1.1 优化准则347

12.1.2 优化方法348

12.2 硬件知识348

12.2.1 CPU及服务器体系结构348

12.2.2 内存349

12.2.3 硬盘350

12.3 文件系统及I/O调优352

12.3.1 文件系统的崩溃恢复352

12.3.2 Ext2文件系统353

12.3.3 Ext3文件系统353

12.3.4 Ext4文件系统354

12.3.5 XFS文件系统355

12.3.6 Barriers I/O355

12.3.7 I/O调优的方法356

12.4 性能监控359

12.4.1 数据库性能视图359

12.4.2 Linux监控工具362

12.5数据库配置优化364

12.5.1内存配置优化364

12.5.2 关于双缓存的优化366

12.5.3 vacuum中的优化367

12.5.4 预写式日志写优化369

第13章Standby数据库的搭建371

13.1 Standby数据库原理371

13.1.1PITR原理371

13.1.2WAL日志归档372

13.1.3流复制372

13.1.4Standby的运行原理373

13.1.5 创建Standby的步骤373

13.2 pg_basebackup命令行工具374

13.2.1 pg_basebackup介绍374

13.2.2 pg_basebackup的命令行参数375

13.2.3 pg_basebackup使用示例376

13.3 异步流复制Hot Standby的示例377

13.3.1 配置环境377

13.3.2 主数据库的配置378

13.3.3 在Standby上生成基础备份378

13.3.4 启动Standby379

13.4 同步流复制的Standby数据库380

13.4.1 同步流复制的架构380

13.4.2 同步复制的配置381

13.4.3 配置实例381

13.5 检查备库及流复制情况383

13.5.1 检查异步流复制的情况383

13.5.2 检查同步流复制的情况384

13.5.3 视图pg_stat_replication详解385

13.5.4 查看备库的状态385

13.6 Hot Standby的限制387

13.6.1 Hot Standby的查询限制387

13.6.2 Hot Standby的查询冲突处理389

13.7 恢复配置详解390

13.7.1 归档恢复配置的配置项390

13.7.2 Recovery Target配置391

13.7.3 Standby Server配置 391

13.8 流复制的注意事项392

13.8.1 wal_keep_segments参数的配置392

13.8.2 vacuum_defer_cleanup_age参数的配置392

第四篇第三方开源软件及架构篇

第14章PgBouncer394

14.1 PgBouncer 介绍394

14.2 PgBouncer中的概念395

14.3 PgBouncer的安装方法395

14.4 PgBouncer的简单使用395

14.4.1 简单配置方法395

14.4.2 启动PgBouncer396

14.4.3 停止PgBouncer397

14.4.4 查看连接池信息397

14.5 PgBouncer的配置文件详解399

14.5.1 “[databases]”部分的配置项399

14.5.2 “[pgbouncer]”部分的配置项399

14.5.3 用户密码文件403

第15章Slony-I的使用404

15.1Slony-I中的概念404

15.1.1 集群404

15.1.2 节点405

15.1.3 复制集合405

15.1.4 数据原始生产者、数据提供者和数据订阅者405

15.1.5 slon守护程序405

15.1.6 slonik配置程序405

15.2 Slony-I复制的限制405

15.3 在Windows下使用pgAdminIII安装配置Slony-I406

15.3.1 Windows下安装Slony-I406

15.3.2Windows配置 Slony-I同步实例407

15.4在Linux下安装配置Slony-I419

15.4.1编译安装Slony-I419

15.4.2配置Slony-I复制421

第16章Bucardo的使用426

16.1Bucardo中的概念426

16.1.1Bucardo介绍426

16.1.2Bucardo FAQ426

16.1.3 Bucardo 同步中定义的概念427

16.2Bucardo的安装方法427

16.2.1Bucardo的安装步骤427

16.2.2安装Test-Simple、ExtUtils-MakeMaker、version428

16.2.3安装DBI及DBD::Pg428

16.2.4安装DBIx-Safe429

16.2.5安装Bucardo源码包429

16.3Bucardo同步配置429

16.3.1示例环境429

16.3.2配置同步的简要过程430

16.3.3 bucardo_ctl install431

16.3.4bucardo_ctl add db433

16.3.5 bucardo_ctl add table433

16.3.6 bucardo_ctl add herd433

16.3.7 bucardo_ctl add sync433

16.3.8 bucardo_ctl start434

16.4Bucardo的日常维护434

16.4.1Bucardo的触发器日志清理434

16.4.2临时停止和启动同步的方法435

16.4.3新增表到同步的方法435

16.4.4移除某个表或序列的方法435

第17章PL/Proxy的使用436

17.1PL/Proxy中的概念436

17.1.1PL/Proxy的定义436

17.1.2PL/Proxy的特性说明438

17.2PL/Proxy安装及配置438

17.2.1编译安装438

17.2.2安装规划439

17.2.3配置过程439

17.3PL/Proxy的集群配置详解443

17.3.1Cluster configuration API方式444

17.3.2SQL/MED方式配置集群446

17.4PL/Proxy语言详解446

17.4.1CONNECT447

17.4.2CLUSTER447

17.4.3RUN ON447

17.4.4SPLIT448

17.4.5TARGET448

17.5PL/Proxy的一个高可用方案448

17.5.1方案介绍448

17.5.2方案架构449

17.5.3具体实施步骤449

第18章pgpool-II的使用458

18.1 pgpool-II中的概念458

18.1.1 pgpool-II的定义458

18.1.2 pgpool-II的架构459

18.1.3 pgpool-II的工作模式460

18.1.4 pgpool-II的程序模块461

18.2 pgpool-II安装方法462

18.2.1 源码安装462

18.2.2 安装 pgpool_regclass463

18.2.3 建立 insert_lock 表463

18.2.4 安装C语言函数463

18.3 pgpool-II配置快速入门463

18.3.1 pgpool-II的配置文件及启停方法464

18.3.2 复制和负载均衡的示例466

18.3.3 使用流复制的主备模式的示例467

18.3.4 show命令468

18.4 pgpool-II高可用配置方法471

18.4.1 pgpool-II高可用切换及恢复的原理471

18.4.2 pgpool-II的健康检查473

18.4.3 复制和负载均衡模式的高可用示例473

18.4.4 使用流复制的主备模式下的高可用示例488

18.5 pgpool-II的总结492

第19章Postgres-XC的使用493

19.1 Postgres-XC中的概念493

19.1.1 Postgres-XC的定义493

19.1.2 Postgres-XC的特点493

19.1.3 Postgres-XC的性能494

19.1.4 Postgres-XC的组件494

19.2 Postgres-XC的安装495

19.2.1 源码安装方法495

19.2.2 Postgres-XC目录及程序说明496

19.3 配置Postgres-XC集群497

19.3.1 集群规划497

19.3.2 初始化GTM498

19.3.3 初始化GTM的备库498

19.3.4 初始化GTM Proxy499

19.3.5 初始化Coordinators、数据节点499

19.3.6 启动集群500

19.3.7 停止集群501

19.3.8 配置集群节点信息502

19.4 Postgres-XC的使用503

19.4.1 建表详解503

19.4.2 使用限制509

19.4.3 重新分布数据510

19.4.4 增加Coordinator节点的方法512

19.4.5 移除Coordinator节点的方法513

19.4.6 增加Datanode节点的方法513

19.4.7 移除Datanode节点的方法514

第20章高可用性方案设计516

20.1 高可用架构基础516

20.1.1 各种高可用架构介绍516

20.1.2 服务的可靠性设计517

20.1.3 数据可靠性设计517

20.2 基于共享存储的高可用方案517

20.2.1 SAN存储的方案517

20.2.2 DRBD的方案518

20.3 WAL日志同步或流复制同步的方案519

20.3.1 持续复制归档的standby的方法519

20.3.2 异步流复制的方案519

20.3.3 基于同步流复制方案519

20.4 基于触发器的同步方案520

20.4.1 方案的特点520

20.4.2 基于触发器方案的同步软件介绍520

20.5 基于语句中间件的高可用方案520

20.5.1 方案的特点520

20.5.2 基于语句中间件的开源软件介绍521


第一篇

准 备 篇


第1章PostgreSQL简介

第2章PostgreSQL安装与配置

第3章SQL语言入门


第1章

PostgreSQL简介

本章将着重介绍PostgreSQL数据库的相关知识,让没有接触过PostgreSQL的读者对它有一个初步的了解。

1.1什么是PostgreSQL

1.1.1PostgreSQL概述

PostgreSQL数据库是目前功能最强大的开源数据库,支持丰富的数据类型(如JSON和JSONB类型、数组类型)和自定义类型。而且它提供了丰富的接口,可以很容易地扩展它的功能,如可以在GiST框架下实现自己的索引类型等,它还支持使用C语言写自定义函数、触发器,也支持使用流行的语言写自定义函数,比如其中的PL/Perl提供了使用Perl语言写自定义函数的功能,当然还有PL/Python、PL/Tcl,等等。

1.1.2PostgreSQL的发展历史

前身Ingres:PostgreSQL的前身是伯克利源于1977 年的 Ingres 项目。这个项目是由著名的数据库科学家Michael Stonebraker领导的。1982年,Michael Stonebraker离开伯克利大学,把Ingres商业化,使之成为 Relational Technologies 公司的一个产品。后来 Relational Tecchnologies被Computer Associates(CA)收购。Ingres 是一个非关系型的数据库。

伯克利的 Postgres 项目:20世纪80年代,数据库系统中的一个主要问题是数据关系维护。在1985年Michael Stonebraker回到伯克利后,为了解决Ingres中的数据关系维护问题,启动了一个后Ingres(post-Ingres)的项目,这就是 POSTGRES 的开端。 POSTGRES项目是由防务高级研究项目局(DARPA)、陆军研究办公室(ARO)、国家科学基金(NSF) 以及 ESL公司共同赞助的。从1986年开始,Michael Stonebraker 教授发表了一系列论文,探讨了新的数据库的结构设计和扩展设计。第一个“演示性”系统在 1987 年便可使用了,并且在 1988 年的数据管理国际会议(ACM-SIGMOD)上展出。1989年6月发布了版本 1给一些外部的用户使用。由于源代码维护的时间日益增加,占用了太多本应用于数据库研究的时间,为减少支持的负担,伯克利的POSTGRES 项目在版本 4.2 时正式终止。 

Postgres95:在 1994 年,来自中国香港的两名伯克利的研究生Andrew Yu 和 Jolly Chen 向 POSTGRES 中增加了现在SQL 语言的解释器,将Postgres改名为 Postgres95,随后将 Postgres95 源代码发布到互联网上供大家使用。它成为一个开放源码的POSTGRES 代码的继承者。 

PostgreSQL6.X:到了 1996 年,很明显地看出“Postgres95”这个名字已经经不起时间的考验。于是起了一个新名字 PostgreSQL,为Postgres与SQL的缩写,即增加了SQL功能的Postgres的意思。同时版本号也沿用伯克利 POSTGRES 项目的顺序,从6.0开始。

PostgreSQL7.1:PostgreSQL 7.1是继6.5版本之后又一个有巨大变化的版本,首先它引入了预写式日志的功能。这样,事务就拥有了完善的日志机制,可以提供更好的性能,还可以实现更优良的备份和灾难恢复的能力(比如联机热备份和宕机后的自动恢复)。其次是不再限制文本类型的数据段长度,这从很大程度上解决了PostgreSQL大对象的问题。 

Postgres8.X:该版本可以在Windows下运行,它具有一些新的特性。比如具有事务保存点功能、改变字段的类型、表空间、即时恢复(即时恢复允许对服务器进行连续的备份。既可以恢复到失败那个点,也可以恢复到以前的任意事务)等功能。并且开始支持Perl 服务器端编程语言。 

PostgreSQL9.X:进入9.X版本,标识着PostgreSQL进入了黄金发展阶段。2010年9月20日发布了PostgreSQL 9.0,大大增强了复制的功能(replication),比如增加了流复制功能(stream replicaction)和HOT standby功能。从9.0开始,可以很方便地搭建主从数据库。2011年9月12日发布了PostgreSQL9.1,在该版本中增加了同步复制功能(synchronous replication);2012年9月10发布了PostgreSQL9.2,增加了级连复制的功能。 

1.1.3 PostgreSQL数据库的优势

PostgreSQL有以下优势:

PostgreSQL数据库是目前功能最强大的开源数据库,它是最接近工业标准SQL92的查询语言,并且正在实现新的功能以兼容最新的SQL标准:SQL2003。

稳定可靠:PostgreSQL是唯一能做到数据零丢失的开源数据库。有报道称国外的部分银行也在使用PostgreSQL数据库。

开源省钱: PostgreSQL数据库是开源的、免费的,而且是BSD协议,在使用和二次开发上基本没有限制。

支持广泛:PostgreSQL 数据库支持大量的主流开发语言,包括C、C++、Perl、Python、Java、Tcl,以及PHP等。

PostgreSQL社区活跃:PostgreSQL基本上每三个月推出一个补丁版本,这意味着已知的BUG很快会被修复,有应用场景的需求也会及时得到响应。

1.1.4 PostgreSQL应用现状和发展趋势

PostgreSQL目前在国外很流行,特别是近几年使用PostgreSQL数据库的公司越来越多。比如,日本电信(NTT) 大量使用PostgreSQL替代Oracle数据库,并且在 PostgreSQL之上二次开发了Postgres-XC,Postgres-XC是对使用者完全兼容PostgreSQL接口的share-nothing 架构的数据库集群。网络电话公司Skype 也大量使用PostgreSQL,并贡献了一些与PostgreSQL数据库配套的开源软件:

PL/Proxy:PostgreSQL中的数据水平拆分软件  

pgQ:使用PostgreSQL的消息队列软件 

Londiste:用C语言实现的在PostgreSQL数据库之间进行逻辑同步的软件

全球最大的CRM软件服务提供商Salesforce也开始使用PostgreSQL,并招募了PostgreSQL内核开发者Tom lane。

2012年,美国联邦机构全面转向PostgreSQL阵营;法国也正积极推动政府机构采用PostgreSQL数据库,从而取代商业数据库。

在国内,越来越多的公司开始使用PostgreSQL,如斯凯网络(股票代码:MOBI)的后台数据库基本使用的都是PostgreSQL数据库,去哪儿网(qunar.com)也大量使用了PostgreSQL数据库。

主流的云服务提供商如亚马逊、阿里云的RDS(关系型数据库服务)同样提供了PostgreSQL的支持。

更多的使用PostgreSQL数据库的情况可以见PostgreSQL官方网站(http://www.postgresql.org/about/users/)。

1.2 PostgreSQL数据库与其他数据库的对比

1.2.1PostgreSQL与MySQL数据库的对比

可能有人会问,既然已经有一个人气很高的开源数据库MySQL了,为什么还要使用PostgreSQL?这主要是因为在一些应用场景中,使用MySQL有以下几个缺点:

功能不够强大:MySQL的多表连接查询方式只支持“Nest Loop”,不支持“hash join”和“sort merge join”。不仅如此,还有很多SQL语法它也不支持,子查询性能比较低。由于它不支持sequence,有公司还为此专门开发了统一序号分发中心的软件。

性能优化工具和度量信息不足:MySQL在运行过程中如果出现问题,只产生很少的性能数据,很难让维护人员准确定位问题产生的原因。MySQL的复制是异步的,无法通过Master/Slave做到数据零丢失。一些第三方公司也有改造MySQL源代码实现同步复制,但这些方案要么是没有开源,要么已开源却又不是很稳定,所以,对于普通大众来说,如何实现同步复制成了一个令人头疼的问题。

在线操作功能较弱:如果在MySQL表中加列,基本上是新建一个表,而且建索引时也会锁定整张表,即在建索引的过程中,表不能做任何操作。一些大的互联网公司或者是修改MySQL源码来实现在线DDL的功能,或者是通过上层架构来解决这个问题,如先在slave数据库上把DDL做完,然后把应用从master库切换到slave,再把原先的master上把DDL做完。第一种方法,需要公司有很强的MySQL研发能力,第二种方法需要公司有较强的开发能力,能设计出较强的应用架构。这对于一些中小型公司来说不太容易实现。

相对这些MySQL的弱点,PostgreSQL有以下几个优点:

PostgreSQL功能强大:支持所有主流的多表连接查询的方式(如:“Nest loop”、“ hash join”“sort merge join”等);支持绝大多数的SQL语法(如:with子句)。PostgreSQL是笔者见过的对正则表达式支持最强、内置函数也是最丰富的数据库。字段类型还支持数组类型。除了可以使用PL/PGSQL写存储过程外,还可以使用各种主流开发语言的语法(如:Python语言的PL/Python、Perl语言的PL/Perl来写存储过程)。这些强大的功能可以大大地节约开发资源。很多开发人员在PostgreSQL上做开发时,会发现数据库已帮自己实现了很多功能,甚至有一些业务功能都可直接使用数据库的功能解决,不再需要写代码来实现了。

性能优化工具与度量信息丰富:PostgreSQL数据库中有大量的性能视图,可方便地定位问题(比如:可看到正在执行的SQL,可通过锁视图看到谁在等待、哪条记录被锁定等)。PostgreSQL中设计了专门的架构和进程用于收集性能数据,既有物理I/O方面的统计,也有表扫描及索引扫描方面的性能数据。

在线操作功能好:PostgreSQL增加空值的列时,本质上只是在系统表上把列定义上,无须对物理结构做更新,这就让PostgreSQL在加列时可以做到瞬间完成。PostgreSQL还支持在线建索引的功能,建索引的过程可以不锁更新操作。

从PostgreSQL9.1开始,支持同步复制功能(synchronous replication),通过master和slave之间的复制可以实现零数据丢失的高可用方案。

另外,由于MySQL对SQL语法支持的功能较弱,基本上不适合做数据仓库。虽然也有些厂商开发了基于MySQL的数据仓库存储引擎(如Infobright),但这个方案只是解决了部分数据仓库的问题,SQL功能弱的问题仍无法完全解决。另外,Infobright的社区版本功能上还有很多的限制,如不支持数据更新,不支持太多的并发执行(最多支持十几个)等。而PostgreSQL不仅支持复杂的SQL,还支持大量的分析函数,非常适合做数据仓库。

PostgreSQL数据库中还有一些支持移动互联网时代的新功能,如空间索引。PostGIS是最著名的一个开源GIS系统,它是PostgreSQL中的一个插件,通过它可以很方便地解决LBS中的一些位置计算问题。

综上所述,PostgreSQL数据库是一个功能强大,又带有移动互联网特征的开源数据库。如果你仅仅是想把数据库作为一个简单的存储功能使用(如一些大的互联网公司),一些较复杂的功能都想放在应用中来实现,那么选择MySQL或一些NoSQL产品都是合适的;如果你应用的数据访问很简单(如大多数的blog系统),那么后端使用MySQL也是很合适的。但如果你的应用不像blog系统那么简单,而你又不想消耗太多的开发资源,那么PostgreSQL是一个明智的选择。最有说服力的例子就是图片分享公司instagram,在使用python+PostgreSQL架构后,只是十几个人就支持起了整个公司的业务。在数据库中使用PostgreSQL的感觉,就像在开发语言中使用python,会让你的工作变得简洁和高效。

1.2.2 PostgreSQL与Oracle数据库的对比

从功能上说,PostgreSQL要比Oracle数据库稍弱,如不支持索引组织表等。毕竟Oracle数据库是目前功能最强大的商业数据库,但PostgreSQL算是功能最强大的开源数据库。

PostgreSQL与Oracle有很多相似之处:都是使用共享内存的进程结构,客户端与数据库服务器建立一个连接后,数据库服务器就启动一个进程为这个连接服务,这与MySQL的线程模型不一样。此外,PostgreSQL的WAL日志与Oracle的Redo日志都是记录物理块数据变化的,这与MySQL的binlog也不同。

PostgreSQL与Oracle的不同之处在于:PostgreSQL有更多的支持互联网特征的功能。如PostgreSQL数据类型支持网络地址类型、XML类型、JSON类型、UUID类型,以及数组类型,有强大的正则表达式函数,where条件中可以使用正则表达式匹配,可以使用Python、Perl等语言写存储过程等。

另外,PostgreSQL更小巧。Oracle安装包动则几个GB以上,PostgreSQL安装包只有几十MB大小。在任何一个环境都可以容易地安装PostgreSQL。

1.3 小结

本章主要给大家介绍了什么是PostgreSQL数据库,它有哪些强大的功能,以及目前的一些应用情况,以便大家对PostgreSQL有一个初步的认识。





第2章

PostgreSQL安装与配置

本章将着重介绍PostgreSQL数据库的安装和配置方法。安装方法分为两类:一种是从二进制安装包进行安装,另一种是从源码安装。各个Linux的发行版本中,都内置了PostgreSQL的二进制安装包,但内置的版本可能较旧。二进制包安装的方法一般都是通过不同发行版本的Linux下的包管理器进行的,如在Redhat下是yum,在Ubuntu下是apt-get。使用源码安装更灵活,用户可以有更多的选择,可以选择较新的版本、配置不同的编译选项,编译出用户需要的功能。

2.1 从发行版本安装

2.1.1 在Debian或Ubuntu下的安装

在Debian和Ubuntu下一般使用apt-get命令或aptitude命令来安装软件,命令如下:

sudo apt-get install postgresql

安装完毕后,PostgreSQL数据库就启动了,如果想进入数据库,需要切换到postgres用户下:

su - postgres

然后使用psql连接到数据库中,从操作系统下的“postgres”用户(注意这里指的不是数据库中的postgres用户)连接数据库是不需要密码的,如下:

root@osdba-laptop:~# sudo su - postgres

postgres@osdba-laptop:~$ psql

psql (9.1.9)

Type "help" for help.


postgres=# \l

                                 List of databases

   Name    |  Owner   | Encoding |  Collate   |   Ctype    |   Access 

privileges   

-----------+----------+----------+------------+------------+--------------------

 postgres  | postgres | UTF8     | en_US.utf8 | en_US.utf8 | 

 template0  | postgres | UTF8     | en_US.utf8 | en_US.utf8 | =c/postgres

+

           |          |          |            |            | 

postgres=CTc/postgres

 template1 | postgres | UTF8     | en_US.utf8 | en_US.utf8 | =c/postgres         

+

           |          |          |            |            | 

postgres=CTc/postgres

(3 rows)


postgres=# \q

在上面的示例中,使用psql命令连接PostgreSQL数据库,psql是PostgreSQL中的客户端工具。“\l”是列出所有数据库的命令,“\q”是退出psql的命令,在后面的章节中还会详细介绍psql的使用方法。

在Debian或Ubuntu下,使用apt-get安装完成的PostgreSQL数据库的数据目录在/var/lib/postgresql/<dbversion>/main目录下:

postgres@osdba-laptop:~$ cd /var/lib/postgresql/9.1/main

postgres@osdba-laptop:~/9.1/main$ ls -l

total 56

drwx------ 5 postgres postgres 4096 Jun 29 11:55 base

drwx------ 2 postgres postgres 4096 Jun 29 11:55 global

drwx------ 2 postgres postgres 4096 Jun 29 11:55 pg_clog

drwx------ 4 postgres postgres 4096 Jun 29 11:55 pg_multixact

drwx------ 2 postgres postgres 4096 Jun 29 11:55 pg_notify

drwx------ 2 postgres postgres 4096 Jun 29 11:55 pg_serial

drwx------ 2 postgres postgres 4096 Jun 29 12:00 pg_stat_tmp

drwx------ 2 postgres postgres 4096 Jun 29 11:55 pg_subtrans

drwx------ 2 postgres postgres 4096 Jun 29 11:55 pg_tblspc

drwx------ 2 postgres postgres 4096 Jun 29 11:55 pg_twophase

-rw------- 1 postgres postgres    4 Jun 29 11:55 PG_VERSION

drwx------ 3 postgres postgres 4096 Jun 29 11:55 pg_xlog

-rw------- 1 postgres postgres  133 Jun 29 11:55 postmaster.opts

-rw------- 1 postgres postgres  100 Jun 29 11:55 postmaster.pid

lrwxrwxrwx 1 root     root      36 Jun 29 11:55 server.crt -> 

/etc/ssl/certs/ssl-cert-snakeoil.pem

lrwxrwxrwx 1 root     root     38 Jun 29 11:55 server.key -> 

/etc/ssl/private/ssl- cert-snakeoil.key

安装完成后,可以使用Linux下的服务管理命令service来启停数据库:

osdba@osdba-laptop:~$ sudo service postgresql status

9.1/main (port 5432): online

osdba@osdba-laptop:~$ sudo service postgresql stop

 * Stopping PostgreSQL 9.1 database server

[ OK ]

osdba@osdba-laptop:~$ sudo service postgresql start

 * Starting PostgreSQL 9.1 database server

[ OK ] 

osdba@osdba-laptop:~$

2.1.2在Redhat、CentOS或Fedora下的安装

在Redhat、CentOS或Fedora下可使用yum工具来安装PostgreSQL,但这些系统的软件库中自带的PostgreSQL版本较低,其版本情况见表2-1。

表2-1Linux发行版本自带的PostgreSQL版本

Linux发行版本 自带的PostgreSQL版本

RHEL/CentOS/SL 5 8.1 (also supplies package postgresql84)

RHEL/CentOS/SL 6 8.4

Fedora 16、Fedora 17 9.1

Fedora 18 9.2


如果上面的PostgreSQL版本能满足你的需要,可按下面的步骤进行安装,否则就参照2.3.1节中的内容进行安装。

安装命令如下:

yum install postgresql-server.x86_64

具体安装过程如下:

[root@localhost ~]# yum install postgresql-server.x86_64

Loaded plugins: fastestmirror

Loading mirror speeds from cached hostfile

 * base: mirrors.163.com

 * extras: mirrors.163.com

 * updates: mirrors.163.com

Setting up Install Process

Resolving Dependencies

--> Running transaction check

---> Package postgresql-server.x86_64 0:8.4.13-1.el6_3 will be installed

--> Processing Dependency: postgresql-libs(x86-64) = 8.4.13-1.el6_3 for package: postgresql-server-8.4.13-1.el6_3.x86_64

--> Processing Dependency: postgresql(x86-64) = 8.4.13-1.el6_3 for package: postgresql-server-8.4.13-1.el6_3.x86_64

--> Processing Dependency: libpq.so.5()(64bit) for package: postgresql-server-8.4.13-1.el6_3.x86_64

--> Running transaction check

---> Package postgresql.x86_64 0:8.4.13-1.el6_3 will be installed

---> Package postgresql-libs.x86_64 0:8.4.13-1.el6_3 will be installed

--> Finished Dependency Resolution


Dependencies Resolved


================================================================================

 Package                                  Arch     

Version                               Repository                    Size

================================================================================

Installing:

 postgresql-server                        x86_64     

8.4.13-1.el6_3                         base                        3.4 M

Installing for dependencies:

 postgresql                             x86_64                        

8.4.13-1.el6_3                         base                        2.8 M

 postgresql-libs                          x86_64               

8.4.13-1.el6_3                         base                        200 k


Transaction Summary

================================================================================

Install       3 Package(s)


Total size: 6.4 M

Installed size: 29 M

Is this ok [y/N]: Y

yum还会让你选择是否把一些依赖的包也安装上,当然要选择“Y”:

Downloading Packages:

warning: rpmts_HdrFromFdno: Header V3 RSA/SHA1 Signature, key ID c105b9de: NOKEY

Retrieving key from file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-6

Importing GPG key 0xC105B9DE:

 Userid : CentOS-6 Key (CentOS 6 Official Signing Key) <centos-6-key@centos.org>

 Package: centos-release-6-4.el6.centos.10.x86_64 

 (@anaconda-CentOS-201303020151.x86_64/6.4)

 From   : /etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-6

Is this ok [y/N]: Y

Running rpm_check_debug

Running Transaction Test

Transaction Test Succeeded

Running Transaction

  Installing : postgresql-libs-8.4.13-1.el6_3.x86_64                                                                                         

1/3 

  Installing : postgresql-8.4.13-1.el6_3.x86_64                                                                                              

2/3 

  Installing : postgresql-server-8.4.13-1.el6_3.x86_64                                                                                       

3/3 

  Verifying  : postgresql-server-8.4.13-1.el6_3.x86_64

1/3 

  Verifying  : postgresql-libs-8.4.13-1.el6_3.x86_64                                                                                         

2/3 

  Verifying  : postgresql-8.4.13-1.el6_3.x86_64                                                                                              

3/3 


Installed:

  postgresql-server.x86_64 0:8.4.13-1.el6_3                                                                                                      


Dependency Installed:

  postgresql.x86_64 0:8.4.13-1.el6_3

postgresql-libs.x86_64 0:8.4.13-1.el6_3


Complete!

[root@localhost ~]#

这样就安装好了。

在RedHat下,安装好后,PostgreSQL服务并没有启动:

[root@localhost ~]# service postgresql status

postmaster is stopped

直接启动会报错:

[root@localhost ~]# service postgresql start

/var/lib/pgsql/data is missing. Use "service postgresql initdb" to initialize the cluster first.

                                                               [FAILED]

上面是在提示数据库还没有初使用化,请按提示把数据库初使用化:

[root@localhost ~]# service postgresql initdb

Initializing database:                                     [  OK  ]

再启动数据库:

[root@localhost ~]# service postgresql status

postmaster (pid  1345) is running...

切换到操作系统下的“postgres”用户,登录数据库:

[root@localhost ~]# su - postgres

-bash-4.1$ psql

psql (8.4.13)

Type "help" for help.


postgres=# \l

                                  List of databases

    Name   |  Owner   | Encoding |  Collation  |    Ctype    |   Access 

privileges   

-----------+----------+----------+-------------+-------------+------------------

 postgres  | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | 

 template0 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | =c/postgres

                                                             : 

postgres=CTc/postgres

 template1 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | =c/postgres

                                                             : 

postgres=CTc/postgres

(3 rows)


postgres=#

这样就可以了。

也可以使用下面的命令把第三方贡献的软件包安装上:

yum install postgresql-contrib.x86_64

在RedHat或CentOS下,默认安装上的PostgreSQL的数据目录在/var/lib/pgsql/data目录下,如下:

-bash-4.1$ ls -l /var/lib/pgsql/data

total 80

drwx------. 5 postgres postgres  4096 Jun 30 11:07 base

drwx------. 2 postgres postgres  4096 Jun 30 11:08 global

drwx------. 2 postgres postgres  4096 Jun 30 11:07 pg_clog

-rw-------. 1 postgres postgres  3411 Jun 30 11:07 pg_hba.conf

-rw-------. 1 postgres postgres  1631 Jun 30 11:07 pg_ident.conf

图 2-1 PostgreSQL官方网站drwx------. 4 postgres postgres  4096 Jun 30 11:07 pg_multixact

drwx------. 2 postgres postgres  4096 Jun 30 11:13 pg_stat_tmp

drwx------. 2 postgres postgres  4096 Jun 30 11:07 pg_subtrans

drwx------. 2 postgres postgres  4096 Jun 30 11:07 pg_tblspc

drwx------. 2 postgres postgres  4096 Jun 30 11:07 pg_twophase

-rw-------. 1 postgres postgres     4 Jun 30 11:07 PG_VERSION

drwx------. 3 postgres postgres  4096 Jun 30 11:07 pg_xlog

-rw-------. 1 postgres postgres 16886 Jun 30 11:07 postgresql.conf

-rw-------. 1 postgres postgres    57 Jun 30 11:08 postmaster.opts

-rw-------. 1 postgres postgres    45 Jun 30 11:08 postmaster.pid

2.1.3 在Windows下的安装

在Windows安装时,先要到官网上下载PostgreSQL的Windows安装包,如图2-1所示。


图 2-1 PostgreSQL官方网站

点页面中的“download”,进入下载页面,如图2-2所示。


图2-2 PostgreSQL官方下载页面

然后选择下载安装包的类型为“Windows”,进入“Windows”安装包的下载界面,如图2-3所示。


图2-3 PostgreSQL Windows版本下载页面

这里需要根据你的Windows是32位的还是64位来选择下载合适的安装包,如图2-4所示。


图2-4 PostgreSQL Windows版本下的各种类型下载页面

因为Windows版本的安装包,是Enterprise DB公司制作的,所以下载时会显示EnterpriseDB公司的界面,如图2-5所示。


图2-5 PostgreSQL Windows版本下载转到EnterpriseDB公司页面

如果在可以下载时就选择运行,那么在下载后,就会直接运行安装程序,当然也可以在下载完后,再双击安装程序,如图2-6所示。

安装程序运行后,即会显示出安装向导,点“Next”即可,如图2-7所示。

 

进入选择安装目录界面,一般选择默认安装目录即可,可直接点“Next”,如图2-8所示。

进入选择数据目录的界面,根据实际需要,选择具体的目录,然后点“Next”,如图2-9所示。


进入数据库超级用户postgres的密码设置界面,以后可以使用这个超级用户增加更多的数据库用户,设置完后点“Next”,如图2-10所示。 

然后进入选择数据库监听端口的界面,如果5432这个端口没有被别的应用程序占用,那么可使用这个默认端口,点“Next”,如图2-11所示。

选择语言,使用默认设置就可以了,点“Next”,如图2-12所示。

进入准备安装的界面,点“Next”,如图2-13所示。

开始安装,如图2-14所示。

安装完毕后,会问你是否需要使用“Stack Builder”安装一些附加的软件。Stack Builder是一个安装PostgreSQL附加软件的图形化工具。如果不需要,可以把选择框中的勾去掉,直接结束安装。


 

 

如果没有去掉,则会出现“Stack Builder”的界面,在该界面中会提示你为哪一个PostgreSQL安装附加软件(出现此提示的原因是可以安装多个不同版本的PostgreSQL),如图2-16所示。

这时会出现一个可以选择安装附加软件的界面,根据需要选择了附加软件后,点“Next”,如图2-17所示。

 

如果是第一次安装,不知道要安装哪些附加软件,可以点取消。以后需要时可以再次运行“Stack Builder”安装相应的附加软件。

2.1.4 发行版安装总结

Windows下的安装是比较简单的,只需要运行图形界面,基本上在安装的过程中点选“Next”项就可以完成安装。

Linux下各发行版本则使用相应版本的包管理器来进行安装即可。

前面曾提到,从发行版本安装PostgreSQL,所安装的一般不是最新版本,如果想安装最新版本的PostgreSQL,则要看下面介绍的方法或见2.3.1节的技巧。

2.2 从源码安装

2.2.1 编译安装过程介绍

这里先把大致的安装过程介绍一下。

第一步:下载源代码。

第二步:编译安装。过程与Linux下其他软件的编译安装过程相同,都是“三板斧”:

./configure 

make

make install

第三步:编译安装完成后执行如下步骤。

1)使用initdb命令初使用化数据库簇。

2)启动数据库实例。

3)创建一个应用使用的数据库。

数据库簇是指数据库实例管理的系统文件和各个数据库文件的一个集合。

2.2.2 下载源代码

打开PostgreSQL的官方网站www.postgresql.org,如图2-18所示。


图2-18 PostgreSQL官方网站界面

点击网站菜单中的download,进入下载页面,如图2-19所示。


图2-19 PostgreSQL官方网站中的源代码下载界面

在下载页面中点左侧的“Source”,进入源代码下载页面,如图2-20所示。


图2-20 PostgreSQL官方源码下载中的选择版本界面

在源代码页面中选择合适的版本,比如v9.2.4,如图2-21所示。


图2-21 PostgreSQL官方源码下载中的选择v9.2.4版本界面

然后,在上面的页面中选择合适的压缩包下载就可以了,一般选择bz2的压缩包,因为这种格式体积较小。

2.2.3 编译及安装

默认情况下,安装会用到数据库中的压缩功能,而这个功能的实现需要第三方的压缩开发包zlib支持,在不同的Linux发行版本下,此包的名字会不太一样,但包的名字一般都含有“zlib”和“dev”两个字符串,“dev”是“develop”即开发包的意思。如在Ubuntu12.04下,可以使用下面的方法查找包的名称:

osdba@osdba-laptop:~$ aptitude search zlib |grep dev

p   libghc-bzlib-dev                - Haskell bindings to the bzip2 library     

p   libghc-bzlib-dev:i386           - Haskell bindings to the bzip2 library     

v   libghc-bzlib-dev-0.5.0.3-77459: -                                           

v   libghc-bzlib-dev-0.5.0.3-f7d98  -                                           

p   libghc-zlib-bindings-dev        - low-level bindings to zlib                

p   libghc-zlib-bindings-dev:i386   - low-level bindings to zlib                

v   libghc-zlib-bindings-dev-0.1.0. -                                           

v   libghc-zlib-bindings-dev-0.1.0. -                                           

p   libghc-zlib-conduit-dev         - streaming compression/decompression via co

p   libghc-zlib-conduit-dev:i386    - streaming compression/decompression via co

v   libghc-zlib-conduit-dev-0.4.0.1 -                                           

v   libghc-zlib-conduit-dev-0.4.0.1 -                                           

p   libghc-zlib-dev                 - Compression and decompression in the gzip 

p   libghc-zlib-dev:i386            - Compression and decompression in the gzip 

v   libghc-zlib-dev-0.5.3.3-78ddb:i -                                           

v   libghc-zlib-dev-0.5.3.3-7baa4   -                                           

p   libghc-zlib-enum-dev            - enumerator interface for zlib compression 

p   libghc-zlib-enum-dev:i386       - enumerator interface for zlib compression 

v   libghc-zlib-enum-dev-0.2.2.1-16 -                                           

v   libghc-zlib-enum-dev-0.2.2.1-f8 -                                           

p   libghc6-bzlib-dev               - transitional dummy package                

p   libghc6-zlib-dev                - transitional dummy package                

p   lua-zlib-dev                    - zlib development files for the Lua languag

p   lua-zlib-dev:i386               - zlib development files for the Lua languag

p   zlib1g-dbg                      - compression library - development         

p   zlib1g-dbg:i386                 - compression library - development         

i A zlib1g-dev                      - compression library - development         

p   zlib1g-dev:i386                 - compression library - development

从上面列出的包来看,只有“zlib1g-dev”的名称与我们需要的zlib开发包最接近,从而确定在Ubuntu12.10上(当然这还需要一些经验)应该安装这个包。

如果想要方便地在psql中使用上下键翻查历史命令,按照PostgreSQL官方手册的说明,还需要安装readline的开发包。与上面的方法类似,先查找包含“readline”和“dev”的包:

osdba@osdba-laptop:~$ aptitude search readline |grep dev

v   lib32readline-dev               -                                           

p   lib32readline-gplv2-dev         - GNU readline and history libraries, develo

p   lib32readline6-dev              - GNU readline and history libraries, develo

v   lib64readline-dev:i386          -                                           

p   lib64readline-gplv2-dev:i386    - GNU readline and history libraries, develo

p   lib64readline6-dev:i386         - GNU readline and history libraries, develo

p   libghc-readline-dev             - Interface to the GNU readline library     

p   libghc-readline-dev:i386        - Interface to the GNU readline library     

v   libghc-readline-dev-1.0.1.0-52b -                                           

v   libghc-readline-dev-1.0.1.0-69f -                                           

i   libreadline-dev                 - GNU readline and history libraries, develo

p   libreadline-dev:i386            - GNU readline and history libraries, develo

p   libreadline-gplv2-dev           - GNU readline and history libraries, develo

p   libreadline-gplv2-dev:i386      - GNU readline and history libraries, develo

i A libreadline6-dev                - GNU readline and history libraries, develo

p   libreadline6-dev:i386           - GNU readline and history libraries, develo

从上面列出的包来看,只有“libreadline6-dev”的名称与我们需要的readline开发包最接近,所以应该安装这个包。

把前面下载的压缩包解压,如果该压缩包名称为postgresql-9.2.4.tar.bz2,解压命令则为:

tar xvf postgresql-9.2.4.tar.bz2

对于PostgreSQL8.X的版本,一般编译安装的第一板斧是使用configure命令,如下:

./configure --prefix=/usr/local/pgsql8.4.17 --enable-thread-safety --with-perl --with-python

对于PostgreSQL9.X的版本,一般编译安装的命令如下:

./configure --prefix=/usr/local/pgsql9.2.4 --with-perl --with-python

对比可以发现,在PostgreSQL8.X中,编译命令里有“--enable-thread-safety”选项,而在PostgreSQL9.X中没有这个选项。因为在日常使用中,一般要求客户端是线程安全的,PostgreSQL9.X考虑到这个问题,默认为线程安全的了,而PostgreSQL8.X没有,所以要加上这个选项。

再看看下面两个选项:

--with-perl: 加上这个选项,才能使用perl语法的PL/Perl过程语言写自定义函数,一般都需要。使用这个选项要求先安装perl开发包,该包在Ubuntu或Debian下的名称为:libperl-dev,可使用apt-get install libperl-dev安装。

--with-python:加上这个选项,才能使用python语法的PL/Python过程语言写自定义函数,一般都需要。使用这个选项要求先安装python-dev开发包,该包在Ubuntu或Debian下的名称为:python-dev,可使用apt-get install python-dev安装。

编译安装的第二板斧是运行make命令,这个命令没有什么好说的,直接运行就可以了:

make

按官方文档要求,使用make命令时,其版本要在gmake3.8以上,目前绝大多数的Linux发行版本都满足要求,所以在Linux下一般不需要检查make的版本,但如果是在其他非Linux的UNIX平台上,还是先检查一下make的版本比较好,命令如下:

osdba@osdba-laptop:~$ make --version

GNU Make 3.81

Copyright (C) 2006  Free Software Foundation, Inc.

在其他的UNIX平台上,有可能存在非GNU的make,这时GNU的make的名称会是gmake。

编译安装的第三板斧是运行make install命令。如果是在一般用户下进行编译的,可能对/usr/local目录没有写的权限,而运行make install命令时是需要使用root权限的,所以在Debian或Ubuntu下可以使用sudo:

sudo make install

在前面我们看到--prefix设置的路径为“/usr/local/pgsql9.2.4”,如果不设置这个路径,默认的路径将是“/usr/local”,为什么要在此路径上加上PostgreSQL的版本号呢?这是为了升级方便。make install命令运行完之后,还要进入/usr/local目录下,为/usr/local/pgsql9.2.4建立一个/usr/local/pgsql的链接:

cd /usr/localL9.2.

sudo ln -sf /usr/local/pgsql9.2.4 /usr/local/pgsql

如果PostgreSQL9.2.5发布了,在编译PostgreSQL9.2.5后,只需把现有的数据库停掉,然后把链接/usr/local/pgsql指向先前的版本/usr/local/pgsql9.2.5即可完成升级。是不是觉得很方便呢?

2.2.4 安装后的配置

安装完后,需要设置PostgreSQL可执行文件的路径:

export PATH=/usr/local/pgsql/bin:$PATH

还要设置共享库的路径:

export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/pgsql/lib

如果想让以上配置对所有的用户生效,可以把以上内容加到/etc/profile文件中,/etc/profile中的内容看起来类似如下:

...

...

...

if [ -d /etc/profile.d ]; then

  for i in /etc/profile.d/*.sh; do

    if [ -r $i ]; then

      . $i

    fi

  done

  unset i

fi



export PATH=/usr/local/pgsql/bin:$PATH

export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/pgsql/lib:$LD_LIBRARY_PATH

如果想让以上配置对当前用户生效,在Linux下可以把以上内容加到.bashrc文件中,在其他UNIX下可以加到.profile文件中。

有人问在Linux下为何不加到.profile文件或.bash_profile文件中,这是因为有时在图形界面下打开一个终端,.profile或.bash_profile不会生效。

2.2.5 创建数据库簇

先设定数据库中数据目录的环境变量:

export PGDATA=/home/osdba/pgdata

执行下面的命令创建数据库簇:

initdb

这样就完成了。

2.2.6 安装contrib目录下的工具

contrib下面有一些工具比较实用,一般都会安装上,其安装方法也与Linux下的编译过程相同,如下:

cd postgresql-9.2.3/contrib

make

sudo make install

2.2.7 启动和停止数据库

启动数据库的命令为:

pg_ctl start -D $PGDATA

其中,环境变量$PGDATA指向具体的PostgreSQL数据库的数据目录,看以下示例:

osdba@osdba-laptop:~$ pg_ctl start -D /home/osdba/pgdata 

server starting

停止数据库的命令如下:

pg_ctl stop -D $PGDATA [-m SHUTDOWN-MODE]

其中-m是指定数据库的停止方法,有以下三种:

smart:等所有的连接中止后,关闭数据库。如果客户端连接不终止,则无法关闭数据库。

fast:快速关闭数据库,断开客户端的连接,让已有的事务回滚,然后正常关闭数据库。相当于Oracle数据库关闭时的immediate模式。

immediate:立即关闭数据库,相当于数据库进程立即停止,直接退出,下次启动数据库需要进行恢复。相当于Oracle数据库关闭时的abort模式。

PostgreSQL下的immediate关机模式是相当于Oracle中的Abort的关机模式,而Oracle下的immediate关机模式实际上对应的是PostgreSQL下的fast,Oracle DBA尤其要注意这一点。

其中,比较常用的关闭数据库的方法是“fast”方法。

2.2.8 编译安装时的常见问题及解决方法

问题一:./configure时报“error: zlib library not found”错误是怎么回事?报错信息如下:

osdba@ubuntu01:~/src/postgresql-9.2.3$ ./configure 

--prefix=/usr/local/pgsql9.2.3 --with-perl --with-python

checking build system type... x86_64-unknown-linux-gnu

....

....

checking for inflate in -lz... no

configure: error: zlib library not found

If you have zlib already installed, see config.log for details on the failure.  It is possible the compiler isn't looking in the proper directory.

Use --without-zlib to disable zlib support.

答:这是因为没有安装zlib开发包,安装后将不再报错。

问题二:已安装了“libreadline6”的包,但./configure时仍报“error: readline library not found”错误是怎么回事?报错信息如下:

osdba@ubuntu01:~/src/postgresql-9.2.3$ ./configure 

--prefix=/usr/local/pgsql9.2.3 --with-perl --with-python

checking build system type... x86_64-unknown-linux-gnu

...

...

checking for library containing readline... no

configure: error: readline library not found

If you have readline already installed, see config.log for details on the failure.  It is possible the compiler isn't looking in the proper directory.

Use --without-readline to disable readline support.

答:包安装错了,是需要安装开发包,即安装libreadline6-dev这个包,而不是libreadline6这个包。

问题三:在运行./configure命令时报以下警告,是否会导致编译出来的PostgreSQL的功能缺失?警告信息如下:

checking for bison... no

configure: WARNING:

*** Without Bison you will not be able to build PostgreSQL from Git nor

*** change any of the parser definition files.  You can obtain Bison from

*** a GNU mirror site.  (If you are using the official distribution of

*** PostgreSQL then you do not need to worry about this, because the Bison

*** output is pre-generated.)

checking for flex... no

configure: WARNING:

*** Without Flex you will not be able to build PostgreSQL from Git nor

*** change any of the scanner definition files.  You can obtain Flex from

*** a GNU mirror site.  (If you are using the official distribution of

*** PostgreSQL then you do not need to worry about this because the Flex

*** output is pre-generated.)

答:不会影响编译出来的PostgreSQL功能。这个警告的意思是没有bison和flex是无法使用git方式编译的。这里没有使用git,所以没有关系。bison是自动生成语法分析器的程序,flex则是自动生成词法分析器的程序,在PostgreSQL主要用于SQL的词法解析和语法解析。因为在源码包中已经生成了词法解析和语法解析的C源代码,所以没有bison和flex,也能正常编译。当然也可以把bison和flex这两个工具安装上,命令如下:

sudo aptitude install bison flex

问题四:在运行make时报“cannot find -lperl”的错误为什么?报错信息如下:

gcc -O2 -Wall -Wmissing-prototypes -Wpointer-arith 

-Wdeclaration-after-statement -Wendif-labels -Wmissing-format-attribute -Wformat-security -fno-strict-aliasing -fwrapv -fexcess-precision=standard 

-fpic -shared -o plperl.so plperl.o SPI.o Util.o -L../../../src/port 

-Wl,--as-needed -Wl,-rpath,'/usr/lib/perl/5.14/CORE',--enable-new-dtags  

-fstack-protector -L/usr/local/lib  -L/usr/lib/perl/5.14/CORE -lperl -ldl -lm 

-lpthread -lc -lcrypt 

/usr/bin/ld: cannot find -lperl

collect2: error: ld returned 1 exit status

make[3]: *** [plperl.so] Error 1

make[3]: Leaving directory `/home/osdba/src/postgresql-9.2.3/src/pl/plperl'

make[2]: *** [all-plperl-recurse] Error 2

make[2]: Leaving directory `/home/osdba/src/postgresql-9.2.3/src/pl'

make[1]: *** [all-pl-recurse] Error 2

make[1]: Leaving directory `/home/osdba/src/postgresql-9.2.3/src'

make: *** [all-src-recurse] Error 2

答:这是在./configure时加了--with-perl,却没有安装perl开发包导致的。注意,若没有安装perl开发包,在运行./configure时并不报错,而是到运行make命令的时候才报错。在Debian或Ubuntu下,只要安装libperl-dev包即可:

sudo aptitude install libperl-dev

2.3 安装技巧介绍

2.3.1 在Redhat、CentOS下使用二进制包安装较新版本的方法

如果认为Redhat或CentOS上自带的PostgreSQL版本太低,想要使用新版本,可以使用下面的方法安装。

使用PostgreSQL官方的RPM包,将新版本信息加到版本库中:

rpm -i 

http://yum.postgresql.org/9.2/redhat/rhel-6-x86_64/pgdg-redhat92-9.2-7.noarch.rpm

然后使用yum install 命令安装新版本:

yum install postgresql92-server.x86_64

再使用1.1.2节介绍的方法安装新版本的PostgreSQL:

[root@localhost ~]# service postgresql-9.2 status

 is stopped

 [root@localhost ~]# service postgresql-9.2 initdb

Initializing database:                                     [  OK  ]

[root@localhost ~]# service postgresql-9.2 start

Starting postgresql-9.2 service:                           [  OK  ]

登录数据库:

[root@localhost ~]# su - postgres

-bash-4.1$ psql 

psql (9.2.4)

Type "help" for help.


postgres=# \l

                                  List of databases

    Name   |  Owner   | Encoding |   Collate   |    Ctype    |   Access 

privileges   

-----------+----------+----------+-------------+-------------+------------------

 postgres  | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | 

 template0 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | =c/postgres          

+

           |          |          |             |             | 

postgres=CTc/postgres

 template1 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | =c/postgres          

+

           |          |          |             |             | 

postgres=CTc/postgres

(3 rows)


postgres=# \q

使用下面命令把相关的第三方贡献包也安装上:

yum install postgresql92-contrib.x86_64

新版本的PostgreSQL的数据目录在/var/lib/pgsql/<version>/data目录下,“version”代表PostgreSQL的版本,如9.2版本就安装在/var/lib/pgsql/9.2/data目录下。

2.3.2 如何使用较大的数据块提高I/O性能

在数据仓库中使用PostgreSQL时,若希望使用较大的数据块提高I/O性能怎么办?要解决这类问题,只能采用从源码安装的方法,在执行./configure命令时指定较大的数据块,一般也需要指定较大的WAL日志块和WAL日志文件的大小。如想指定128KB的数据块、128KB的WAL日志块、64MB的WAL日志文件,则configure命令如下:

./configure --prefix=/usr/local/pgsql9.2.4 --with-perl --with-python 

--with-blocksize=128 --with-wal-blocksize=128 --with-wal-segsize=64

使用此时编译出来的PostgreSQL程序创建的PostgreSQL数据库,不能使用其他块大小的PostgreSQL程序启动。

2.4 PostgreSQL的简单配置

本节将简单介绍PostgreSQL的配置方法,更具体的配置操作会在后面的章节中介绍。PostgreSQL数据库的配置主要是通过修改数据目录下的postgresql.conf文件来实现的。

2.4.1 修改监听的IP和端口

在数据目录下编辑postgresql.conf文件,找到如下内容:

#listen_addresses = 'localhost'         # what IP address(es) to listen on;

#port = 5432                            # (change requires restart)

其中,参数“listen_addresses”表示监听的IP地址,默认是在“localhost”处监听,也就是“127.0.0.1”的IP地址上监听,这会让远程的主机无法登录这台数据库,如果想从其他的机器上登录这台数据库,需要把监听地址改成实际网络的地址,一种简单的方法是,把这个地址改成“*”,表示在本地的所有地址上监听。

参数“port”表示监听的数据库端口,默认为“5432”,可以不更改。如果一台机器上安装了几个数据库实例(如安装了几个不同版本的PostgreSQL),可以设置为不同的端口。

修改了这两个参数后,需要重启数据库才能生效。

2.4.2 与数据库log相关的参数

来看看与log相关的几个参数:

日志的收集一般是要打开的,所以需要设置:

logging_collector = on

日志的目录一般使用默认值就可以了:

log_directory = 'pg_log'

日志的切换和是否选择覆盖则可以使用如下几种方案。

方案一:每天生成一个新的日志文件。

配置方法如下:

log_filename = 'postgresql-%Y-%m-%d_%H%M%S.log'

log_truncate_on_rotation = off

log_rotation_age = 1d

log_rotation_size = 0

方案二:每当日志写满一定的大小(如10MB空间),则切换一个日志。

配置方法如下:

log_filename = 'postgresql-%Y-%m-%d_%H%M%S.log'

log_truncate_on_rotation = off

log_rotation_age = 0

log_rotation_size = 10M

方案三:只保留7天的日志,进行循环覆盖。

配置方法如下:

log_filename = 'postgresql-%a.log'                                        # 

log_truncate_on_rotation = on 

log_rotation_age = 1d

log_rotation_size = 0 

2.4.3 内存参数的设置

PostgreSQL安装完毕后,可以修改以下两个主要内存参数。

shared_buffers:共享内存的大小,主要用于共享数据块。

work_mem:单个SQL执行时,排序、hash join所使用的内存,SQL运行完后,内存就释放了。

shared_buffers默认值为32MB,work_mem为1MB,如果你的机器上有足够的内存,可以把这个参数改得大一些,这样数据库就可以缓存更多的数据块,当读取数据时,就可以从共享内存中读,而不需要再从文件上去读取。

work_mem设置大一些,会让排序操作快一些。

2.5 小结

本章讲解了PostgreSQL在不同平台下的二进制安装方法,以及从源代码进行安装的方法。从前面的叙述中可以看出,在多数Linux发行版本中都自带了PostgreSQL的二进制安装包,可以直接使用Linux发行版本中的包管理器进行安装。不过这些自带的PostgreSQL版本都比较旧,如果想安装较新的PostgreSQL版本,可以从源代码进行编译安装。源代码编译安装也比较简单,要注意的是,需要先把一些依赖的开发包安装上。





第3章

SQL语言入门

SQL是结构化查询语言(STRUCTURED QUERY LANGUAGE)的简称,它是最重要的关系型数据库操作语言,并且它的影响已经超出了数据库领域。比如,在Hadoop中的Hive就是一个SQL接口。

本章将介绍一些通用的、最基础的SQL语法知识,以便于没有接触过数据库的读者能掌握最基础的数据库知识。这些使用语法不仅适用于PostgreSQL数据库,也适用于其他关系型数据库,如MySQL、Oracle。本章是为从没有接触过SQL的读者准备的,对于已有SQL基础的读者,可以略过此章。

3.1 SQL语句语法简介

3.1.1 语句的分类

SQL命令一般分为DQL、DML、DDL几类。

DQL:数据查询语句,基本就是SELECT查询命令,用于数据查询。

DML:Data Manipulation Language的简称,即数据操纵语言,主要用于插入、更新、删除数据,所以也分为INSERT、UPDATE、DELETE三种语句。

DDL:Data Definition Language的缩写,即数据定义语言,主要用于创建、删除,以及修改表、索引等数据库对象语言。

3.1.2 词法结构

每次执行的SQL可以由多条SQL命令组成。多条SQL命令之间由分号(“;”)分隔。

每个SQL命令由一系列的记号组成,这些记号可以由关键字、标识符、双引号包围的标识符、常量、单引号包围的文本常量和特殊的字符等组成。在 SQL 命令里可以有注释,这些注释在PostgreSQL中等效于空白。

举个例子,下面的命令从SQL的语法上来说是合法的:

SELECT * FROM OSDBA_TABLE01;

UPDATE OSDBA_TABLE SET COL1 = 614;

INSERT INTO OSDBA_TABLE VALUES (232, 'hello osdba');

该SQL由三条命令组成。在SQL中,多行命令可以在一行中,也可以在多行中。此外,单条命令也可以占用多行。

SQL命令并未严格地像计算机语言一样明确标识哪些是命令、哪些是操作数或参数。SQL的语法主要是让你比较直观地理解其意思。比如,查询一个表的数据,就是由“SELECT”+“要查询的各列”+“FROM 表”这样的语法组成的。后面的几节会详细叙述SQL的用法。

3.2 DDL语句

DDL语句是创建、修改和删除表的语句,想要掌握SQL语言,必须对它有一定的了解。

3.2.1 建表语句

表是关系型数据库中最基本的对象,数据库中的表与实际生活中的二维表格很相似,有很多列也有很多行,每一列有一个名称,不同的列有不同的数据类型,比如,列可能是数字、文本字符串,也可能是日期类型。建表语句的一个简单语法如下:

CREATE TABLE table_name (

col01_namme data_type,

col02_namme data_type,

col03_namme data_type,

col04_namme data_type,

};

其中“CREATE”、“TABLE”为关键字,是不变的,从字面上也很好理解,表示创建表。“table_name”表示表名,“col01_name”、 “col02_name”、 “col03_name”、 “col04_name”分别表示列名。“data_type”表示数据类型,不同的数据库系统有不同的数据类型名称,即使是相同意思的整数类型,在不同的数据库系统中也有不同的类型名称。变长的字符串在大多数数据库中都可使用 “varchar”类型,比如PostgreSQL、MySQL和Oracle数据库等。整形数据在PostgreSQL和MySQL都可以使用“int”类型。日期类型的名称一般为“date”。例如,要创建一张分数表score,包括“学生名称(student_name)”、“语文成绩(chinese_score)”、“数学成绩(math_score)”、“考试日期(test_date)”四列,则创建这个表的SQL如下:

CREATE TABLE score (

student_name varchar(40),

chinese_score int,

math_score int,

test_date date

);

如果按前面的安装步骤安装完了数据库,之后就可以使用psql工具连接到PostgreSQL数据库了,执行上面的建表语句,如下:

osdba=# CREATE TABLE score (

osdba(# student_name varchar(40),

osdba(# chinese_score int,

osdba(# math_score int,

osdba(# test_date date

osdba(# );

CREATE TABLE

osdba=#

在psql中,可使用\d显示数据库中有哪些表,如下:

osdba=# \d

       List of relations

 Schema | Name  | Type  | Owner 

--------+-------+-------+-------

 public | score | table | osdba

(1 row)

这样就看到了我们建的表。

使用“\d score”可以显示这张表的定义情况:

osdba=# \d score

               Table "public.score"

    Column     |         Type          | Modifiers 

---------------+-----------------------+-----------

 student_name  | character varying(40) | 

 chinese_score | integer               | 

 math_score    | integer               | 

 test_date     | date                  |

显示列的类型“character varying(40)”实际上与“varchar(40)”的意思是完全一样的,“int”与“integer”的意思也是一样的。

在建表的时候,可以指定表的主键,主键是表中行的唯一标识,这个唯一标识是不能重复的。在创建表的语句中,可以在列定义后面用“primary key”来指定这一列为主键,如下面的学生表:

CREATE TABLE student(no int primary key, student_name varchar(40), age int);

在该表中,学号(no)为主键,则在该列的定义后面加了“primary key”。在psql中演示如下:

osdba=# CREATE TABLE student(no int primary key, student_name varchar(40), age int);

NOTICE:  CREATE TABLE / PRIMARY KEY will create implicit index "student_pkey" for table "student"

CREATE TABLE

细心的读者会注意到“NOTICE:  CREATE TABLE / PRIMARY KEY will create implicit index "student_pkey" for table "student"”这句提醒,它表示系统为主键自动创建了一个隐含的索引“student_pkey”。

3.2.2 删除表语句

删除表的语法比较简单,如下:

DROP TABLE table_name;

其中“table_name”表示要删除的表名。假设要删除前面创建的表student,则可以使用下面的SQL:

DROP TABLE student;

3.3 DML语句

DML用于插入、更新和删除数据。主要包含INSERT语句、UPDATE语句和DELETE语句。

3.3.1 插入语句

可以使用下面的语句往前面创建的学生表(student)中插入数据:

INSERT INTO student VALUES(1, '张三', 14);

由此可以看出,INSERT语句的语法为:以“INSERT INTO”关键字为首,后面跟表名,然后再跟“VALUES”关键字,最后是由小括号包围起来的以逗号分隔的各列数据,数据的顺序与表定义时表列的顺序是一样的。当然也可以在表名后指定要插入数据列的顺序,如下所示:

INSERT INTO student(no, age, student_name)  VALUES(2, 13, '李四');

在插入数据时,也可以指定某些列不插入数据,这时这些列的数据会被置为空,如下:

INSERT INTO student(no, student_name)  VALUES(2, '王二');

如果在psql中执行了下面的语句,使用SELECT语句就可以查询出数据,查询的语句为:

SELECT * FROM student;

SELECT语句的具体用法会在后面的章节中介绍,现在只需要知道这么用就可以了。

我们查看到的数据如下:

osdba=# select * from student;

 no | student_name | age 

----+--------------+-----

  1 | 张三         |  14

  2 | 李四         |  13

  3 | 王二         |    

(3 rows)

从上面可以看出,在插入数据时,没有提供的列数据会被置为NULL。

3.3.2 更新语句

假设要把student表中所有学生的年龄(age)更新为“15”,则更新语句如下:

UPDATE student SET age = 15;

从上面的语句可以看出,更新语句以“UPDATE” 关键字开始,后面跟表名,然后是“SET”关键字,表示要设置的数据,再后面就是要设置的数据的表达式“age = 15”,设置数据的表达式也很简单,就是“列名=数据”的格式。

实际执行的效果如下:

osdba=# UPDATE student SET age = 15;

UPDATE 3

osdba=# select * from student;

 no | student_name | age 

----+--------------+-----

  1 | 张三          |  15

  2 | 李四          |  15

  3 | 王二          |  15

(3 rows)

在更新数据时,还可以指定过滤表达式“WHERE”,从而指定更新哪条数据或哪些数据,比如,要更新学号(no)为3的学生年龄为14岁,则使用下面的语句:

UPDATE student SET age =14 WHERE no = 3;

在SET子句中,还可以同时更新多个列的值,如下所示:

UPDATE student SET age =13, student_name='王明充' WHERE no = 3;

3.3.3 删除语句

如果想删除学号(no)为3的记录,语句如下:

DELETE FROM student WHERE no = 3;

由此可见删除语句比较简单,以“DELETE FROM”开始,后面跟表名,然后加“WHERE”子句用于指定要删除的记录。

当然也可以没有“WHERE”子句,这表明要删除整个表的数据,删除表student中所有数据的语句如下:

DELETE FROM student;

3.4 查询语句

3.4.1 单表查询语句

查询student表中所有数据的语句为:

select no, student_name, age from student;

其中“SELECT”是关键字,表示要查询,后面跟多个列名,各列之间使用逗号分隔。其后的“FROM”是关键字,后面跟表的名称。各个列可以是表的列名,也可以是一个表达式,如下:

select age+5 from student;

表达式中可以包括表的列,也可以只是一个与表列无关的表达式,如下:

select no, 3+5 from student;

当表达式与表的列无关时,在PostgreSQL和MySQL中可以不使用“FROM 表名”,这样一来,就可以当作计算器使用了:

osdba=# select 55+88;

 ?column? 

----------

      143

(1 row)


osdba=# select 10*2,3*5+2;

 ?column? | ?column? 

----------+----------

       20 |       17

(1 row)

如果想查询表中所有列的数据,则可以使用“*”代表所有列,如下:

select * from student;

3.4.2 过滤条件的查询

SELECT语句后面可以通过指定WHERE子句来指定要查询哪条记录或哪些记录。比如,要查询学号为3的记录,其SQL语句为:

osdba=# SELECT * FROM student where no=3;

 no | student_name | age 

----+--------------+-----

  3 | 王明充        |  13

(1 row)

在WHERE条件中也可以使用大于、小于的表达式。比如,想查询年龄大于等于15岁的学生,其语句如下:

osdba=# SELECT * FROM student where age >= 15;

 no | student_name | age 

----+--------------+-----

  1 | 张三         |  15

  2 | 李四         |  15

(2 rows)

3.4.3 排序

使用排序子句可以对查询出的数据进行排序,排序子句是在SELECT语句后面再加上“ORDER BY”子句。比如,希望查询出来的结果按年龄排序,则查询语句如下:

osdba=# SELECT * FROM student ORDER BY age;

 no | student_name | age 

----+--------------+-----

  3 | 王明充        |  13

  1 | 张三          |  15

  2 | 李四          |  15

(3 rows)

排序子句“ORDER BY”应该在“WHERE”子句之前,如果顺序错了,会报错:

osdba=# SELECT * FROM student ORDER BY age WHERE age >= 15;

ERROR:  syntax error at or near "WHERE"

LINE 1: SELECT * FROM student ORDER BY age WHERE age >= 15;

把“ORDER BY”子句放到“WHERE”子句后面就不报错了:

osdba=# SELECT * FROM student WHERE age >= 15 ORDER BY age;

 no | student_name | age 

----+--------------+-----

  1 | 张三 |  15

  2 | 李四          |  15

(2 rows)

还可以按多个列进行排序。比如,根据“age”和“student_name”两个列来排序:

osdba=# SELECT * FROM student ORDER BY age,student_name;

 no | student_name | age 

----+--------------+-----

  3 | 王明充        |  13

  2 | 李四          |  15

  1 | 张三          |  15

(3 rows)

也可以在排序子句的列名后加“DESC”进行倒序排序:

osdba=# SELECT * FROM student ORDER BY age DESC;

 no | student_name | age 

----+--------------+-----

  1 | 张三          |  15

  2 | 李四         |  15

  3 | 王明充        |  13

(3 rows)


osdba=# SELECT * FROM student ORDER BY age DESC,student_name;

 no | student_name | age 

----+--------------+-----

  2 | 李四          |  15

  1 | 张三          |  15

  3 | 王明充        |  13

(3 rows)

3.4.4 分组查询

如果需要统计不同年龄的学生人数,可以使用分组查询,分组查询子句的关键字为“GROUP BY”,用法如下:

osdba=# SELECT age, count(*) FROM student GROUP BY age;

 age | count 

-----+-------

  15 |     2

  13 |     1

(2 rows)

从上面可以看出,使用“GROUP BY”语句时,需要使用聚合函数,常用的聚合函数为“count”、“sum”等。

3.4.5 表join

表join也称为多表关联查询。假设有一张班级表class,建表语句为:

CREATE TABLE class(no int primary key, class_name varchar(40));

表中的“no”表示班级编号,“class_name”表示班级名称。

插入一些测试数据:

osdba=# INSERT INTO class VALUES(1,'初二(1)班');

INSERT 0 1

osdba=# INSERT INTO class VALUES(2,'初二(2)班');

INSERT 0 1

osdba=# INSERT INTO class VALUES(3,'初二(3)班');

INSERT 0 1

osdba=# INSERT INTO class VALUES(4,'初二(4)班');

INSERT 0 1

osdba=# SELECT * FROM class;

 no | class_name 

----+------------

  1 | 初二(1)班

  2 | 初二(2)班

  3 | 初二(3)班

  4 | 初二(4)班

(4 rows)

还有另一张学生表student,建表语句为:

CREATE TABLE student(no int primary key, student_name varchar(40), age int, class_no int);

也插入一些数据:

osdba=# INSERT INTO student VALUES(1, '张三', 14, 1);

INSERT 0 1

osdba=# INSERT INTO student VALUES(2, '吴二', 15, 1);

INSERT 0 1

osdba=# INSERT INTO student VALUES(3, '李四', 13, 2);

INSERT 0 1

osdba=# INSERT INTO student VALUES(4, '吴三', 15, 2);

INSERT 0 1

osdba=# INSERT INTO student VALUES(5, '王二', 15, 3);

INSERT 0 1

osdba=# INSERT INTO student VALUES(6, '李三', 14, 3);

INSERT 0 1

osdba=# INSERT INTO student VALUES(7, '吴二', 15, 4);

INSERT 0 1

osdba=# INSERT INTO student VALUES(8, '张四', 14, 4);

INSERT 0 1

osdba=# SELECT * FROM student;

 no | student_name | age | class_no 

----+--------------+-----+----------

  1 | 张三          |  14 |        1

  2 | 吴二          |  15 |        1

  3 | 李四          |  13 |        2

  4 | 吴三          |  15 |        2

  5 | 王二          |  15 |        3

  6 | 李三          |  14 |        3

  7 | 吴二          |  15 |        4

  8 | 张四          |  14 |        4

若现在想查询出每个学生与班级的关系,那么此时就需要关联查询两张表:

SELECT student_name, class_name FROM student, class 

 WHERE student.class_no = class.no;

查询出来的结果如下:

osdba=# SELECT student_name, class_name FROM student, class 

 WHERE student.class_no = class.no;

 student_name | class_name 

--------------+------------

 张三          | 初二(1)班

 吴二          | 初二(1)班

 李四          | 初二(2)班

 吴三          | 初二(2)班

 王二          | 初二(3)班

 李三          | 初二(3)班

 吴二          | 初二(4)班

 张四          | 初二(4)班

(8 rows)

表关联查询就是在WHERE条件上加上需要关联的条件(两张表关联):

WHERE student.class_no = class.no;

由于在两张表中,有一些列的名称是重复的,如在表student中no表示学生号,而在表class中表示班级号,所以在关键条件中要明确使用“表名”加“列名”来唯一定位这个列。如果输入的表名比较长,不是很方便,这时可以给表起个别名,如下所示:

SELECT student_name, class_name FROM student a, class b

 WHERE a.class_no = b.no;

上面的语句中,给表“student”起的别名为“a”,表“class”的别名为“b”,这时条件表达式中“b.no”就代表了表“class”中的“no”列。

在关联查询的WHERE子句中可以再加上其他的过滤条件,如下:

osdba=# SELECT student_name, class_name FROM student a, class b

 WHERE a.class_no = b.no AND a.age > 14;

  student_name | class_name 

---------------+------------

  吴二          | 初二(1)班

  吴三          | 初二(2)班

  王二          | 初二(3)班

  吴二          | 初二(4)班

(4 rows)

3.5 其他SQL语句

3.5.1 INSERT INTO... SELECT语句

使用INSERT INTO... SELECT语句可以把数据从一张表插入到另一张表中,这个语句属于DML语句。

假设建了一张学生表的备份表:student_bak

CREATE TABLE student_bak(no int primary key, student_name varchar(40), age int, class_no int);

可以使用下面的语句把数据备份到下面这张备份表中:

INSERT INTO student_bak SELECT * FROM student;

实际演示如下:

osdba=# INSERT INTO student_bak SELECT * FROM student;

INSERT 0 8

osdba=# SELECT * FROM student_bak;

 no | student_name | age | class_no 

----+--------------+-----+----------

  1 | 张三          |  14 |        1

  2 | 吴二          |  15 |        1

  3 | 李四          |  13 |        2

  4 | 吴三          |  15 |        2

  5 | 王二          |  15 |        3

  6 | 李三          |  14 |        3

  7 | 吴二          |  15 |        4

  8 | 张四          |  14 |        4

(8 rows)

3.5.2 UNION语句

可以将从两张表查询出来的数据整合在一个结果集下,如:

SELECT * FROM student WHERE no = 1 UNION SELECT * FROM student_bak where no = 2;

这里的语法比较简单,把两个SQL用“UNION”关键字连接起来就可以了。

结果如下:

osdba=# SELECT * FROM student WHERE no = 1 UNION SELECT * FROM student_bak where no = 2;

 no | student_name | age | class_no 

----+--------------+-----+----------

  1 | 张三          |  14 |        1

  2 | 吴二          |  15 |        1

(2 rows)

注意,UNION可以把结果集中相同的两条记录合并成一条:

osdba=# SELECT * FROM student WHERE no = 1 UNION SELECT * FROM student_bak where no = 1;

 no | student_name | age | class_no 

----+--------------+-----+----------

  1 | 张三          |  14 |        1

(1 row)

如果不想合并,请使用UNION ALL,如下:

osdba=# SELECT * FROM student WHERE no = 1 UNION ALL SELECT * FROM student_bak where no = 1;

 no | student_name | age | class_no 

----+--------------+-----+----------

  1 | 张三          |  14 |        1

  1 | 张三          |  14 |        1

(2 rows)

3.5.3 TRUNCATE TABLE语句

TRUNCATE TABLE语句的用途是清空表内容。不带WHERE条件子句的DELETE 语句也表示清空表的内容。从执行结果看,两者实现了相同的功能,但两者实现的原理是不一样的。

TRUNCATE TABLE是DDL语句,即数据定义语句,相当于用重新定义一个新表的方法把原先表的内容直接丢弃了,所以TRUNCATE TABLE执行起来很快,而DELETE 是DML语句,可以认为DELETE 是把数据一条一条地删除,若要删除很多行数据,就会比较慢。

如果想把表student_bak中的数据清理掉,则可以使用如下命令:

TRUNCATE TABLE student_bak;

3.6 小结

从前面的叙述可以看出,SQL语言是一种声明式编程语言,与命令式编程语言有较大的差异。声明式编程语言主要是描述用户需要做什么,需要得到什么结果的,不像命令式编辑需要描述怎么做,过程是什么。SQL语言能够智能地实现用户的需要,而不需要用户去关心具体的运行过程。完全用SQL写一个应用程序是不可能的,但非计算机专业人士也可以使用SQL,因为SQL是直观易懂的。


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