• многоверсионность (Multiversion Concurrency Control,MVCC) используется для поддержания согласованности данных в конкурентных условиях, в то время как в традиционных базах данных используются блокировки. MVCC означает, что каждая транзакция видит копию данных (версию базы данных) на время начала транзакции, несмотря на то, что состояние базы могло уже измениться. Это защищает транзакцию от несогласованных изменений данных, которые могли быть вызваны (другой) конкурентной транзакцией, и обеспечивает изоляцию транзакций. Основной выигрыш от использования MVCC по сравнению с блокировкой заключается в том, что блокировка, которую ставит MVCC для чтения не конфликтует с блокировкой на запись, и поэтому чтение никогда не блокирует запись и наоборот. Конкурентные операции записи "мешают" друг другу только при работе с одной и той же записью.
• наличие Write Ahead Logging (WAL) - общепринятый механизм протоколирования всех транзакций, что позволяет восстановить систему после возможных сбоев. Основная идея WAL состоит в том, что все изменения должны записываться в файлы на диск только после того, как эти записи журнала, описывающие эти изменения будут и гарантировано записаны на диск. Это позволяет не сбрасывать страницы данных на диск после фиксации каждой транзакции, так как мы знаем и уверены, что сможем всегда восстановить базу данных используя журнал транзакций.
• Point in Time Recovery (PITR) - возможность восстановления базы данных (используя WAL) на любой момент в прошлом, что позволяет осуществлять непрерывное резервное копирование кластера PostgreSQL.
• Репликация также повышает надежность PostgreSQL. Существует несколько систем репликации, например, Slony (тестируется версия 1.1), который является свободным и самым используемым решением, поддерживает master-slaves репликацию. Ожидается, что Slony-II будет поддерживать multi-master режим.
• Целостность данных является сердцем PostgreSQL. Помимо MVCC, PostgreSQL поддерживает целостность данных на уровне схемы - это внешние ключи (foreign keys), ограничения (constraints).
• Модель развития PostgreSQL, которая абсолютно прозрачна для любого, так как все планы, проблемы и приоритеты открыто обсуждаются. Пользователи и разработчики находятся в постоянном диалоге через мэйлинг листы. Все предложения, патчи проходят тщательное тестирование до принятия их в программное дерево. Большое количество бета-тестеров способствует тестированию версии до релиза и вычищению мелких ошибок.
• Открытость кодов PostgreSQL означает их абсолютную доступность для любого, а либеральная BSD лицензия не накладывает никаких ограничений на использование кода.

• Поддержка индексов
  • Стандартные индексы - B-tree, hash, R-tree, GiST (обобщенное поисковое дерево)
  • Частичные индексы (partial indices) - можно создавать индекс по ограниченному подмножеству значений, например,

    create index idx_partial on foo (x) where x > 0;

  • Функциональные индексы (expressional indices) позволяют создавать индексы используя значения функции от параметра, например,

    create index idx_functional on foo ( length(x) );

• Планировщик запросов основывается на стоимости различных планов, учитывая множество факторов. Он предоставляет возможность пользователю отлаживать запросы и настраивать систему.
• Система блокировок поддерживает блокировки на нижнем уровне, что позволяет сохранять высокий уровень конкурентности при защите целостности данных. Блокировка поддерживается на уровне таблиц и записей. На нижнем уровне, блокировка для общих ресурсов оптимизирована под конкретную ОС и архитектуру.
• Управление буферами и кэширование используют сложные алгоритмы для поддержания эффективности использования выделенных ресурсов памяти.
• Tablespaces (табличные пространства) для управления хранения данных на уровне объектов, таких как базы данных, схемы, таблицы и индексы. Это позволяет гибко использовать дисковое пространство и повышает надежность, производительность, а также способствует масштабируемости системы.
• Масштабируемость основывается на описанных выше возможностях. Низкая требовательность PostgreSQL к ресурсам и гибкая система блокировок обеспечивают его шкалирование, в то время как индексы и управление буферами обеспечивают хорошую управляемость системы даже при высоких загрузках.

На рисунке приведена ER диаграмма системного каталога PostgreSQL, в котором заложены все сведения об объектах системы, операторах и методах доступа к ним. При инициализации PostgreSQL кластера (команда initdb) создаются две базы данных - template0 и template1, которые содержат предопределенный по умолчанию набор функциональностей. Любая другая база данных наследует template1, таким образом, часто используемые объекты и методы можно добавить в системный каталог template1.

PostgreSQL предоставляет командный интерфейс для работы с системным каталогом, с помощью которого можно не только получать информацию об объектах системы, но и создавать новые. Например, создавать базы данных с помощью CREATE DATABASE, новый домен - CREATE DOMAIN, оператор - CREATE OPERATOR, тип данных - CREATE TYPE.

Для создания нового типа данных и индексных методов доступа достаточно:

• Написать функции ввода/вывода и зарегистрировать их в системном каталоге с помощью CREATE FUNCTION
• Определить тип в системном каталоге с помощью CREATE TYPE
• Создать операторы для этого типа данных с помощью CREATE OPERATOR
• Написать функции сравнения и зарегистрировать их в системном каталоге с помощью CREATE FUNCTION
• Создать оператор по умолчанию, который будет использоваться для создания индекса по primary key - CREATE OPERATOR CLASS

Одной из примечательных особенностью PostgreSQL является обобщенное поисковое дерево или GiST (домашняя страница проекта), которое дает возможность специалистам в конкретной области знаний создавать специализированные типы данных и обеспечивает индексный доступ к ним не будучи экспертами в области баз данных. Аналогом GiST является технология DataBlade, которой сейчас владеет IBM (см. историческую справку выше). Идея GiST была придумана профессором Беркли Джозефом Хеллерстейном(Joseph M. Hellerstein) и опубликована в статье Generalized Search Trees for Database Systems. Оригинальная версия GiST была разработана в Беркли как патч к POSTGRES и позднее была инкорпорирована в PostgreSQL. Позже, в 2001 году код был сильно модифицирован для поддержки ключей переменной длины, много-атрибутных индексов и безопасной работы с NULL, также были исправлено несколько ошибок. К настоящему времени написано довольно много интересных расширений на основе GiST, в том числе:

• модуль полнотекстового поиска tsearch2. С версии 8.3 полнотекстовый поиск будет встроен в ядро PostgreSQL (см. Введение в полнотекстовый поиск).
• модуль для работы с иерархическими данными (tree-like) ltree
• модуль для работы с массивами целых чисел intarray

Дистрибутив PostgreSQL в поддиректории contrib/ содержит большое количество (около 80) так называемых контриб-модулей, реализующих разнообразную дополнительную функциональность, такую как, полнотекстовый поиск, работа с xml, функции математической статистики, поиск с ошибками, криптографические модули и т.д. Также, есть утилиты, облегчающие миграцию с mysql, oracle, для административных работ.

• Очень высокий уровень соответствия ANSI SQL 92, ANSI SQL 99 и ANSI SQL 2003. Подробнее можно прочитать в документации.
• Схемы, которые обеспечивают пространство имен на уровне SQL. Схемы содержат таблицы, в них можно определять типы данных, функции и операторы. Используя полное имя объекта можно одновременно работать с несколькими схемами. Схемы позволяют организовать базы данных совокупность нескольких логических частей, каждая их которых имеет свою политику доступа, типы данных. Для приложений, которые создают новые объекты в базе данных удобно и безопасно создавать отдельную схему (и включать ее в SEARCH_PATH) с тем, чтобы избежать возможной коллизии с именами объектов и удобством обновления приложения.
• Subqueries - подзапросы (subselects), полная поддержка SQL92. Подзапросы делают язык SQL более гибким и зачастую более эффективным.
• Outer Joins - внешние связки (LEFT,RIGHT, FULL)
• Rules - правила, согласно которым модифицируется исходный запрос. Главное отличие от триггеров состоит в том, что rule работает на уровне запроса и перед исполнением запроса, а триггер - это реакция системы на изменение данных, т.е. триггер запускается в процессе исполнения запроса для каждой измененной записи (PER ROW). Правила используются для указания системе, какие действия надо произвести при попытке обновления view.
• Views - представления, виртуальные таблицы. Реальных экземпляров этих таблиц не существуют, они материализуются только при запросе. Одним из основных предназначений 'view' является разделение прав доступа к родительским таблицам и к 'view, а также обеспечение постоянства пользовательского интерфейса при изменении родительских таблиц. Обновление 'view' (материализация) возможно в PostgreSQL с помощью pl/pgsql.
• Cursors - курсоры, позволяют уменьшить трафик между клиентом и сервером, а также память на клиенте, если требуется получить не весь результат запроса, а только его часть.
  
  Пред. - След. »