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第一篇 准备篇2

第1章 PostgreSQL简介2

1.1 什么是PostgreSQL2

1.1.1 PostgreSQL概述2

1.1.2 PostgreSQL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

1.2.1 PostgreSQL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40

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 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LOCKTABLE213

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270

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 SIMILARTO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

11.3.2 listen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

13.1.1 PITR原理371

13.1.2 WAL日志归档372

13.1.3 流复制372

13.1.4 Standby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394

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

15.1 Slony-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

15.3.2 Windows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

16.1 Bucardo中的概念426

16.1.1 Bucardo介绍426

16.1.2 Bucardo FAQ426

16.1.3 Bucardo同步中定义的概念427

16.2 Bucardo的安装方法427

16.2.1 Bucardo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

16.3 Bucardo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

16.3.4 bucardo_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

16.4 Bucardo的日常维护434

16.4.1 Bucardo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

17.1 PL/Proxy中的概念436

17.1.1 PL/Proxy的定义436

17.1.2 PL/Proxy的特性说明438

17.2 PL/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

17.3 PL/Proxy的集群配置详解443

17.3.1 Cluster configuration API方式444

17.3.2 SQL/MED方式配置集群446

17.4 PL/Proxy语言详解446

17.4.1 CONNECT447

17.4.2 CLUSTER447

17.4.3 RUN ON447

17.4.4 SPLIT448

17.4.5 TARGET448

17.5 PL/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