.NET+PostgreSQL实践与避坑指南

简介

.NET+PostgreSQL(简称PG)这个组合我已经用了蛮长的一段时间，感觉还是挺不错的。不过大多数人说起.NET平台，还是会想起跟它“原汁原味”配套的Microsoft SQL Server(简称MSSQL)，其实没有MSSQL也没有任何问题，甚至没有Windows Server都没问题，谁说用.NET就一定要上微软全家桶？这都什么年代了……

PG和MSSQL的具体比较我就不详细展开了，自行搜一下，这种比较分析文章很多。应该说两个RDBMS各有特色，MSSQL工具集庞大(大多我们都用不到或不会用)，安装较为麻烦，PG比较小巧，但功能也不弱，我们要的它都有，性能方面我做过简单的增删查改的测试，两者看不出什么明显差别，MSSQL貌似最近才提供了Linux版，而PG天生跨平台，MSSQL的授权费似乎不低(没深究)，PG开源免费，对比较抠的客户来说，是不太愿意另外花钱买一套MSSQL的，PG就是非常不错的选择。

希望你看完本文之后，也同我一样觉得.NET + PostgreSQL，Rocks！没问题的了。

PG的版本

PG应该选择什么版本？Linux还是Windows？当然是首选Linux，但开发环境无所谓，你在你自己的工作电脑上安装一个Windows版也是没问题的，有人说两者性能差距较大，Linux明显要好于Windows，但我有做过测试，这个并没有被证实如此，然而，我还是推荐Linux，一来安装简便，二来配置简单(命令行界面用起来感觉比较一致)，三来方便写一些脚本来实现数据库定时备份之类的。其实你并不需要担心安装了PG后电脑会变慢，我完全感觉不出来，它是个安静的乖萌宠，你不叫它，它就静静坐在那里，我的Windows电脑上也安装了一个PG，我经常用它来做一些脚本测试或试验。另外，现在也能在Windows下直接安装Linux版本的PG了，WSL了解下？

PG有很多的版本，现在的最新版是10.4，它前面的版本是9.6.x，嗯？有点奇怪不是？10.4只有“两段”，而9.6.x有三段，其实之前一直是三段，9表示大版本，6表示中版本，后面是小版本，小版本只有小的功能改进，不会对数据格式造成任何影响，就是说，你的PG从9.6.1升级到9.6.9，你直接升了把旧程序替换掉就是，保证没有任何问题。但如果你之前的版本是9.5.3，要升级到9.6.9，那就不行了，因为中间版本变了，你需要用一个迁移工具去把你的旧的数据格式转为新的方可，那对10.4这个版本而言，哪个是大版本，哪个是中版本，哪个是小版本？这里我感觉有点不连贯，PG在从9升级到10的时候，似乎丢掉了“大版本”，10虽然是9的后继，但它应该算一个中版本，所以，10.1升级到10.4是不用转换数据的，直接升级程序即可。那PG的下一个中版本是什么？没错，是11，再下一个应该就是12了。软件这个东西，如果你没什么历史包袱，我觉得直接选择最新的，比如选择10.4，将来升级10.5,10.6的时候也简单。

说点额外的，PG10是去年(2017)正式推出的，距离现在都不到一年，刚出来的时候我就想，这个“重大升级”(想想看iPhone X，Mac OS X，10这个数字是很特别不是？)能不能带来性能上的大提升呢？我试了一下，结论是：没有。确实它的升级文档上也没提及到性能有什么明显提升，它主要增加了对表分区的原生支持，表分区，就是你的表中的数据的数量很多很多的时候，通过表分区来提高读写速度，至于表要多大才推荐分区呢？PG的官方文档说是：如果表的尺寸赶上了你主机的内存的时候，可以考虑表分区……所以，对于那些只有区区几千万行或几百万行数据的表，你确定要分区吗？

Npgsql

要用.NET使用PG，就得用nuget引入Npgsql这个包，这是它的官方网站：http://www.npgsql.org/，完全开源，它其实就是针对PG数据库的ADO.NET引擎(ADO.NET Data Provider)。这里是它的帮助手册：http://www.npgsql.org/doc/index.html

这里边并没有太多难点，你所需要做的，就是安装好你的PG数据库(Windows版/Linux版都行，没有什么影响)，然后创建一个.NET项目(我推荐使用.NET Core)，引入Npgsql，然后照着说明手册上的简单例子入一下门即可。

本文当然不会具体带你如何开始使用SELECT语句，下面主要讲述在使用过程中，我们所克服的一些困难或踩过的坑。

NVARCHAR呢？

MSSQL中用得最多的的文本类型是NVARCHAR，这是一个带长度限制的文本类型，对应地，PG中有VARCHAR，这样用没问题，但PG中的文本类型其实跟MSSQL中的文本类型是有点区别的，PG的文本基本上可以认为不限长度，VARCHAR及TEXT对PG内部来说，并没有什么差别，只是在写入的时候，VARCHAR会检查一下长度，所以性能上来看，VARCHAR并不比TEXT要快，较真的话可能还会慢点，因为它要检查长度嘛，所以你在设计数据库的时候可以无脑地将所有文本类型设置为TEXT(或后面提到的CITEXT)，长度检查工作放在业务系统中去做即可。

想要大小写不敏感怎么办？

绝大多数时候，我们都是希望大小写不敏感的，大小写敏感反倒会带来很多困惑，查询不出，或者系统中存在同名的用户，一个叫John另一个叫john，MSSQL可以在创建库的时候指定大小写不敏感，而PG似乎没有这样的功能，它需要借助一个额外的组件，叫CITEXT，CI的意思就是Case Insensitive。要使用CITEXT组件，你需要安装postgresql10-contrib包(假设你安装的是PG10，如果不是的话你去找对应的包)，再使用以下命令创建CITEXT类型：

CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS CITEXT WITH SCHEMA public;

注：一个database只需要执行一次这个命令即可

如果你使用的是psql客户端连上去使用PG的话，这时候已经OK了，你会发现CITEXT的字段已经是大小写不敏感了，但如果你用的是Npgsql用代码去访问PG的话，CITEXT似乎没生效，其实原因是这样的，CITEXT并不是PG的原生类型，你在用查询语句的时候，需要在参数后面加上“::CITEXT”显式地告诉PG，你的参数是CITEXT类型，例子如下：

SELECT * FROM test_table WHERE test_name=@TextName::CITEXT AND category=@Category::CITEXT

嗯，我承认是有点麻烦，但习惯就好，我现在还不知道有什么更佳方法。

使用CITEXT时候出现NotSupportedException

这个异常的呈现内容大致如此：

System.NotSupportedException: The field 'application_id' has a type currently unknown to Npgsql (OID 41000). You can retrieve it as a string by marking it as unknown, please see the FAQ.
在 Npgsql.NpgsqlDataReader.GetValue(Int32 ordinal)
在 Npgsql.NpgsqlDataReader.get_Item(Int32 ordinal)
……

这个错误对我们而言，曾经像个幽灵似的，时不时出现，出现的时候重启一下服务程序就好了，不再出现，然后过几个星期或者几个月又出现，有时候一天出现多次也不是没有可能。最后是到github上面求助才最终搞懂了原因。链接：https://github.com/npgsql/npgsql/issues/1635

简单地说，PG对各种数据类型，是有一个内部的ID值的(叫oid)，Npgsql在第一次连接数据库的时候，会获取到这些oid值并缓存起来，对于PG的内部类型，如INT什么的，这些oid值是固定的，但对于CITEXT似乎不是这样，因为CITEXT这个类型是我门自己用CREATE EXTENSION命令创建的(请参考本文前面内容)，创建的时候确定其oid。我们在还原数据库的时候，也相当于重新创建了CITEXT类型，这样会导致CITEXT的oid发生变化，但Npgsql并不知道，所以就出现了这个异常。我们在开发过程中常常需要做还原数据库的动作，所以导致了这个问题的发生。

解决方法1，当数据库还原了之后，调用NpgsqlConnection.ReloadTypes()，刷新各类型oid，但这个很难，因为还原数据库都是手动操作，做完之后打开网页，在上面点一下通知程序吗？

解决方法2，重启一下程序。这个其实跟解决方法1差不多，只不过不需要写什么额外代码，考虑到还原数据库这个动作其实也不是太频繁，只是在开发环境中做，所以重启就重启吧，我们现在就干，规定还原数据库后自己重启下服务程序。(写个脚本干这个事情很简单)

使用事务进行大量操作时候导致程序崩溃

这个问题我同样到github上求助了，链接：https://github.com/npgsql/npgsql/issues/1838

这个问题比前面的问题可能更严重，因为我很可能捕捉不到异常(就是说有时候可以捕捉到，有时候不行)，程序直接崩溃了，对于一个.NET程序来说，这是很不应该的事情，即便我没单独写try-catch，程序的最外层异常处理器应该也能捕捉到相关的Exception并log对不？但偏不，没有log，也捕捉不到。所以至今我怀疑这是一个.NET的bug，可能跟Npgsql并没有关系。

问题的原因如github上所描述，是找到了，但却无法从根本上修正，这个问题其实是个简单的“事务超时”问题。

我们的程序在第一次启动的时候会初始化数据库的表，插入大量的初始化数据，由于我们公司的开发环境比较特殊，数据库延迟十分高，所以导致插入速度很慢，每条插入耗时可高达几十毫秒，(生产环境并没有这个问题)这样一万多条数据下来就导致了事务超时(事务超时默认时间是1分钟)。解决方法当然很明显了：初始化的时候，临时增加 TransactionScope的超时值，增加到10分钟，这样总归没问题了。

类似这种问题我们只能通过一些外部的workaround来预防，很难从根本上解决。

55000: 禁用已准备好的事务

这又是一个有点棘手的事情，首先是这个中文翻译得很不好，这是一条数据库抛出来的出错信息，它的英文是“Prepared transactions are disabled”，其正确的中文翻译我觉得应该是：预处理事务已被禁用。唉，所以我说为什么要英文版，如果提示中文，想在网上找答案都会多些障碍。

对事务的使用，这里有个简单的例子：

    using (NpgsqlConnection conn = new NpgsqlConnection(connectionStr)) {
        conn.Open();
        using (TransactionScope ts = new TransactionScope()) {
            conn.EnlistTransaction(Transaction.Current);
                //SQLs...
            }
            ts.Complete();
        }
    }

什么叫“预处理事务”？其实很简单，就是“事务包事务”，就是可以分步提交的事务，比如我先开启了一个事务A，在这个事务中我又开启了一个事务B，B提交，A再提交。PG对于预处理事务是默认关闭的，当然了，你可以打开它，编辑配置文件postgresql.conf，把max_prepared_transactions改为100(默认是0，0表示禁用)，重启PG服务即可。

但你确定你真的用得到预处理事务吗？我看下来我们是用不到的，但为什么出现这个问题？——还是我们程序写得有问题，即便你从单个方法上看不出来事务包事务。以下两种场景可能会出现“预处理事务”：

1，我创建了一个方法A访问数据库，这个方法可能会被其它方法调用，所以它有个DbConnection类型的参数，表示调用者负责打开数据库连接传递过来，而A里面开启了事务，而调用者并不知情，也开启了事务，形成预处理事务

2，这种情况更隐晦些，数据库连接字符串，如：Host=192.168.1.101; Username=postgres; Password=123456; Database=testdb; Enlist=true，在后面有个叫Enlist的参数为true，这表示这个连接在打开的时候，会自动Enlist到当前执行上下文的Transaction中去，如果当前执行上下文中打开了事务(从代码上看包含在了using(TransactionScope)中)，那这个数据库连接就自动Enlist上去了，再考虑这样的场景：A方法会自己打开数据库连接去查询点什么东西，B方法也会访问数据库，且B方法会使用事务，事务中调用了A方法，A方法打开数据库连接的时候发现当前执行上下文中存在Transaction，于是自动Enlist上去了，不经意间形成了预处理事务，且还是“分布式”的(A和B打开的可能是不同的数据库连接)，这种情况应该并不是你所需要的

那我们应该怎么做？下面是我的做法：

1，max_prepared_transactions还是设置为0，关掉，因为我们真用不到，如果用得到，那就是我们代码写错了，所以一旦出现“禁用已准备好的事务”这个异常，就回去检查代码

2，把Enlist=true在数据库连接字符串中去掉，这么一来，每次使用事务都需要显式地调用 conn.EnlistTransaction(Transaction.Current)，虽然对了一行代码，但语义更明确，也不用考虑到底是TransactionScope包DbConnection或反过来DbConnection包TransactionScope

3，规范化我们的数据库访问代码，明确哪些是需要事务哪些是不需要的，在各个方法的注释上注明

40001：由于多个事务间的读/写依赖而无法串行访问

它对应的英文是：Cound not serialize access due to read/write dependencies among transactions，这个应该怎么理解呢？其实了解数据库事务隔离级别的人对这个应该不会陌生。.NET的TransactionScope默认使用的是事务隔离级别中的最高级别——Serializable(可序列化)。这个级别最大程度上确保了数据的一致性，但代价也挺高，一来速度较慢，二来很容易出现“事务间读/写依赖”，就是这个错误了，举个简单的例子：

A、B两个事务，同时访问test表中id为50的一条记录，A读出这条记录，接着B更新了这条记录并提交，根据可序列化的隔离级别的规则，A并不知道B更新了记录，A在B提交后尝试修改这条记录，这时候数据库就会让A事务失败，并抛出这个异常，因为让A修改成功的话，就会导致B之前的修改不经意间丢失了，可序列化隔离级别并不允许这种情况的发生。

所以，这是个“正常的错误”，按常规的业务逻辑来说，应该很少会出现，如果真的出现，且频繁出现，那需要考虑下是不是业务逻辑设计得不太合理，看看能不能从设计上避免这个问题，如果业务逻辑一定如此，那可以用下面的方法尝试一下：

1，将这种并行事务用客户端代码排个队，弄个线程安全队列，逐个执行，这样速度会慢点，但确保了每个事务都能成功

2，捕捉这个异常，然后自动重试，其实这也是数据库推荐的正统的做法

3，降低事务隔离级别，这个可能会出现问题，也可能不出现，这完全取决于你的业务，关于事务隔离级别，这是个蛮大的话题，我考虑适当时候再写一篇文章

4，对于极少出现的频次来说，可以不处理，仅仅需要捕捉这个异常类型，然后提示用户重试即可，很多网站貌似都这么干的

总结

有时间的话我会另外开一篇文章来写写PG的一些常规用法，如热备冷备还原维护等，但不太能保证什么时候能写出来。

暂时先总结那么多，谁如果有这方面的问题的话，欢迎留言。