PostgreSQL چیست و چه ویژگی‌هایی دارد. PostgreSQL یک سیستم دیتابیس رابطه‌ای (Relational) بسیار کارآمد بوده و به صورت منبع باز طراحی شده است. چندین سال توسعه فعال و معماری متمایز این پلتفرم باعث شده تا از اعتبار زیادی برخوردار باشد. سیستم یکپارچه داده‌ها در PostgreSQL یکی از مهمترین ویژگی‌هایی است. در ادامه، به شکل دقیق‌تر بررسی می‌کنیم که PostgreSQL چیست و چه کاربردها، ویژگی‌ها و مزایایی دارد.
PostgreSQL چیست؟
قبل از بررسی جزئیات، بیایید ببینیم که PostgreSQL چیست و به چه منظور استفاده می‌شود. این پایگاه داده بصورت «پُست گرِس کیو اِل» تلفظ می‌شود، گاه به صورت ساده «پُست گرِس» خوانده می‌شود. PostgreSQL به‌عنوان یک دیتابیس منبع باز رابطه‌ای یا RDBMS (مخفف Relational Database Management Systems) توسعه یافته است. هیچ نهاد یا شرکت خصوصی کنترل این سیستم را برعهده نداشته و می‌توان بصورت رایگان به کد منبع آن دسترسی پیدا کرد. همین مسئله باعث شده تا PostgreSQL به یکی از کامل‌ترین، سازگارترین و البته پایدارترین دیتابیس‌های رابطه‌ای امروزی تبدیل شود. این سیستم که بیش از ۲۰ سال قدمت دارد، در انواع وب اپلیکیشن‌ها و همچنین اپلیکیشن‌های موبایلی و برنامه‌های تحلیلی استفاده می‌شود.
مختصری درباره تاریخچه PostgreSQL
شاید برایتان جالب باشد که تاریخچه PostgreSQL چیست و زیربنای این سیستم دیتابیس از کجا شکل گرفته است. ایده‌های اولیه پروژه PostgreSQL در سال ۱۹۸۶، در دانشگاه کالیفرنیا و بخش علوم کامپیوتر برکلی شکل گرفت. نام اصلی و اولیه این پروژه، POSTGRES بود که به دیتابیس قدیمی INGRES (پروژه اوپن سورس دیتابیس رابطه‌ای با منشا مربوط به اوایل دهه ۷۰ میلادی) اشاره داشت. سرانجام در سال ۱۹۹۴، پشتیبانی از SQL به آن اضافه شد و این پروژه در سال ۱۹۹۶ از POSTGRES به PostgreSQL تغییر نام داد تا به وضوح پشتیبانی از SQL را نشان دهد. از آن زمان تاکنون تیم جهانی توسعه این پروژه همچنان همکاری داشته و نسخه‌های جدیدتر و کامل‌تر از این دیتابیس رایگان را منتشر کرده‌اند. در ابتدا PostgreSQL برای اجرا روی پلتفرم‌های UNIX-like طراحی شده بود، اما بعدها اجرای آن روی پلتفرم‌های مختلف مانند ویندوز، macOS و Solaris هم امکان‌پذیر شد.
دلیل اهمیت استفاده از PostgreSQL چیست؟
همان‌طور که گفتیم استفاده از PostgreSQL از زمان انتشار آن تاکنون بسیار محبوب بوده است. اما سوال اصلی اینجاست که دلیل محبوبیت PostgreSQL چیست و چرا باید از آن استفاده کرد؟
با ظهور فناوری‌های جدید، حفظ سیستم‌های دیتابیس داینامیک در دنیای دیجیتالی امروز اهمیت زیادی پیدا کرده است. امکان گسترش و همه‌کاره بودن PostgreSQL، باعث شده تا بتواند از انواع کاربردهای تخصصی با اکوسیستم قدرتمند پشتیبانی کرده و انواع داده‌های time-series تا آنالیزهای مکانی را پوشش می‌دهد. ویژگی‌های ارزشمند PostgreSQL باعث می‌شود تا بسیاری از شرکت‌هایی که به دنبال یک روش به‌صرفه و کارآمد برای سیستم مدیریت دیتابیس‌های خود هستند، آن را انتخاب کنند.
اگر بخواهیم تنها یک دلیل را برای پاسخ به این سوال که اهمیت PostgreSQL چیست بررسی کنیم، می‌توان به منبع باز بودن آن و در نتیجه وابسته نبودن به فروشنده خاص اشاره نماییم. این طراحی به سیستم PostgreSQL کمک می‌کند تا با محدودیت‌های مجوزها در آن مواجه نشوند. توسعه دهندگانی که در سطح پیشرفته کار می‌کنند، به خوبی با معایب محدودیت‌های سیستم دیتابیس‌های سنتی آشنایی دارند و به همین دلیل از PostgreSQL استقبال می‌کنند.
مزایای استفاده از PostgreSQL
با وجود گذشت بیش از دو دهه، PostgreSQL همچنان یکی از سیستم‌های دیتابیس شناخته شده‌ای است که پشتیبانی گسترده‌ای را ارائه می‌دهد. این سیستم، مزایای متعددی را برای کسانی که به دنبال محیط‌های مقیاس‌پذیر در زیرساخت‌های داخلی و مبتنی بر سرویس ابری هستند، ارائه می‌دهد. بیایید ببینیم که مهمترین مزایای PostgreSQL چیست که باعث شده تا این اندازه محبوب باشد.
عملکرد عالی و مقیاس پذیری بالا
در سیستم‌های دیتابیس بزرگ که احراز هویت دیتا و سرعت خواندن و نوشتن، حیاتی است، PostgreSQL تقریبا بی رقیب است. این دیتابیس از قابلیت‌های بهینه‌سازی متنوع بهره میبرد؛ قابلیت‌هایی از جمله همزمانی نامحدود (unrestricted concurrency) که مشابه آنها معمولا در تکنولوژی‌های اختصاصی دیگر دیتابیس‌ها دیده می‌شود. این ویژگی باعث می شود تا PostgreSQL برای تجزیه و تحلیل عمیق و گسترده داده‌های متنوع، بسیار کارآمد باشد.
پشتیبانی همزمان (concurrency)
معمولاً سیستم‌های دیتابیس سنتی زمانی که چندین کاربر قصد دسترسی به داده‌ها را داشته باشند، برای عدم بوجود آمدن تضاد در داده‌ها، دسترسی به سوابق داده‌ها را قفل می‌کند تا از تداخل‌های خواندن و نوشتن جلوگیری کنند. در PostgreSQL به لطف ویژگی «کنترل همزمان چند نسخه» یا «MVCC» (مخفف Multiversion Concurrency Control) همزمانی خواندن و نوشتن داده‌ها امکان‌پذیر شده است.
پشتیبانی از زبان‌های مختلف
از آنجایی که PostgreSQL از چندیدن زبان برنامه نویسی پشتیبانی می‌کند، یکی از انعطاف پذیرترین دیتابیس‌ها برای توسعه‌دهندگان به شمار می‌رود. زبان‌های برنامه‌نویسی محبوب مانند Python ،JavaScript ،C/C++ ،Ruby و … در PostgreSQL پشتیبانی شده و توسعه دهندگان می‌توانند بدون ایجاد تضادهای سیستمی، از هر زبانی که به آن تسلط بیشتری دارند استفاده کنند.
تداوم و عدم اختلال در سیستم
هر سازمان یا شرکتی باید بتواند درصورت بروز سوانح احتمالی، فعالیت مستمر خود را حفظ کند. برای PostgreSQL امکان پیاده‌سازی راهکارهای افزایش دسترسی‌پذیری (HA) وجود دارد تا اطمینان حاصل شود که حتی در صورت از دسترس خارج شدن یک سرور، همچنان امکان دسترسی به دیتابیس فراهم است.
طراحی متن باز
استفاده از یک سیستم دیتابیس اوپن سورس برای شرکت‌ها به معنای هزینه‌های کمتر، انعطاف پذیری بالاتر و نوآوری است که معمولاً در دیتابیس‌های اختصاصی در دسترس نیست.
معایب PostgreSQL
حالا که می‌دانیم مزایای PostgreSQL چیست و با نقاط قوت این دیتابیس آشنا شدیم، بهتر است نقاط ضعف آن را نیز بررسی کنیم. مهمترین معایب این سیستم دیتابیس عبارتند از:
ساختار دیتابیس
از آنجایی که PostgreSQL یک سیستم دیتابیس رابطه‌ای است، پایگاه داده‌ای داریم که تنها به روشی خاص و یا با برخی مفروضات قبلی کار می‌کند. در چنین پایگاه داده‌ای که بر SQL مبتنی است، الزامات سخت‌گیرانه‌ای برای دیتایی که در جداول ذخیره می‌شود وجود دارد. همچنین یک طرح واضح و مشخص داریم که با تعریف فیلدها، تعیین می‌کند کدام داده‌ها باید به جداول بروند. این فیلدها برای هر ورود یا رکورد جدیدی اهمیت دارند، اما نکته اساسی اینجاست که نمی‌توان بیشتر از آنچه برای جداول تعریف می‌کنیم، فیلد داشته باشیم؛ به این معنی که برای افزودن یک صفت جدید به داده‌های موجود نمی‌توانید به سادگی یک فیلد جداگانه اضافه نمایید و باید فیلد اضافه را به تمامی ورودی‌ها و تمام رکوردها اضافه نمایید.
اما در سوی مقابل، دیتابیس‌های مبتنی بر NoSQL از جمله مانگو‌دی‌بی، داده‌ها را به صورت اسناد ذخیره می‌کنند و اسناد می‌توانند بدون نیاز به یک طرح ثابت و کلی، صفات جداگانه داشته باشند.
طراحی متن باز
می‌دانیم که PostgreSQL به صورت Open Source طراحی شده و به همین دلیل، به سازمان خاصی تعلق ندارد. باوجود آن که این سیستم از ویژگی‌ها و قابلیت‌های برجسته‌ای برخوردار است، اما در مقایسه با یک نرم افزار اختصاصی با حق کنترل کامل، با مشکلاتی روبرو است و هیچ مسئولیتی دربرابر حفظ حریم یا مالکیت ندارد. یکی دیگر از معایب متن باز بودن PostgreSQL آن است به دلیل دسترسی افراد دیگر، باید کدهای آن کاملاً واضح باشد و گاهی ممکن است کاربرپسند نباشد. ممکن است برای برخی کاربران مشکلات سازگاری وجود داشته و به عنوان یک برنامه متن باز، برای اجرای آن به نرم افزار یا سخت افزار خاصی نیاز باشد.
کُند بودن عملکرد
برخی مشکلات عملکردی و چالش‌های بازیابی از بکاپ برای PostgreSQL وجود دارد. در بسیاری مواقع ممکن است کوئری کند اجرا شده و ناگهان عملکرد کلی با کاهش کیفیت همراه باشد. به دلیل ساختار دیتابیس رابطه‌ای برای پیدا کردن داده‌های موردنظر باید ابتدا کوئری با سطر اول شروع شده و سپس کل جدول خوانده شود. به همین دلیل زمانی که داده‌های زیادی در ردیف‌ها و ستون‌های جدول ذخیره می‌شود، عملکرد PostgreSQL کندتر شده و فیلدهای زیادی از اطلاعات اضافی برای مقایسه وجود دارد. همچنین باید اشاره کرد که این دیتابیس، در مقایسه با MySQL سرعت و کارایی پایین‌تری دارد.
پشتیبانی محدود اپ‌ها
بسیاری از اپلیکیشن‌های اوپن سورس از mySQL پشتیبانی می‌کنند؛ در حال که فاقد پشتیبانی از postgreSQL هستند.
قابلیت‌های PostgreSQL
قابلیت‌ها و برنامه‌های مختلفی در PostgreSQL قابل دسترسی است که باعث شده این سیستم مدیریت ساده‌ای داشته و از مقیاس‌پذیری بالایی برخوردار باشد. بیایید ببینیم مهمترین ویژگی‌های PostgreSQL چیست.
بازیابی به موقع
در PostgreSQL می‌توانید از ویژگی PITR (مخفف Point-In-Time Recovery) برای بازیابی دیتابیس‌ها به یک نقطه خاص، استفاده کنید. از آنجایی که PostgreSQL یک گزارش پیش‌نویس (WAL) را حفظ می‌کند، هر تغییر پایگاه داده ثبت می‌شود. با این ویژگی، بازگرداندن سیستم‌های فایل به نقطه پایدار قبلی آسان‌تر می‌شود.
رویه‌های ذخیره شده
PostgreSQL از چندین زبان برنامه‌نویسی رویه‌ای (Procedural) پشتیبانی می‌کند. زبان‌های رویه‌های، زبان‌هایی هستند که برای اجرا و طبقه‌بندی کدها، از بخش‌هایی بهره می‌برند که در طول برنامه‌نویسی، می‌توان چندین بار از آنها استفاده کرد. در چنین زبان‌هایی، توسعه‌دهندگان می‌توانند رویه‌های ذخیره‌شده‌ای را ایجاد کنند. این رویه‌ها را می‌توان در دیتابیس مربوطه، فراخوانی کرد. علاوه بر این با استفاده از افزونه می‌توان زبان‌های رویه‌ای را برای توسعه در بسیاری از زبان‌های برنامه نویسی دیگر از جمله Perl، Python، JavaScript و Ruby نیز استفاده کرد.
موارد استفاده رایج از PostgreSQL
همان‌طور که گفتیم، PostgreSQL یکی از پرکاربردترین سیستم‌های دیتابیس موجود بوده و استفاده از آن برای بسیاری از سازمان‌ها ایده‌آل است. این فناوری در برخی از کاربردهای اساسی خود بسیار عالی عمل می‌کند. بیایید ببینیم مهمترین کاربردهای PostgreSQL چیست و چه عملکردهایی را بهتر انجام می‌دهد.
OLTP و تجزیه و تحلیل
PostgreSQL مدیریت پروتکل‌های «پردازش تراکنش‌های آنلاین» یا «OLTP» (مخفف Online Transaction Processing) را بسیار عالی انجام می‌دهد. این سیستم به عنوان یک پایگاه داده OLTP، برای انواع کاربردها در تجارت الکترونیک، CRMها و دفاتر مالی مناسب است. انطباق SQL و بهینه‌ساز کوئری PostgreSQL نیز آن را برای تجزیه و تحلیل داده‌های شما مناسب می‌کند.
سیستم های اطلاعات جغرافیایی
PostgreSQL دارای یک سیستم PostGIS است. این ویژگی به PostgreSQL اجازه می‌دهد تا از انواع داده‌های جغرافیایی و توابع پشتیبانی کرده و به بهبود آنالیز داده‌ها کمک کند. با پشتیبانی از این قابلیت، PostgreSQL می‌تواند به فرایندهای فروش و بازاریابی کمک نماید.
امکان ادغام پایگاه داده
با استفاده از این پایگاه داده می‌توانید بر مشکل پراکندگی دیتابیس‌های قدیمی غلبه کنید، از محدود شدن به دیتابیس ارائه شده توسط یک فروشنده و از پرداخت هزینه برای آن رها شوید.
یک پایگاه داده قوی در LAPP
LAPP مخفف لینوکس، آپاچی، پست‌گرس و پی‌اچ‌پی (یا Python و Perl) است. PostgreSQL در این stack به عنوان یک دیتابیس بک‌اند قوی استفاده شده و می‌تواند به بسیاری از وب سایت‌ها و وب اپلیکیشن‌های پویا قدرت دهد.
مهمترین ویژگی‌های برجسته PostgreSQL
PostgreSQL دارای بسیاری ویژگی‌های پیشرفته است که سایر سیستم‌های مدیریت دیتابیس سازمانی هم آنها را تا حدی ارائه می‌دهند اما در PostgreSQL به بهترین و کامل‌ترین شکل ارائه می‌شود. اما این ویژگی‌ها در PostgreSQL چیست؟ بیایید ببینیم.
- تایپ‌های تعریف شده توسط کاربر
- وراثت در جداول
- مکانیزم قفل پیشرفته
- یکپارچگی ارجاع دادن به کلید خارجی
- ویوها، رول‌ها و ساب‌کوئری‌ها
- تراکنش های تو در تو
- کنترل همزمان چند نسخه یا MVCC
- همانندسازی ناهمزمان
- پشتیبانی از انواع زبان‌های برنامه نویسی ازجمله Python ،Java ،C# ،C/C+ ،Ruby ،Node.js ،Perl Go و Tcl
- نسخه بومی مایکروسافت ویندوز سرور
- بازیابی به نقاط پایدار قبلی
مقایسه PostgreSQL با MySQL
هم PostgreSQL و هم MySQL هر دو سیستم‌های دیتابیس هستند که از نظر مفهوم عملکرد مشابه هستند، اما برخی تفاوت‌های اساسی درباره آنها وجود دارد. در ادامه به طور دقیق‌تر بررسی می‌کنیم که تفاوت‌های MySQL با PostgreSQL چیست و از جهات مختلف آنها را مقایسه می‌کنیم.
سازگاری با ACID
ACID مخفف چهار ویژگی Atomicity ،Consistency ،Isolation و Durability است که مهمترین ویژگی‌های دیتابیس هستند. این ویژگی‌ها تضمین می‌کند که دیتابیس حتی پس از بروز خطاهای غیرمنتظره، همچنان به عملکرد صحیح خود ادامه می‌دهد. برای مثال چنانچه تعدادی ردیف را بروزرسانی کنید، اما حین انجام این کار خطایی رخ دهد، هیچ یک از ردیف‌ها به اصلاح نیاز ندارند. سیستم PostgreSQL همواره با ACID سازگاری دارد، درحالی که این ویژگی تنها زمانی در MySQL ارائه می‌شود که از کلاستر انجین استوریج یا ماژول‌های نرم‌افزاری InnoDB یا NDB Cluster استفاده کنید.
کنترل همزمانی (Concurrency Control)
ویژگی کنترل هم‌روندی چند نسخه‌ای یا MVCC (مخفف Multiversion concurrency control) با ایجاد کپی‌های تکراری از رکوردها، این امکان را فراهم می‌کند که داده‌ها به صورت ایمن و به طور موازی، خوانده یا آپدیت شوند. با استفاده از MVCC، چند کاربر می‌توانند بدون ریسک از بین رفتن یکپارچگی داده‌ها، به طور همزمان یک داده را خوانده و تغییر دهند. دیتابیس MySQL پشتیبانی MVCC را ارائه نمی‌دهد، اما PostgreSQL این قابلیت را دارد.
ایندکس‌ها
برای بازیابی سریع داده‌ها در دیتابیس، از ایندکس‌ها استفاده می‌شود. می‌توانید با پیکربندی سیستم مدیریت دیتابیس برای مرتب‌سازی و ذخیره متفاوت داده‌ها، دیتایی را که اغلب به آنها دسترسی دارید فهرست یا همان ایندکس کنید. در MySQL با پشتیبانی B-tree و R-tree، داده‌های ایندکس شده بصورت سلسه مراتبی ذخیره می‌شوند. در PostgreSQL از انواع روش‌های ایندکس شامل Tree ،expression index ،partial index و hash indexes استفاده می‌شود و علاوه بر این گزینه‌های دیگری وجود دارد که امکان تنظیم بهتر کارایی، همزمان با افزایش مقیاس را فراهم می‌کند.
انواع داده‌ها
طراحی سیستم MySQL بصورت صرفا رابطه‌ای (Relational) و ساختار PostgreSQL بصورت یک دیتابیس Object-relational است. این تفاوت‌ها به این معنی است که می‌توان در PostgreSQL، داده‌ها را به عنوان آبجکت با به همراه اطلاعات ویژگی‌های آنها ذخیره کرد. Object نوعی داده رایج در بسیاری از زبان‌های برنامه‌نویسی مانند جاوا و NET. هستند. آبجکت‌ها از مواردی شامل روابط والد و فرزند و وراثت پشتیبانی می‌کنند.
معمولاً استفاده از PostgreSQL به توسعه‌دهندگان درک شهودی بهتری می‌دهد. علاوه بر این PostgreSQL از انواع داده‌های دیگر مانند آرایه‌ها و XML پشتیبانی می‌کند.
ویوها
ویوها یک زیرمجموعه داده‌ای هستند که سیستم پایگاه داده، از طریق استخراج داده‌های مرتبط با چندین جدول آنها را ایجاد می‌کند. در حالی که سیستم MySQL پشتیبانی از viewها را دارد، PostgreSQL گزینه‌های view پیشرفته‌ای را ارائه می‌دهد. برای مثال، می‌توانید برخی از مقادیر (از جمله مجموع سفارشات یک سازمان در یک دوره زمانی خاص) را از پیش محاسبه نمایید. چنین قابلیتی، کارایی دیتابیس برای کوئری‌های پیچیده را افزایش می‌دهد.
رویه‌های ذخیره شده (Stored Procedures)
رویه‌های ذخیره شده شامل کوئری‌های زبان ساختاریافته یا همان SQL (مخفف structured query language) و عبارات کد است که می‌توانید از قبل آنها را نوشته و ذخیره کنید. برای کارآمدی بیشتر عملکرد مدیریت دیتابیس، می‌توانید از همان کد به صورت مکرر استفاده کنید. هم MySQL و PostgreSQL از این ویژگی پشتیبانی می‌کنند، پس تفاوت MySQL و PostgreSQL چیست؟ تقاوت در این است که با PostgreSQL می‌توانید رویه‌های ذخیره شده را که به زبان‌هایی غیر از SQL نوشته شده است نیز فراخوانی کنید.
محرک‌ها (Triggers)
تریگر نوعی رویه ذخیره شده است که هنگام رخ دادن یک رویداد مرتبط در سیستم مدیریت دیتابیس، به صورت خودکار اجرا می‌شود. MySQL، تنها از AFTER و BEFORE برای دستورات INSERT ،UPDATE و DELETE پشتیبانی می‌کند که به معنای اجرای این رویه به صورت خودکار قبل یا بعد از تغییر داده توسط کاربر است. این در حالی است که سیستم PostgreSQL از INSTEAD OF trigger پشتیبانی کرده که به کمک آن می‌توانید عبارات پیچیده SQL را با استفاده از توابع اجرا کنید.
جمع‌بندی
در این مطلب بررسی کردیم که PostgreSQL چیست و چه ویژگی‌هایی دارد که باعث شده بسیار پرکاربرد باشد. طراحی PostgreSQL به شکلی است که قابل توسعه باشد. PostgreSQL به شما اجازه می دهد تا انواع داده، انواع فهرست، زبان‌های کاربردی و … را تعریف کنید. همچنین به صورت منبع باز طراحی شده که علاوه‌بر کاهش هزینه‌ها، به بهبود کلی عملکرد آن نیز کمک می‌کند.
