PostgreSQL数据库的部署与优化

一.PostgreSQL数据库

1.PostgreSQL数据库的概念

（1）PostgreSQL 是一种开源的面向对象的关系型数据库管理系统(RDBMS)，是一种高度可扩展的、高性能的数据库服务器，可在 Windows、Linux、UNIX 和 macOS 等操作系统上运行。

（2）它支持 SQL 语言的完整标准和 ACID 事务，能够处理复杂的数据结构和查询，具有良好的扩展性和可编程性。

（3）PostgreSQL 提供了诸如完整的事务支持、多版本并发控制(MVCC)、复制服务、支持 SQL-92 标准的 SQL 解析器、批量插入和查询、可编程 SQL 等功能。

（4）它也是 MySQL 等其他开源数据库系统中没有的功能和特性，比如逻辑复制、表空间、分区表、外部表等。

（5）PostgreSQL 还提供了丰富的扩展 API 和插件机制，使得它可以应用于各种不同的场景和应用领域。

总：PostgreSQL 是一种功能强大、可靠稳定的数据库管理系统，它具有很多高级特性和强大的扩展性，被广泛应用于企业、大型组织和开发者社区中的各种数据存储和数据处理场景。

1.1 PostgreSQL 的核心概念

1. 数据库对象：PostgreSQL 管理多种不同类型的数据库对象，包括数据库（database）、模式（schema）、表（table）、序列（sequence）、视图（view）、索引（index）和函数等等。每个数据库对象都可以由 SQL 语句或者客户端工具进行创建、修改和删除操作。
2. 数据类型：PostgreSQL 支持多种标准SQL类型，例如：整数、浮点数、字符、日期/时间等，同时还支持一些非标准的数据类型，如数组、枚举、范围、JSON 等等。
3. 查询语言：PostgreSQL 支持 SQL 标准，并且实现了 SQL-92、SQL-99、SQL-2003 等标准中的许多特性，同时具备非常强大的查询能力，能够完成复杂的数据查询任务。
4. 事务和锁定：在 PostgreSQL 中，每个数据库连接都可以运行在独立的事务中，这些事务可以保证ACID属性。同时，PostgreSQL 还提供了多种锁保护机制，如行级锁、页级锁、表级锁等，以保证数据的隔离性和完整性。
5. 安全性和权限控制：PostgreSQL 具有安全性高、子网安全性高、用户/角色管理等特性。可以通过 PostgreSQL 的权限管理机制来授予每个连接不同级别的权限，它的权限体系相对复杂，同时支持细粒度控制。
6. 备份和恢复：PostgreSQL 提供了几种备份机制，以确保数据的可靠性和持久性。例如，通过二进制日志归档、基于时间点的恢复等技术，可以对数据进行备份和恢复，以保障数据的高可用和可靠性。

总：以上这些核心概念是使用 PostgreSQL 的必备知识，它们是 PostgreSQL 的基础架构和核心特性。

2.PostgreSQL特点

1. 开源免费：PostgreSQL 是一款免费且开源的数据库，没有任何专利问题和额外的许可费用，这使得它成为开发者和企业的首选数据库。
2. 可扩展性：PostgreSQL 具有很强的可扩展性和可定制性，用户可以通过编写存储过程、触发器、自定义数据类型等来实现个性化的功能和处理方式，同时还支持扩展API和插件机制。
3. 功能丰富：PostgreSQL 支持标准 SQL 和许多非标准的数据类型，如数组、JSON、XML 等，同时实现了 SQL-92、SQL-99、SQL-2003 等多个标准，支持多种数据处理和查询任务，如分组、过滤、联合查询、窗口函数、递归查询、地理信息处理等等。
4. 高性能：PostgreSQL 通过使用 MVCC、写前日志(Write-ahead logging，WAL)、自适应查询优化器等技术，能够提供高性能的数据访问速度和并发控制，同时支持多个索引和高效的数据处理能力。
5. 可靠性和安全性：PostgreSQL 通过提供ACID事务的支持、异地备份和恢复等机制，能够保证数据的持久性和可靠性。同时，它通过自带的加密和用户和角色权限机制等方式，保证数据的安全性。
6. 社区支持：PostgreSQL 拥有强大的社区支持，并且在活跃的开发和维护中，这使得它有许多开发者，可靠的资料和文档。

总之，PostgreSQL 是一款成熟的、功能强大的、安全可靠的数据库管理系统。通过使用 PostgreSQL，开发者和企业可以获得高性能、高可用和高度可扩展性的数据处理和存储能力。

3.PostgreSQL的作用

PostgreSQL 的作用主要是提供一个可靠、高性能、可扩展的关系型数据库管理系统，用于存储、管理和处理各种类型的数据。具体来说，PostgreSQL 可以实现以下主要功能和应用：

（1）数据存储和访问：PostgreSQL 可以实现关系型数据的存储和访问，支持多种标准 SQL 数据类型，如整数、浮点数、字符、日期/时间等，同时还支持非标准的数据类型，如数组、JSON 等。

（2)数据保护和可靠性：PostgreSQL 提供了各种数据保护机制，包括事务、MVCC、ACID 属性、WAL 日志归档、异地备份等，从而尽可能地确保数据的安全性和可靠性。

(3)数据处理和分析：PostgreSQL 的高级查询分析器和支持复杂查询的计算引擎，以及许多第三方扩展，可以帮助用户快速高效地对数据进行分析和查询，支持复杂的数据处理，如分组、过滤、联合查询、递归查询等。

(4)应用开发和支持：PostgreSQL 提供了丰富的编程接口和许多扩展和插件机制，提供了各种不同的开发工具，使得开发人员能够更方便地开发和管理 PostgreSQL 数据库和应用程序。

总:PostgreSQL 在数据存储、数据分析、数据处理、应用开发等各个方面都具有非常广泛的应用和重要作用，是一款非常出色的关系型数据库管理系统。

4.PostgreSQL的应用场景

PostgreSQL 的应用场景非常广泛，可以满足不同领域、不同规模的数据存储和数据处理需求。以下是一些常见的 PostgreSQL 应用场景：

1. 企业级应用：PostgreSQL 通过提供事务支持、ACID 特性、高可靠性和可扩展性等功能，成为许多企业级应用程序的首选数据库，并已成为一些重要企业 IT 系统的背后支持。
2. 大数据和数据仓库：PostgreSQL 提供了复杂的查询和分析支持，同时也容易扩展至支持分布式架构，成为处理大数据和构建数据仓库的有效工具。
3. Web 应用程序：PostgreSQL 提供了丰富的编程接口和扩展，如 PL/pgSQL、pgAdmin 等工具，能够方便地服务于 Web 应用程序的需求。
4. 地理信息系统(GIS)：PostGIS 是一款基于 Postgres 的自由的、开源的 GIS 扩展，使用 PostGIS 扩展可以在 PostgreSQL 中轻松的进行空间数据存储和处理。
5. 金融和保险：PostgreSQL 可以通过事务控制来保证金融和保险应用数据的一致性和正确性，因此被广泛应用于金融和保险等行业。

总:PostgreSQL 具有丰富的功能、高可靠性和可扩展性，是一个功能强大的开源数据库管理系统，能够满足许多不同应用场景和数据处理需求。

5.PostgreSQL、mysql、oracle的对比

PostgreSQL、MySQL、Oracle 是三款主流的关系型数据库管理系统，在不同的场景和应用需求下，这些数据库具有不同的特点和优势，下面是它们的对比分析：

(1)数据安全和可靠性：Oracle 是提供完善数据安全和可靠性的管理系统之一。在一些企业应用等严格要求数据安全性、数据可靠性和事务完整性的场景下, Oracle 更有竞争力。

(2)可扩展性和性能：PostgreSQL 提供高性能和高度可扩展性的架构，可以处理大量数据存储和处理需求,其分布式处理架构提供优秀的处理效率和可扩展性。PostgreSQL 也具有可编程性和灵活性。MySQL 虽然提供了可扩展性的良好支持，但相对于 PostgreSQL 和 Oracle，可能在性能、安全性以及可靠性方面有些差距。

(3)开源免费性：PostgreSQL、MySQL 是免费的开源数据库管理系统，没有专利问题和许可费用，Oracle 是一款商业的数据库管理系统，需要购买许可证。

(4)使用场景：Oracle 数据库在大型企业应用中应用较多，MySQL 则一般用于小型应用、Web 应用程序、商业系统和简单的数据管理需求，PostgreSQL 则更多的应用于数据分析和处理领域，而且在 GIS 空间数据处理和开发领域有很好的支持。

(5)开发接口：PostgreSQL 提供了丰富的编程接口和很多扩展机制，MySQL 也提供了许多编程接口和外部库连接的支持，Oracle 支持丰富的编程语言如 Java、C++、C# 等，并且提供较为完善的相关开发文档和开发支持友好。

总:PostgreSQL、MySQL、Oracle 在不同的场景中各有优劣。在选择数据库时，需要根据实际应用需求和预算等因素进行权衡决策。如果需要高安全性、高可靠性和高扩展性豪华奢侈品，Oracle 可能是最好的选择，如果需要高度可编程的数据库系统，可以选择 PostgreSQL，如果需要易用、性能高、成本低，那么 MySQL 则更适合。

二.Linux系统安装PostgresSQL（Centos7）

1.更新yun源

#在执行“yum upgrade”后如果有下载失败的，重新执行一遍“yum upgrade”
yum clean all
yum upgrade

2.安装PostgreSQL

2.1 安装rpm文件

yum install https://download.postgresql.org/pub/repos/yum/reporpms/EL-7-x86_64/pgdg-redhat-repo-latest.noarch.rpm

2.2 安装客户端

yum install postgresql11

2.3 安装服务器

yum install postgresql11-server

2.4 设置自启动postgresql服务

systemctl enable postgresql-11
 
systemctl start postgresql-11

3. 创建用户和数据

3.1 登录postgresql数据库

使用postgres用户登录（PostgresSQL安装后会自动创建postgres用户，无密码）

su - postgres
-bash-4.2$ 

#登录postgresql数据库，输入：psql
psql

3.2 创建用户和数据库并授权

3.2.1 直接修改postgres密码(推荐使用)

(1)格式

#修改密码
alter user postgres with password 'xxx';

(2)示例

alter user postgres with password '000000';
ALTER ROLE

3.2.2 创建其他数据库

(1)格式

#创建用户
create user 用户名 with password 'xxx';  

(2)示例

create user test_user with password 'abc123';
#创建数据库
create database test_db owner test_user; 
#授权管理
grant all privileges on database test_db to test_user;

4.退出psql

退出psql（输入 \q 再按回车键即可）

三.PostgreSQL的相关命令

1.连接 PostgreSQL 数据库

(1)格式

psql -h hostname -d dbname -U username

• -h hostname: 这是要连接的 PostgreSQL 服务器的主机名或 IP 地址。
• -d dbname: 这是要连接的数据库的名称。
• -U username: 这是用于连接数据库的用户名。

请将 hostname 替换为实际的主机名或 IP 地址，dbname 替换为实际的数据库名称，username 替换为实际的用户名。请注意，在这个示例中，没有提供密码参数 -p，所以你可能还需要提供密码以完成连接。

(2)示例

psql -h 192.168.198.12 -d test_db -U test_user

2.创建一个新的数据库：

（1）格式

CREATE DATABASE数据库名;

（2）示例

CREATE DATABASE txbb;

3.删除一个已经存在的数据库：

（1）格式

drop database 数据库名;

（2）示例

drop database txbb1;

4.展示创建的postgresgl数据库

\l

5.创建表

CREATE TABLE employees (id SERIAL PRIMARY KEY,name VARCHAR(100),age INT,salary NUMERIC(10, 2));

6.给表中添加列

ALTER TABLE employees ADD COLUMN salary NUMERIC(10, 2);

7.给表的列添加数据

UPDATE employees SET salary = '5000' WHERE id = 1;

8.查看表中信息

select * from employees;

9.向表中插入信息

INSERT INTO employees (name, age, salary) 
VALUES ('John Doe', 28, 50000.00);

插入多条信息

INSERT INTO employees (name, age, salary) 
VALUES ('Jane Smith', 32, 60000.00),
       ('Bob Johnson', 45, 70000.00),
       ('Alice Williams', 27, 55000.00);

10.添加表的列

#添加了新列 ok，并为该列设置了默认值为 true。
ALTER TABLE employees ADD COLUMN ok BOOLEAN DEFAULT true;

11. 修改表的列

11.1 修改表列的数据类型

#将 employees 表中的 name 列的数据类型修改为 VARCHAR(150)。
ALTER TABLE employees
ALTER COLUMN name TYPE VARCHAR(150);

11.2 修改列的名称

#将 employees 表中的 age 列重命名为 employee_age。
ALTER TABLE employees
RENAME COLUMN age TO employee_age;

11.3 添加约束

#将在 employees 表中为 employee_age 列添加一个约束条件，确保所有的年龄值大于等于18。
ALTER TABLE employees
ADD CONSTRAINT age_check CHECK (employee_age >= 18);

11.4 删除列

#将从 employees 表中删除 salary 列。
ALTER TABLE employees
DROP COLUMN salary;

12.更新数据库表中已有的数据

12.1 更新特定行的数据

#将id为1的员工的工资更新为5000
UPDATE employees SET salary = 8000 WHERE id = 1;

12.2 批量更新符合条件的行的数据：

#将选择 employee_age 小于 30 的员工，并将他们的 salary 更新为 5000
UPDATE employees SET salary = 5000 WHERE employee_age < 30;

12.3 更新多个列的数据

#将选择 employee_age 小于 30 的员工，并将他们的 salary 更新为 5000，ok 列更新为 false
UPDATE employees SET salary = 5000, ok = false WHERE employee_age < 30;

四.PostgreSQL的优化（什么情况下优化）

1.优化的作用

提升数据库的性能和响应时间

2.需要优化的情况及优化方式

(1)查询性能缓慢：如果查询的响应时间较长，可以通过优化查询来提高性能。这包括创建适当的索引、合理的查询设计和使用查询优化器来改进执行计划等。

(2)大规模数据处理：当处理大量数据时，如批量导入或删除数据，可以考虑使用并行处理、分区表或批处理操作来提高性能。

(3)内存管理：合理配置数据库的内存参数，如共享缓冲区(shared_buffers)和工作内存(work_mem)，以优化内存使用和查询性能。

(4)硬件优化：根据数据库的负载和需求，选择合适的硬件配置，如磁盘、CPU 和内存等，以满足性能需求。

(5)查询日志和监视：使用查询日志和性能监视工具，识别慢查询和瓶颈，并根据结果进行优化。

(6)正确的索引使用：根据查询的特点和数据访问模式，创建适当的索引以提高查询性能。然而，过多或不必要的索引可能会导致性能下降，因此需要进行权衡和优化。

(7)规范化和反规范化：在设计数据库模式时，考虑表的规范化程度和反规范化的优化技巧，以提高查询性能。

(8)查询重写和重构：对于复杂或低效的查询，考虑优化查询语句的结构和逻辑，以减少开销并提高性能。

(9)并发控制：在高并发的环境中，使用适当的事务隔离级别和锁定策略，以避免并发问题和提高性能。

(work_mem)，以优化内存使用和查询性能。

(4)硬件优化：根据数据库的负载和需求，选择合适的硬件配置，如磁盘、CPU 和内存等，以满足性能需求。

(5)查询日志和监视：使用查询日志和性能监视工具，识别慢查询和瓶颈，并根据结果进行优化。

(6)正确的索引使用：根据查询的特点和数据访问模式，创建适当的索引以提高查询性能。然而，过多或不必要的索引可能会导致性能下降，因此需要进行权衡和优化。

(7)规范化和反规范化：在设计数据库模式时，考虑表的规范化程度和反规范化的优化技巧，以提高查询性能。

(8)查询重写和重构：对于复杂或低效的查询，考虑优化查询语句的结构和逻辑，以减少开销并提高性能。

(9)并发控制：在高并发的环境中，使用适当的事务隔离级别和锁定策略，以避免并发问题和提高性能。

请注意，具体的优化策略会根据你的数据库架构、应用需求和数据特征而有所不同。优化是一个持续的过程，需要通过测试和监控来评估效果，并根据需要进行调整。

总

PostgreSQL相比较突出的优点：

• 可扩展性和性能
• 免费的开源数据库管理系统，没有专利问题和许可费用
• 应用于数据分析和处理领域，而且在 GIS 空间数据处理和开发领域有很好的支持。
• 提供了丰富的编程接口和很多扩展机制
• 需要高度可编程的数据库系统，可以选择 PostgreSQL

mysql相比较突出的优点：

• 免费的开源数据库管理系统，没有专利问题和许可费用
• MySQL 则一般用于小型应用、Web 应用程序、商业系统和简单的数据管理需求
• 提供了许多编程接口和外部库连接的支持
• 需要易用、性能高、成本低，那么 MySQL 则更适合。

oracle相比较突出的优点：

• 数据安全和可靠性
• Oracle 数据库在大型企业应用中应用较多
• 支持丰富的编程语言如 Java、C++、C# 等，并且提供较为完善的相关开发文档和开发支持友好。
• 需要高安全性、高可靠性和高扩展性豪华奢侈品，Oracle 可能是最好的选择