PostgreSQL: почему эта бесплатная СУБД обгоняет коммерческие аналоги?

В чем секрет ее популярности? И как получилось, что продукт, изначально созданный небольшой исследовательской группой в университете, теперь используют миллионы разработчиков и тысячи крупнейших компаний по всему миру?

В этой статье мы не только разберемся с тем, что из себя представляет PostgreSQL и с чего начать ее изучение. Но и выясним, в чем уникальность этой СУБД и почему она часто выбирается даже вместо коммерческих аналогов вроде Oracle Database или Microsoft SQL Server.

При этом, благодаря простоте установки и наличию подробной документации, освоить PostgreSQL под силу даже начинающему разработчику. Так что если вы до сих пор сомневались, с чего начать знакомство с миром баз данных — то эта статья для вас!

Обширное использование PostgreSQL в самых разных областях — лучшее доказательство универсальности и зрелости этой СУБД. Сегодня ее можно встретить в ИТ-инфрастуктуре крупнейших интернет-компаний, банках и финансовых организациях, телекоммуникационных компаниях, в промышленности и науке.

История создания PostgreSQL

Создание PostgreSQL было инициировано профессором Майклом Стоунбрейкером из Калифорнийского университета Беркли в середине 80-х годов прошлого столетия. К тому времени базы данных и язык SQL уже перестали быть чем-то новым, и Стоунбрейкер хотел разработать принципиально новую объектно-реляционную СУБД, которая преодолела бы ограничения существующих решений.

В результате в 1986 году началась разработка прототипа под названием Postgres (от POSTgreSQL), которая продолжалась с перерывами следующие 7 лет. Ведущие разработчики и ученые того времени приняли участие в создании Postgres.

Хотя сам проект Postgres не был коммерциализирован, изначально он разрабатывался как основа для стартапа по созданию коммерческой СУБД. Однако в 1994 году этот стартап прекратил свое существование.

Тем не менее исходный код Postgres продолжал распространяться как свободное ПО. И двое выпускников Калифорнийского университета решили продолжить его развитие на общественных началах, что и привело к созданию в 1996 году PostgreSQL.

С тех пор разработка велась децентрализовано большим сообществом энтузиастов со всего мира, а с 2008 года была сформирована некоммерческая организация PostgreSQL Global Development Group, обеспечивающая общую координацию. К настоящему времени PostgreSQL функционирует уже более 25 лет и освещается как один из самых успешных образцов модели открытого исходного кода в ИТ-индустрии.

Архитектура PostgreSQL

Прежде чем переходить непосредственно к установке, стоит в общих чертах разобраться с архитектурой PostgreSQL. Она состоит из следующих основных компонентов:

• Сервер баз данных postgres - демон, обрабатывающий SQL-запросы клиентов и управляющий данными
• Клиентские приложения и библиотеки — для доступа к серверу
• Утилиты — для администрирования и управления данными

Дополнительно по желанию или при необходимости можно установить:

• Средства резервного копирования и восстановления
• Различные расширения и дополнительные модули
• Средства репликации

Ключевым компонентом является собственно сервер баз данных Postgres, который обрабатывает SQL-запросы, обновляет данные, гарантирует целостность и контролирует доступ. Сервер Postgres может обслуживать запросы одновременно от множества клиентов.

Клиенты взаимодействуют с сервером через открытые программные интерфейсы. Интерфейсы реализованы для разнообразных языков программирования, таких как C/C++, Java, Python, Perl, Ruby, Go и другие. Их поддержка во многих приложениях и библиотеках для работы с базами данных обеспечивает кроссплатформенность PostgreSQL и упрощает ее интеграцию.

Для администраторов сервера предназначен обширный набор утилит командной строки: для установки, инициализации кластеров, управления данными, мониторинга работы сервера и много другого.

Такая модульная архитектура позволяет гибко масштабировать PostgreSQL от маленьких систем до крупных высоконагруженных инсталляций и облачных развертываний.

Основные возможности и концепции

PostgreSQL реализует поддержку SQL стандарта на высоком уровне, зачастую более полно, чем коммерческое программное обеспечение. Благодаря либеральной лицензии она доступна бесплатно.

Ключевым преимуществом PostgreSQL по праву считается ее расширяемость. Вы можете "обучить" ее новым возможностям на языках C, C++, Python, Perl и др. В стандартной поставке уже есть обширный набор расширений, который позволяет реализовывать разнообразные задачи: геоинформационные системы, полнотекстовый поиск, обработку ключ-значений (JSON, XML), мониторинг производительности и многое другое.

В стандартную функциональность PostgreSQL уже встроены:

Ранее упомянутая объектно-реляционная модель, поддерживающая как традиционные таблицы, так и объекты с наследованием структуры;

• Транзакционная обработка данных с промежуточными коммитами;
• Механизмы обеспечения целостности MVCC, позволяющие гибко изолировать чтения и записи в распределенных системах;
• Репликация (каскадное копирование данных на резервные узлы) и работа с кластерами из нескольких серверов для повышения отказоустойчивости;
• Асинхронная репликация через очереди сообщений, упрощающая масштабирование.

Таким образом, PostgreSQL предоставляет как богатейшую стандартную функциональность, так и почти безграничные возможности расширения и наращивания. Что, собственно, и обуславливает ее популярность среди самых разных задач.

Установка и запуск PostgreSQL

PostgreSQL функционирует на большом числе операционных систем, как наиболее распространенных (Linux, Unix, Windows, macOS), так и более экзотических.

Установка PostgreSQL в Windows

Чтобы установить PostgreSQL для Windows, скачайте установщик с официального сайта postgresql.org (версия для вашей ОС и разрядность). Затем запустите исполняемый файл и проходите мастер установки, указывая:

• Компоненты для установки (сервер, клиентские библиотеки)
• Каталог установки PostgreSQL
• Пароль админа pg (хранить в надежном месте!)
• Папку для баз данных по умолчанию
• Каталог для программных библиотек

Нажмите Установить и дождитесь завершения процесса. Обратите внимание, что для программ с графическим интерфейсом, таких как pgAdmin, потребуется задать дополнительные параметры.

После установки в главном меню должны появиться ярлыки для запуска pgAdmin и подключения к нужным БД. Чтобы проверить функциональность, необходимо убедиться, что сервер запущен и принимает подключения, например, используя pgAdmin.

Интерфейсы и средства доступа к данным

Самым распространенным способом является подключение клиентских приложений к серверу PostgreSQL через функции API на языках программирования: psycopg2 для Python, pg для Ruby, libpqxx для C++ и т.д.

Кроме написания своего кода можно использовать готовые ORM (объектно-ориентированное программирование), например SQLAlchemy для Python или ActiveRecord для Ruby. Они значительно упрощают взаимодействие с PostgreSQL, абстрагируя SQL-запросы.

Для построения веб-приложений существуют фреймворки доступа к данным: Django ORM, Rails ActiveRecord, Laravel Eloquent и многие другие, где конфигурация БД и вызов SQL автоматизированы.

Для выполнения ручных запросов и администрирования есть консольные клиенты:

• psql - входит в стандартную поставку
• сторонние решения с расширенной функциональностью: pgcli, mycli, Publii и др.

Мы лишь вскользь затронули колоссальные возможности, которые предоставляет PostgreSQL как программная платформа для хранения и анализа данных практически любого масштаба и назначения.

Будучи реализацией SQL, обладая расширяемой объектно-реляционной моделью и открытым исходным кодом, PostgreSQL фактически не имеет ограничений для решения задач, с которыми к ней обращаются.

Со временем вы научитесь не просто создавать базы данных и таблицы, выполнять запросы и транзакции. Но и пишите собственные функции, триггеры, агрегаты, оптимизируете производительность, настраиваете репликацию и кластеризацию.

В итоге вы получите максимально гибкий, надежный и мощный инструмент для разработки как небольших, так и очень крупных баз данных и систем аналитики. Который к тому же является полностью бесплатным и обладает открытым кодом.

Нет ничего удивительного в том, что именно PostgreSQL сегодня является платформой номер один для множества стартапов и технологических лидеров. Попробуйте - и вы оцените все ее достоинства!