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什麼是 PostgreSQL?

了解 PostgreSQL 的運作方式、用途,以及為何它是現代工作負載的熱門選擇。

PostgreSQL 定義

PostgreSQL (常稱為「Postgres」) 是開源關聯式資料庫系統,用於使用 SQL 儲存、管理和查詢結構化資料。強大的資料完整性、可靠性和進階功能,使其成為小型應用程式和大型關鍵業務系統的可信選擇。

  • PostgreSQL 是可靠的開源關聯式資料庫,專為需要強大資料完整性、具表達力的 SQL 查詢和可預測擴展行為的應用程式設計。 
  • 彈性的資料模型讓團隊能結合傳統關聯式資料表與半結構化資料類型 (如 JSONB),以隨著應用需求演進。
  • PostgreSQL 提供豐富的功能集,且不受專有技術綁定,包括進階索引、強大的交易機制,以及透過自訂函式與擴充功能實現的擴充性。 
  • PostgreSQL 的使用案例範圍廣泛,涵蓋 Web 應用程式,軟體即服務 (SaaS) 產品、分析、報告及對準確性要求高的作業系統。 

PostgreSQL 概觀

當開發人員和組織需要能處理複雜資料關係、支援彈性資料模型並在應用程式演進中維持強大資料完整性的資料庫時,會選擇 PostgreSQL。 

在實務上,應用程式會連接到 PostgreSQL 資料庫伺服器,其作為 SQL 資料庫: 應用程式會向資料庫引擎傳送 SQL 查詢,該資料庫引擎負責管理資料的儲存、編製索引與回傳方式,同時維護資料表之間的關聯。

您可以依賴的關聯式資料庫

作為 關聯式資料庫,PostgreSQL 將資料儲存在由資料列和資料行所組成的資料表中。資料表可透過鍵值相互連結,以協助確保資料一致性並防止無效關聯。例如,您可以將訂單資料表連結到客戶資料表,並強制執行規則,以確保每筆訂單一律指向有效的客戶。

這種關聯模型是 PostgreSQL 用於對準確性要求高且資料錯誤代價昂貴系統的關鍵原因。

PostgreSQL 常見用途包括:

  • 需要可靠後端的 Web 和行動裝置應用程式。
  • 如帳單、庫存和 CRM 樣式應用程式的商務系統。
  • 基於 SQL 查詢所建置的報告和分析工作負載。
  • 資料準確性和一致性至關重要的系統,包括財務和醫療保健工具。

PostgreSQL 支援的資料類型與結構

PostgreSQL 不僅支援基本的文字和數值資料。它支援多種資料類型和結構,讓您的資料庫架構能緊密反映現實世界的資料和應用需求。

常見的 PostgreSQL 資料類型和結構包括:

  • 標準類型,如整數、小數點、文字、時間戳記和布林值。
  • 用於半結構化資料的 JSON 和 JSONB,適合資料格式隨時間演變的情況。
  • 在適當情況下,使用陣列在單一欄位中儲存值清單。
  • 通用唯一識別碼 (UUID),常用於公用或分散式識別碼。
  • 範圍類型,例如日期或數值範圍。
  • 內建全文檢索搜尋工具,用於查詢大型文字欄位。

PostgreSQL 與其他關聯式資料庫的差異

PostgreSQL 常被拿來與其他關聯式資料庫比較,如 MySQL、MariaDB、Microsoft SQL Server 和 Oracle Database。這些系統雖然都支援 SQL,但在理念和設計上有所不同。

以下是一些差異:

  • 開源且以標準為導向: PostgreSQL 以對 SQL 標準的高度支援聞名,其設計緊密遵循關聯式資料庫理論,同時兼顧實務應用的可行性。
  • 功能深度: 當需要進階資料類型 (如 JSONB)、彈性索引或嚴格交易行為時,通常會選擇 PostgreSQL。
  • 擴充性: PostgreSQL 採用可擴展設計,允許開發人員隨著應用需求演進,新增自訂函式、運算子,甚至新的索引方法。

PostgreSQL 功能

PostgreSQL 專為支援複雜資料模型、具表達力的 SQL 查詢和在現實工作負載下的可靠效能而設計, PostgreSQL  為新式應用程式提供廣泛功能。 

進階索引選項

索引是資料庫快速尋找資料列的方式, 類似於 書本中的索引可協助您 找到 正確頁面。 PostgreSQL 支援多種索引類型,各適用於不同查詢模式。例如:

  • 用於常見查詢與排序的 B 型樹狀結構索引
  • 在特定情境下,可使用雜湊索引來進行等值查詢
  • GIN 和 GiST 索引用於 JSONB、陣列、全文檢索搜尋及其他複雜資料
  • BRIN 索引用於 非常大型 且資料自然排序的資料表,如時間序列資料

隨著資料庫規模擴大及效能 需求 增加,進階索引 選項 變得 越來越 重要。

複雜查詢與強大交易

PostgreSQL 支援進階 SQL 功能,如聯結、子查詢、視窗函式、通用資料表運算式 (CTE) 及複雜彙總。這使其非常適合依賴具表達性查詢和詳細報告邏輯的應用程式。

交易是另一項 PostgreSQL 核心功能。交易會將多個資料庫變更整合為單一的全有或全無的作業。若在過程中發生錯誤, PostgreSQL  可以回滾整個交易,以維持資料一致性並避免部分更新。

擴充性與自訂函式

 PostgreSQL 一大特色 是擴充性。 它 能依應用領域進行調整,而非強迫資料套用在僵化的模型中。

使用 PostgreSQL,您可以建立:

  • 使用者定義函式,以封裝自訂邏輯,且可直接從 SQL 呼叫。
  • 自訂資料類型和運算子, 這 在資料庫行為需符合專門領域規則時非常有用。
  • 擴充功能可新增新功能,例如效能優化、 額外 資料類型或 監控 工具。

並行與效能最佳化

實際應用中,使用者通常不只一位。它們 通常 涉及多位使用者同時讀取和寫入資料。

PostgreSQL 使用多版本並行控制 (MVCC) 來管理同時存取權。實務上,這代表讀取者通常 不會 封鎖寫入者,而寫入者也 不會 像簡單並行模型那樣頻繁地封鎖讀取者。這使得混合工作負載的效能更順暢,例如同時處理使用者活動並執行報告的應用程式。

PostgreSQL 亦內建多種效能微調與維運工具,包括查詢規劃、統計資料收集、進行清理,以及支援高可用性的複寫選項。

PostgreSQL 的優點

除了評估個別功能外,選擇資料庫還需考量長期信任度、彈性,以及系統在應用演進過程中的支援能力。PostgreSQL 的廣泛採用,是因為它為開發人員、架構師與企業帶來實際且重要的價值。

開放原始碼優勢 (成本與控制)

PostgreSQL 讓組織能更自主地控制其資料庫的使用和擴展方式。實務上,這表示:

  • 無需授權費即可開始使用
  • 可自由在您自己的基礎結構或 雲端 環境中執行 PostgreSQL
  • 不受專有授權模式限制,避免廠商綁定

社群支援與文件

PostgreSQL 已持續開發數十年,並受益於龐大且經驗豐富的全球社群。其專業知識體現在詳盡的文件、郵件清單、論壇,以及各式第三方指南和工具中。

對於使用 PostgreSQL 作業的團隊而言,這些資源讓他們更容易疑難排解問題、學習最佳做法,並可自信地規劃移轉或效能提升。

可靠性與資料完整性

當應用程式依賴準確資料時,可靠性便不得有所妥協。PostgreSQL 以其對正確性和資料完整性的高度重視而聞名。

它支援外部索引鍵、唯一性約束和檢查約束等限制條件,以及強健的交易行為。這些功能有助於防止無效資料狀態,即使是應用程式發生錯誤或多個服務同時寫入資料庫的情況。

對於處理財務記錄、使用者帳戶或營運資料的系統,這種可靠性可降低無提示資料損壞和難以診斷之錯誤的風險。

適用於多種應用程式樣式的可擴縮性與彈性

PostgreSQL 可支援各種規模和工作負載的應用程式。PostgreSQL 資料庫可以從小型應用的單一伺服器起步,並隨需求擴展,例如:

  • 讀取複本以調整讀取密集型工作負載的規模。
  • 使用分割資料表來管理龐大或快速成長的資料集。
  • 連線共用與微調索引可提升並行處理。

PostgreSQL 在資料建模的方式上也具有彈性。團隊可以使用傳統關聯式架構來處理結構化資料,同時結合 JSONB 來管理應用程式中經常變動的部分,例如使用者偏好或設定資料。這種彈性讓應用程式可演進,而無需不斷重新設計架構。

PostgreSQL 使用案例

PostgreSQL 廣泛使用於多個產業和應用類型,因為它在堅實的關聯基礎與彈性演進資料需求間取得平衡。這些 PostgreSQL 使用案例強調顯示資料庫支援日常應用工作負載及更專門的案例之方式。 

Web 應用程式與 SaaS 產品

PostgreSQL 是管理使用者、帳戶、權限和活動資料的 Web 應用程式及 SaaS 產品的常見選擇。其關聯模型讓資料關係易於強制執行,透過移轉套用架構變更,並隨著使用量成長維持可預測的效能。 

對於 SaaS 團隊,PostgreSQL 的交易可靠性和索引選項有助於支援註冊、計費活動和稽核記錄等核心工作流程,且不會增加不必要的複雜度。 

分析和報告

PostgreSQL 經常用於報告和分析工作負載,特別是當團隊想要在不部署獨立分析系統的情況下取得 SQL 型深入解析時。在某些情況下,PostgreSQL 也用作輕量級 資料倉儲,用於結構化報告和分析,尤其是團隊希望使用 SQL 整合營運與分析工作負載時。 

常用於分析的 PostgreSQL 功能包括:

  • 視窗函式可用於計算累計總和、排名以及時間序列比較。 
  • 用於預先計算摘要和加速儀表板的具體化檢視。 
  • 索引策略可確保篩選與聯結作業維持良好回應速度。 

雖然 PostgreSQL 並非所有專業分析平台的替代方案,但在作業報告與商業智慧方面,它通常能以較少的變動滿足需求。 

財務與作業系統

PostgreSQL 非常適合對準確性和一致性要求嚴格的系統,例如財務追蹤、訂單管理和作業工具。強大的交易保證和限制執行有助於確保即使多個程序同時更新資料,記錄仍保持一致。 

這使 PostgreSQL 成為需要保存可靠記錄而不犧牲查詢彈性的應用程式的實用基礎。 

地理空間與對應專案

PostgreSQL 常用於搭配獨立安裝的地理空間擴充功能,處理基於位置的資料之應用程式。這些系統能儲存座標、計算距離,並處理點、線和多邊形等形狀。 

回答「附近有什麼?」等問題的應用程式,或「此位置屬於哪個區域」 通常依賴 PostgreSQL 作為空間查詢的可靠後端。 

仍需 SQL 的大量 JSON API

新式 API 經常處理會隨時間變化的半結構化資料。 PostgreSQL 透過 JSONB 支援此模式,讓團隊能儲存彈性資料結構,同時享有 SQL 查詢、索引和交易行為的優勢。 

此方法特別適用於應用程式中快速演進的部分,如功能旗標、使用者偏好或中繼資料,而其他部分如付款或權限則需嚴格的關聯一致性。 

團隊選擇 PostgreSQL 的原因

PostgreSQL 是開源關聯式資料庫,專為需要可靠資料儲存、表達性 SQL 查詢和強大資料完整性的應用程式所打造。其進階功能、彈性資料建模和標準型設計的結合,使其適用於簡單應用程式和複雜的業務關鍵系統。 

憑藉經過驗證的可靠性、活躍的開源社群,以及對廣泛使用案例的支援, PostgreSQL 為團隊提供可依應用需求變化調整的可靠基礎。 

常見問題集

  • PostgreSQL 是開源關聯式資料庫,用於使用 SQL 儲存、管理和查詢結構化資料。 組織在需要支援複雜資料關聯、強大資料完整性和可靠交易行為的資料庫時會使用 PostgreSQL。 它常用於 Web 應用程式、SaaS 產品、分析以及資料準確性至關重要的系統。
  • SQL 是用於查詢和管理關聯式資料庫中的資料的標準語言。 PostgreSQL 是使用 SQL 來儲存、檢索和管理資料的資料庫系統。 簡而言之,SQL 是語言,而 PostgreSQL 是能理解並執行 SQL 查詢的資料庫軟體。 
  • 不,PostgreSQL 不是程式設計語言。它是資料庫管理系統。 雖然 PostgreSQL 支援使用 SQL 查詢資料,並允許您使用 SQL 及其他支援語言撰寫函式,但該資料庫本身是用來儲存和管理資料的軟體,而非通用程式設計語言。 
  • 對熟悉關聯式資料庫和 SQL 的人而言,PostgreSQL 通常容易上手。如果您有 SQL 經驗,基本工作 (例如建立資料表、撰寫查詢和處理資料) 都很簡單直觀。 較進階的功能 (例如效能微調、索引策略或自訂擴充功能),可能需要額外時間學習,但 PostgreSQL 的文件與社群資源能協助您在需求變得更複雜時,輕鬆提升技能。