PostgreSQL

PostgreSQL (postgres)- freies, objektrelationales Datenbankmanagementsystem (ORDBMS)

Beschreibung

• Entwicklung begann in den 1980er Jahren
• seit 1997 wird die Software von einer Open-Source-Community weiterentwickelt

Hersteller	PostgreSQL Global Development Group
Betriebssystem	Unix-Derivate, Linux, Microsoft Windows, macOS
Kategorie	Datenbanksystem, Server
Lizenz	PostgreSQL Lizenz vergleichbar der BSD-Lizenz oder der MIT-Lizenz
Website	www.postgresql.org

SQL:2011

PostgreSQL ist weitgehend konform mit dem SQL-Standard SQL:2011, das heißt, der Großteil der Funktionen ist verfügbar und verhält sich wie definiert

• ostgreSQL ist vollständig ACID-konform (inklusive der Data Definition Language) und unterstützt erweiterbare Datentypen, Operatoren, Funktionen und Aggregate
• Obwohl sich die Entwicklergemeinde sehr eng an den SQL-Standard hält, gibt es dennoch eine Reihe von PostgreSQL-spezifischen Funktionalitäten, wobei in der Dokumentation bei jeder Eigenschaft ein Hinweis erfolgt, ob dies dem SQL-Standard entspricht, oder ob es sich um eine spezifische Erweiterung handelt
• Darüber hinaus verfügt PostgreSQL über ein umfangreiches Angebot an Erweiterungen durch Dritthersteller, wie zum Beispiel PostGIS zur Verwaltung von Geodaten

PostgreSQL ist in den meisten Linux-Distributionen enthalten, allerdings oft in der Version, die bei Erscheinen des Release aktuell war

• Aktuellere Versionen gibt es für viele Linux-Distributionen in von der PostgreSQL Developer Group bereitgestellten Repositories. Apple liefert von der Version Mac OS X Lion (10.7) an PostgreSQL als Standarddatenbank aus

Eigenschaften

• Umfassendes Transaktionskonzept, das Multiversion Concurrency Control (MVCC) unterstützt
• Ermöglicht komplexe Abfragen mit Unterabfragen (Subselects), auch geschachtelt
• Referentielle Integrität (unter anderem Constraints, Fremdschlüssel)
• Mengenoperationen
• Sehr umfangreiches Angebot an Datentypen, auch über den im ANSI/ISO Standard beschriebenen hinaus
• Beispielsweise können IP-Adressen, MAC-Adressen, zweidimensionale geometrische Figuren (Kreis, Linie, Polygon usw.) und Bereiche (von/bis) gespeichert werden
• Maximale Datenbankgröße nur durch zur Verfügung stehenden Speicher begrenzt
• Views, die mit Hilfe von Regeln (Rules und Triggers) auch schreibfähig sein können (Updatable Views)
• Trigger, Funktionen und gespeicherte Prozeduren (stored procedures) sind in verschiedenen Sprachen möglich: PL/pgSQL, PL/c, PL/Tcl, PL/Python, PL/Perl, PL/Java, PL/PHP, PL/Ruby, PL/R, PL/sh, PL/Scheme, PL/Parrot, PL/V8 (derzeit noch experimentell)
• Schnittstellen zu vielen Programmiersprachen, unter anderem C, C++, Object Pascal, Java/JDBC, Tcl, PHP, Perl, Python, Ruby, Xojo sowie zu ODBC und .Net-Framework
• Lauffähig auf vielen Unix-Plattformen, von Version 8.0 an auch nativ unter Microsoft Windows
• Export und Import sowohl von Daten als auch von Datenbankstrukturen (Schemata)
• Erweiterbarkeit durch Funktionen, selbstdefinierbare Datentypen und Operatoren
• Asynchrone und synchrone Replikation
• Der Vorteil der synchronen Replikation liegt in der Sicherstellung, dass die Transaktion mindestens auf zwei Servern tatsächlich ausgeführt wurde, womit eine vollständige Sicherung jederzeit garantiert werden kann (Hot Standby)
• Diese Ausfallsicherheit wird naturgemäß durch eine längere Wartezeit auf das Commit erkauft
• Daher gibt es auch die Möglichkeit, besonders wichtige Geschäftsprozesse wie finanzielle Transaktionen synchron zu replizieren, und bei weniger wichtigen Transaktionen, wie der Aufzeichnung der Benutzerinteraktionen, die sehr viel schnellere asynchrone Replikation zu nutzen

Erweiterungen

Eine Reihe von durch den Benutzer zu installierenden Zusatzmodulen steht zur Verfügung, darunter mit GiST (Generalized Search Tree) eine universelle Schnittstelle, um Such- und Sortierverfahren in weiten Grenzen selbst definieren zu können

• Eine Anwendung davon ist PostGIS, das geografische Objekte und Datenstrukturen verwalten und damit als Datenbank für Geoinformationssysteme (GIS) dienen kann
• Eine andere GiST-Anwendung ist OpenFTS (Open Source Full Text Search), das Volltextrecherche in DB-Objekten erlaubt

Eine Reihe von Erweiterungen beschäftigt sich mit Clustering und Replizierung, dem parallelen Einsatz und Abgleich verteilter DB-Server

Viele Erweiterungen bieten zusätzliche Datentypen an, beispielsweise solche für IBANs, ISBNs, EANs

• Einige Erweiterungen sind im Lieferumfang des Projekts bereits enthalten und brauchen lediglich für die jeweilige Datenbank (nicht den Server an sich) aktiviert zu werden

Grenzwerte

In diesem Abschnitt werden einige Beschränkungen einer älteren Version beschrieben

• Da inzwischen neuere Releases bereitgestellt wurden, könnten einige davon weggefallen sein

Die hier beschriebenen Beschränkungen betreffen die Versionen 8.4 bis 9.5

• maximale Größe der Datenbank: unbeschränkt
• maximale Größe einer Tabelle: 32 TB
• maximale Größe eines Datensatzes: 1,6 TB
• maximale Größe einer Zelle: 1 GB
• maximale Anzahl Zeilen pro Tabelle: unbeschränkt
• VARCHAR- und TEXT-Spalten können nicht größer als 1 GB sein
• Die maximale Anzahl der Spalten pro Tabelle ist abhängig von den verwendeten Datentypen und liegt zwischen 250 und 1600

Upgrade der Datenbank

Jede Nebenversionsnummer wird von der PostgreSQL-Entwickler-Community fünf Jahre lang weitergepflegt

• Revisionen enthalten Leistungsverbesserungen und Fehlerbereinigungen, aber niemals neue Funktionen
• Die älteste derzeit (Stand 11/2023) noch gepflegte Versionslinie ist 11, die im Oktober 2018 erschien

Bei einer Software-Aktualisierung müssen bestehende Datenbanken vorher gesichert, danach in der neuen PostgreSQL-Version neu angelegt und die Daten aus der vorherigen Sicherung eingespielt werden

• Dies ist dann erforderlich, wenn sich erste Stelle der Versionsnummer geändert hat, nicht jedoch bei Änderungen der zweiten Stelle

Alle noch unterstützten Versionen liefern ein Werkzeug namens pg_upgrade mit, welches das Datenverzeichnis ohne das vorher notwendige Sichern und Wiedereinspielen der Datenbank aktualisieren kann

Nach einem Import größerer Datenmengen in eine Datenbank sollte der Befehl „ANALYZE“ ausgeführt werden, damit die Analyse Tabelle „pg_statistics“ richtig befüllt wird

• Unterbleibt diese Analyse, kann dies zu Performanzproblemen führen

Ansonsten wird dies, genau wie das Kommando „VACUUM“ zur Freigabe von Speicherplatz (eine Art Garbage Collection) in regelmäßigen Abständen automatisch durchgeführt

Softwarewerkzeuge

PostgreSQL selbst läuft als Hintergrundprozess und kann auf verschiedene Weise interaktiv bedient werden Für die kommandozeilenorientierte Bedienung und in Scripts wird die Konsolenanwendung psql mit der Installation mitgeliefert

• Programme mit grafischer Benutzeroberfläche zur Bedienung und Verwaltung der Datenbank werden auf dem Serverrechner meist nicht installiert, sondern auf Clientrechnern: freie Produkte sind etwa PgAdmin Daneben werden eine Vielzahl von kommerziellen Werkzeugen angeboten, die auch grafische CASE-Modellierung, Im- und Export-Funktionen oder DB-Monitoring bieten

Ein MySQL-Migrationshilfswerkzeug ist in jedem freien PostgreSQL-Downloadpaket von EnterpriseDB enthalten

• Für viele andere Datenbanksysteme gibt es Migrationsunterstützung, insbesondere für Umsteiger von Oracle

pgtune

Ein wichtiges Werkzeug zur Konfiguration der Datenbank ist das Python Script „pgtune“

• Die Standardeinstellungen der Datenbank sind oftmals nicht auf die verwendete Hardware angepasst, sondern so eingestellt, dass das System auf quasi jedem Rechner startet. „pgtune“ zeigt Lösungsvorschläge auf, wie man die Datenbank „tunen“ kann, um die Leistung der Datenbank deutlich zu steigern
• Es gibt ein Online Tool um die wichtigsten Einstellungen der Datenbank zu ermitteln
• Anfänger tun sich oftmals schwer, die geeigneten Konfigurationsparameter zu ermitteln
• Das Tool wurde ursprünglich von Greg Smith (2ndQuadrant, mittlerweile EnterpriseDB) entwickelt

Anhang

Siehe auch

• PostgreSQL
• PostgreSQL/Anwendung
• PostgreSQL/Apt
• PostgreSQL/Geschichte
• PostgreSQL/Installation
• PostgreSQL/Installation/Apt
• PostgreSQL/Konfiguration
• PostgreSQL/Syntax
• PostgreSQL/Versionen

Links

Projekt

1. www.postgresql.org – offizielle Webpräsenz (englisch)
2. www.postgres.de – deutsche Website betreffs PostgreSQL

Weblinks

1. https://de.wikipedia.org/wiki/PostgreSQL
2. https://wiki.postgresql.org/wiki/Apt
3. Postgres.fm, eine Podcastserie zum Thema PostgreSQL

Werkzeuge und Erläuterungen

1. PGXN (englisch) – PostgreSQL Extension Network
2. Vortrag vom Chaos Computer Club Ulm: PostgreSQL – Ein Elephant vergisst nie (Video, Audio)
3. Podcast: /dev/radio zu PostgreSQL
4. FAQ auf sql-info.de