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PostgreSQL的昨天今天和明天

闻术苑
 闻术苑
发布于 07/22 17:38
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PostgreSQL 是一种非常复杂的对象-关系型数据库管理系统(ORDBMS), 也是目前功能最强大,特性最丰富和最复杂的自由软件数据库系统。有些特性甚至连商业数据库都不具备。

这个起源于伯克利(BSD)的数据库研究计划目前已经衍生成一项国际开发项目, 并且有非常广泛的用户。

PostgreSQL 的昨天今天和明天 -- 自由软件数据库PostgreSQL简介

前言

今天,如果人们谈论起计算机操作系统,肯定有非常多的人会津津乐道自由软件操作系统Linux,毕竟,众人拾柴火焰高,如今没有任何人敢于忽视Linux这个自由软件操作系统在我们星球的存在,就连国内比较特殊的环境下,也不断地有各种各样的Linux秀出现让公众、甚至是那些对计算机知之甚少的群众都能意识到Linux的存在。但是,如果我们说起数据库,可能绝大多数人只会记得有Oracle、IBM DB2、Informix、Sybase、MS SQL Server,以及在互联网广为使用的轻量级 MySQL,而提到PostgreSQL的名字,可能很多人都会皱起眉毛:“这是什么?” 。

“PostgreSQL 是一种特性非常齐全的自由软件的对象关系性数据库管理系统(ORDBMS),它的很多特性正是当今许多商业数据库的前身” -- 摘自PostgreSQL手册。

为了让大家能够清楚的了解PostgreSQL,请听我细细道来。

历史

1.出身名门

谈到PostgreSQL,我们不得不谈Berkeley,也就是中文中的“加州大学伯克利分校”这所大名鼎鼎的大学。老实说,伯克利(BSD)对计算机科学的贡献可谓巨大,在整个计算机科学的发展史上,几乎到处都有这所学校的研究人员和学生的足迹。只要稍微对计算机技术史有些记忆的人都会记得在Unix操作系统的发展里程碑上BSD这三个字的分量,然而也许正是由于BSD在系统和网络领域里的光芒太耀眼,掩盖了BSD对计算机技术其他分支的贡献,而PostgreSQL正是其中之一。

2.创世纪-Ingres

追本溯源地讲,PostgreSQL最早开始于BSD的Ingres项目,这个项目主要是研究关系型数据库技术,早在1970年 E.F. Codd就提出了关系模型,从那以后,人类在计算机领域的数据管理就进入了一个新的时期。从此人们开始用抽象的关系语句来描述自己的数据,大大提高了人类对数据的抽象描述能力。而Ingres项目正是就此进行研究的,它始于1977年,到1985年结束,而其研究成果后来被一家叫Relational Technologies的商业公司拿去做成了商品软件,后来这家公司又被 Computer Associates(CA)收购,不知道CA的JASMINE里面是否还有当年Ingres的影子?

3.新项目-Postgres

然后,从1986年开始,BSD的Michael Stonebraker教授领导了称为Postgres的“后Ingres”项目,其主要目的是数据库管理系统的更高级研究,因此而产生了PostgreSQL的直接前身:Postgres,而PostgreSQL的名字也是从Postgres项目继承过来的。这个项目的成果是非常巨大的,在现代数据库的许多方面都做出的大量的贡献,比如,面向对象的数据库,部分索引技术,规则,过程和数据库扩展等方面都走在了数据库管理系统的前列。而且,Stonebraker教授还做出了一件造福全人类的事情,那就是把 Postgres 放在了BSD版权的保护下,在这个版权的范围里,任何人几乎可以做任何事情,包括增强它和商业化等。条件只是把 BSD 的版权声明包括在软件的源程序里。

Postgres 在 1989 年发布了第一个版本,因为是BSD版权,所以很快在各种研究机构和一些公众服务组织里广泛使用起来,由于众多用户使Postgres的开发变得更多地是维护代码和打补丁,而日益背离了原先的数据库管理系统的研究的目标,到了1994年Postgres在版本 4.2 的时候正式终止。而 Postgres的许多成果则转化成一个商业公司Illustra,后来Illustra被Informix收购。看到这里,想必大家应该对Postgres的影响有一些认识了吧。

4.炎黄子孙的贡献-Postgres95

Postgres并没有因为Postgres项目的终止而停止发展,而是获得了一次新生:在1994年,两名伯克利的研究生在做研究生课题的时候,向Postgres里增加了现代的SQL语言的支持。请不要奇怪,SQL的祖宗是E.F. Codd的关系模型,但是SQL作为语言,一直到1992年才形成真正的国际标准(还是草案),当时称为 SQL2,但是人们常称为 SQL92。而在那之前,所有查询语言都是由不同的数据库管理系统自己实现的,比如,在Postgres里原来是用叫 Postquel的查询语言;这两位研究生是Andrew Yu和Jolly Chen,看了名字,大家可能会想:“很象中国人的名字嘛”,没错,他们就是黑头发黄皮肤的炎黄子孙,不过很可惜的是他们并没有在中国的(包括台湾省的)xx大学取得这样的成就。这样,Postgres迎来了1995年,大概是受xxxxxxx95的命名方法的“启发”吧,他们俩把这个版本的 Postgres命名为Postgres95,并且继续发布了几个版本,增强了一些特性。

5.国际化-PostgreSQL

到了1996年,Andrew Yu和 Jolly Chen相继离开Postgres95的开发队伍,(Andrew Yu 加入了 Informix,Jolly Chen 继续读书),而在一些自由软件黑客的发起下,Postgres 项目又开始了新的历程,最先是由几位加拿大黑客发起,开始了PostgreSQL项目,后来参与的人越来越多,逐渐成为了一个由近20个国家的近四十名黑客组成的团体共同开发的自由软件项目。PostgreSQL重新把版本号放到了原先Postgres项目的顺序中去,从6.0开始(Postgres本身到4.2,Postgres95算5.0)。经过五年多的协作开发,PostgreSQL可以说是目前世界上最先进、功能最强大的自由软件的数据库管理系统。

目前,PostgreSQL的稳定版本到了7.2,具有非常丰富的特性和商业级数据库管理系统的质量。而即将到来的 7.1 版本又将是一次飞跃,将向高质量大型数据库管理系统的方向又迈进了一步。

在这里,先让我告诉您怎么念PostgreSQL(的确很绕口):Post-gres-Q-L,大概因为大多自由软件开发人员把 SQL念做:S-Q-L,而不是IBM常说的(squel)。

特点

PostgreSQL可以说是最富特色的自由数据库管理系统,甚至我们也可以说是最强大的自由软件数据库管理系统。事实上,PostgreSQL的特性覆盖了SQL-2/SQL-92和SQL-3/SQL-99,首先,它包括了可以说是目前世界上最丰富的数据类型的支持,其中有些数据类型可以说连商业数据库都不具备,比如IP类型和几何类型等;其次,PostgreSQL是全功能的自由软件数据库,很长时间以来,PostgreSQL 是唯一支持事务、子查询、多版本并行控制系统、数据完整性检查等特性的唯一的一种自由软件的数据库管理系统。直到最近才有Inprise的InterBase以及SAP等厂商将其原先专有软件开放为自由软件之后才打破了这个唯一。最后,PostgreSQL拥有一支非常活跃的开发队伍,目前的提交人员已经超过三十人,而且在许多黑客的努力下,PostgreSQL的质量日益提高,也从另外一个侧面上增加了人们使用PostgreSQL的信心,毕竟数据库管理系统不能象桌面操作系统那样一天宕一次还让人觉得挺满意 :-P。

从技术角度来讲,PostgreSQL采用的是比较经典的C/S(client/server)结构,也就是一个客户端对应一个服务器端守护进程的模式,这个守护进程分析客户端来的查询请求,生成规划树,进行数据检索并最终把结果格式化输出后返回给客户端。为了便于客户端的程序的编写,由数据库服务器提供了统一的客户端C接口。而不同的客户端接口都是源自这个C接口,比如ODBC、JDBC、Python、Perl、Tcl、C/C++、ESQL 等,同时也要指出的是,PostgreSQL对接口的支持也是非常丰富的,几乎支持所有类型的数据库客户端接口。这一点也可以说是PostgreSQL一大优点。

说完优点,不能不说几句缺点,不能因为是自由软件而偏袒PostgreSQL,从Postgres开始,PostgreSQL就经受了多次变化。

首先,早期的PostgreSQL继承了几乎所有Ingres、Postgres、Postgres95的问题:过于学院味,因为首先它的目的是数据库研究,因此不论在稳定性,性能还是使用方便方面,长期以来一直没有得到重视,直到PostgreSQL项目开始以后,情况才越来越好,目前,PostgreSQL已经完全可以胜任任何中上规模范围内的应用范围的业务。目前有报道的生产数据库的大小已经有TB级的数据量,已经逼近 32 位计算的极限。不过学院味也给PostgreSQL带来一个意想不到的好处:大概因为各大学的软硬件环境差异太大的缘故,它是目前支持平台最多的数据库管理系统的一种,所支持的平台多达十几种,包括不同的系统,不同的硬件体系。至今,它仍然保持着支持平台最多的数据库管理系统的称号。

其次,PostgreSQL的确还欠缺一些比较高端的数据库管理系统需要的特性,比如联机热备份、数据库集群、更优良的管理工具和更加自动化的系统优化功能等提高数据库性能的机制等。

最后,PostgreSQL拥有极其强大的扩展能力,你可以很容易地扩展数据类型、内部函数、聚集、操作符等等,而且,别忘了,你拥有所有的源程序,理论上你可以做任何你可以做的事情。  总而言之,PostgreSQL的特性已经完全可以满足绝大部分用户的需要,而且其质量和特性仍然在日新月异地进步着,所以,我们有理由相信在不远的将来,PostgreSQL肯定能够成为一种优秀的、自由的、商业数据库的替代产品。

人物

对PostgreSQL做出巨大贡献的人物太多了,我在这里只能摘其一二而为之。

首先是伯克利,作为一个学院,好象不应该进入人物的范畴,但是如果没有BSD的优良的学术环境,创造出这样优秀的科学技术成果是不可能的,只要想想我们的5000多所科研单位就能明白。(我是不是应该还要在这里感谢美国?:-P)。

然后是Michael Stonebraker教授,正是这位学究的开明才能让这样优秀的科技成果走向了公众,甚至到了“自由的对立面”的我们的手里,而且是所有的东西,不仅仅是一堆二进制文件。

接下来有我们的同胞,Andrew Yu和Jolly Chen,他们为PostgreSQL走向现代做出了巨大的贡献。

最后是现在正在辛勤耕耘的黑客们,这些黑客以他们执着的精神和高超的技术,为PostgreSQL的日益完善做出了不可磨灭的贡献。黑客总共有数十人之多,我只好把核心成员挑出来介绍一下,而对于贡献了更多代码的其他重要黑客,只好暂且委屈他们一阵子了,如果有机会,我还会进一步介绍他们。

**Tom Lane:**一位卡耐基梅隆大学(CMU)的电子工程学ph.D(博士),是PostgreSQL的非常重要开发人员,其足迹遍部PostgreSQL的每一个角落,可以说对PostgreSQL的性能和稳定性以及特性的取舍有极其重要的贡献,在开始参加PostgreSQL项目之前,他已经有了十余年的自由软件开发经验,可以说是老牌的自由软件程序员;

**Vadim Mikheev:**一位来自俄国的黑客,其特点是专干大项目,比如V6.3里面的子查询,V6.5里面的多版本并行控制,以及7.1里面的预写式日志系统等,可以说是PostgreSQL的开拓者;

**Jan Wieck:**一位来自德国的黑客,有十余年的数据库开发经验,原先曾经为SAP等大型软件厂商工作,后来加入PostgreSQL的开发;他也是喜欢大项目,不过兴趣是用户端的特性,比如外键,一些过程语言比如pl/pgsql等7.1版本中的CLOB(文本大对象)的部分也是他的作品;

**Thmas Lockhart:**一位毕业于加州理工学院的美国黑客,主要负责文档和若干种数据类型(尤其是与时间相关的类型)、SQL语法的标准一致性、时间类型、以及完整性约束等;

**Bruce Monjian:**来自美国,是一些文档和项目协调,以及许多完整性约束和SQL语法的标准等,比如OUTER JOIN,同时维护TODO列表和FAQ;

**Marc Fournier:**加拿大黑客,主要的协调人,维护站点,邮件列表,以及发布版本等;

**Peter Eisentraut:**德国/瑞典黑客,主要负责文档编写、完善、认证和权限管理,制作脚本和一些管理配置接口的制定,以及客户端交互工具psql等,其作用日益突出,可以说在7.2版本的开发过程中是不可或缺的人物;

另外还有大量来自欧洲,澳洲和亚洲(日本)等地的黑客。实际上,有越来越多的黑客的作用变得日益重要,在邮递列表中每天都有来自不同黑客的各种各样的补丁程序。所以,自由软件的特点就是,只要愿意,任何人都可以对它有足够的影响。也就是说,我们命运是真正掌握在自己手里的。

展望

就目前而言, PostgreSQL的前景非常好,目前的稳定版本是7.2,这个版本在7.1版本的基础上再次做了大量的改进和提高。

7.1是继6.5之后的又一个巨大的变化,她首先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,以及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)。其次是对文本类型的数据段的长度不再限制,从而很大程度上解决了PostgreSQL的大对象的问题。尤其在如今的Web应用盛行的环境下,这个功能几乎立即将PostgreSQL摆到了可以与其他所有类型的数据库竞争的地位。而且在SQL标准上又有进一步的提高,比如OUTER JOIN的支持等等。

7.2 版本在7.1的基础上改进了原来的数据库定期清理工作中排它锁的过程,使数据库维护不再影响数据库的正常使用,同时增强了查询优化的智能,使数据库对索引的使用更加准确;同时还消除了每个安装节点的免维护事务次数的限制、国际化、以及还有大量其他方面的增强。

在未来的7.3版本中,我们有望可以看到更加智能的数据库清理,更优化的不同种类的索引类型(比如散列/HASH索引),实时的数据库热备份功能,表空间和数据库大纲(Schema)的支持,更好的权限管理以及更多性能优化方面的增强内容。

后记

作为一种数据库管理系统,PostgreSQL并不象Linux与某些商业操作系统相比那样,得到迅速广泛的承认,这一点是可以理解的,最近的Tom Lane有一段话说得实在:“首先,商业数据库系统不象某些商业操作系统那样实在太烂,相反,商业数据库系统的质量还是非常高的,与之相比,PostgreSQL 仍然有差距”但同时他也相信“我们已经达到商业级的数据库系统的质量,只不过不能说是最好的。”

的确,自由软件的发展具有跳跃性,因为开发者大多是利用空余时间进行开发,当开发者云集的时候,新的东西可能一下子就增加上去;而如果在自由软件运动的低潮时,因为缺少开发人员,所以可能会有一长段时间的沉寂,而后又会随着社会的发展而出现新的活动。也就是一种螺旋上升的曲线。

因而,我们在面对自由软件的时候,一定要有一点:要相信自己和依靠自己,因为自由软件的发展的确需要每一个爱好者充分发挥自己的聪明才智,同时,也只有自由软件给你提供了这样的机会――依靠自己的力量改变自己的命运。最后,也只有这样,自由软件之光才能真正照耀我们的世界。

本文整理自何伟平教授相关文章,而目前PostgreSQL版本已经发布到11Beta2,各种新特性不断增加,PG早已变成各大企业及上云的首选,正如大家所看到的,PostgreSQL通过大家不段的努力,正在掀起一场热潮~

本文转载自:http://www.postgres.cn/news/viewone/1/52

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