【PostgreSQL】入门学习笔记

 

前言：

以下内容为前几天在备考PostgreSQL入门考试时候做的笔记，经过了全职的两天的奋战与实验，并最终顺利通过了PCA初级认证考试。现在把我学习的笔记分享给大家，文中有对应的思维导图图片可供查看，内容与后面正文文本一致。另外，由于SQL语句部分比较基础，基本上会一门数据库就都会，所以此处部分省略掉不做过多记录了。

以下，enjoy：

 

 

 

# PostgreSQL

## PostgreSQL的发展历程

### 始于1986年的Postgres项目

### 1994年，新增了SQL语言解释器，Postgres95诞生

### 1996年，更名 PostgreSQL,版本号从6.0开始

## PostgreSQL的安装

### yum安装

- https://www.postgresql.org/download/linux/redhat/

    - yum install -y https://download.postgresql.org/pub/repos/yum/reporpms/EL-7-x86_64/pgdg-redhat-repo-latest.noarch.rpm

    -  yum install -y postgresql14-server

    -  /usr/pgsql-14/bin/postgresql-14-setup initdb

    - systemctl enable postgresql-14

    - systemctl start postgresql-14

- 其他操作

    - 关闭selinux

        - setenforce 0

        - sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/selinux/config

    - 关闭防火墙

        - systemctl status firewalld.service

        - systemctl stop firewalld.service

        - systemctl disable firewalld.service

    - 修改环境变量  /etc/profile

        - export PATH=/usr/pgsql-14/bin/:$PATH

        - source /etc/profile

### rpm安装

- https://yum.postgresql.org/rpmchart/

    - postgresql14

    - postgresql14-contrib

    - postgresql14-libs

    - postgresql14-server

- rpm -ivh postgresql14*

### 源码的安装

- wget https://ftp.postgresql.org/pub/source/v13.3/postgresql-13.3.tar.gz

tar xf postgresql-13.3.tar.gz

- 重要的依赖：readline,flex,bison

    - yum install -y bison flex readline-devel zlib-deve1 zlib zlib-devel gcc openssl-devel

- ./configure && make && make install | install-world

- 编译

    - cd postgresql-xx/

    - ./configure --prefix=/XXX/postgresql --with-openssl

    - gmake world && gmake install-world

- 授权

    - chown -R postgres. /XXX/postgresql

- 环境变量  /etc/profile

    - export PATH=/XXX/postgresql/bin:$PATH

export PGDATA=/XXX/postgresql/data

    - source /etc/profile

- 初始化

    - su - postgres

initdb -D $PGDATA

- 启动

    - pg_ctl -D $PGDATA start

- 使用系统管理

    -  修改: /usr/lib/systemd/system/postgresql-xx.service

        - [Unit]

Description=PostgreSQL database server

After=network.target

[Service]

Type=forking

User=postgres

Group=postgres

Environment=PGPORT=5432

Environment=PGDATA=/XXX/postgresql/data/

OOMScoreAdjust=-1000

ExecStart=/XXX/postgresql/bin/pg_ctl start -D ${PGDATA} -s -o "-p ${PGPORT}" -w -t 300

ExecStop=/XXX/postgresql/bin/pg_ctl stop -D ${PGDATA} -s -m fast

ExecReload=/XXX/postgresql/bin/pg_ctl reload -D ${PGDATA} -s

TimeoutSec=300

[Install]

WantedBy=multi-user.target

    - 重新加载：systemctl daemon-reload

    - 使用systemctl启动

        - systemctl start postgresql-xx.service

systemctl enable postgresql-xx.service

### 二进制的安装

- EDB

## PostgreSQL的安装(其他)

### 初始化命令

- 运行initdb创建数据库实例：

    - $ su - postgres

    - $ initdb -D

        - 指定数据目录。没有指定，将使用环境变量PGDATA

    - $ initdb -U

        - 指定数据库超级用户名字

    - -E

        - 指定数据库字符编码

    - -n

        - 错误后不清理文件

    - -W

        - 初始化时给数据库设置密码

    - -x

        - 预写日志目录位置

    - --wal-segsize=XXX

        - 指定 WAL 段大小（单位 M），默认是 16M，最大 1G

### 启动和关闭

- system管理方式

    - systemctl start postgresql-xx

systemctl enable postgresql-xx

systemctl status postgresql-xx

systemctl stop postgresql-xx

- postgresql自带的命令

    - pg_ctl start

pg_ctl stop

pg_ctl status

    - pg_ctl -D $PGDATA stop -m smart

pg_ctl -D $PGDATA stop -m fast

pg_ctl -D $PGDATA stop -m immediate

        - smart 等待客户端断开连接(执行之后会特别慢)

        - fast 回滚未完成的事务，断开客户端连接（推荐用法）

        - immediate 强行终止进程，数据库没有干净的关闭

- 启动\停止有关日志

    - vim /var/lib/pgsql/xx/data/log/postgresql-Mon.log

### 注意事项

- 关闭防火墙

    - systemctl status firewalld.service

    - systemctl stop firewalld.service

    - systemctl disable firewalld.service

- ntp时间同步

    - 服务端配置

        - yum -y install ntp

        - 修改配置文件 /etc/ntp.conf

            - 给本机权限:

restrict 127.0.0.1

restrict ::1

            - 例如授权10.0.0.0网段上所有的机器允许从ntp服务器上查询和同步时间:

restrict 10.0.0.0 mask 255.255.255.0 nomodify notrap

            - 增加时间服务器列表：

0.asia.pool.ntp.org

0.cn.pool.ntp.org

time.nist.gov

server 0.asia.pool.ntp.org iburst

server 1.asia.pool.ntp.org iburst

server 2.asia.pool.ntp.org iburst

server 3.asia.pool.ntp.org iburst

            - 当外部时间不可用时，使用本地时间:

server 127.127.1.0 iburst

fudge 127.127.1.0 stratum 10

        - 设置开机自启动

            - systemctl enable ntpd

systemctl start ntpd

systemctl enable ntpdate

systemctl start ntpdate

        - 查看ntp情况

            - ntpq -p

                - remote: NTP主机的IP或主机名称；

最左边是 + 表示目前正在起作用的上层NTP；如果是 * 表示这个也连接上了，不过是作为次要联机的NTP主机

                - refid: 参考上一层NTP主机的地址

                - st: stratum阶层

                - t: 连接类型

                    - u：单播(unicast)

                    - l：本地(local)

                    - m: 多播(multicast)

                    - b: 广播(broadcast)

                - when: 这个时间之前刚刚做过时间同步

                - poll: 在几秒之后进行下次更新

                - reach: 已经向上层NTP服务器要求更新的次数

                - delay: 网络传输过程中的延迟时间

                - offset: 时间补偿的结果

                - jitter: Linux系统时间和Bios硬件时间的差异时间

        - 与硬件时间进行同步

            - hwclock -w

        - 测试

            - ntpstat

    - 客户端配置

        - yum -y install ntp ntpdate

        - 方法一

            - 重启服务以使配置生效,之后大概要等10分钟左右,才会同步成功

                - echo "server ip" >/etc/ntp.conf

systemctl enable ntpd

systemctl restart ntpd

hwclock -w

        - 方法二

            - systemctl enable ntpdate

/usr/sbin/ntpdate -u ip

hwclock -w

crontab -e

10 23 * * * (/usr/sbin/ntpdate -u ip && /sbin/hwclock -w)&>/var/log/ntpdate.log

- 如果配置主从，尽量保持uid和gid一致

    - 检查uid和gid

        - id postgres

    - 通过usermod,groupmod修改OS用户uid和gid

        - groupmod -g 1000 postgres

usermod -u 1000 -g 1000 postgres

- 关闭selinux

    - setenforce 0

    - sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/selinux/config

- psql参数的使用

    - 参数说明

        - -U

            - 以哪个用户登录

        - -W

            - 强制输入密码

        - -h

            - 主机名/IP地址

        - -p

            - 端口号

        - -d

            - 登录哪个数据库

    - 查看版本信息

        - psql –version

select version();

## PostgreSQL的配置

### 参数的修改

- 文件位置：$ PGDATA/postgresql.conf

    - include_if_exists = 'xxx.conf'

        - 开启参数，并存在可使用的 $PGDATA/xxx.conf 文件才会进行加载

    - include_dir = 'conf.d'

        - 加载目录下的参数文件,$PGDATA/.conf.d/xxx.conf

    - include = 'xxx.conf'

        - 无论参数文件是否存在都会加载  $PGDATA/xxx.conf

    - 数据库启动时，会读取该文件，可手动修改

- postgresql.auto.conf

    - alter system修改后的参数配置，会覆盖postgresql.conf的值

- recovery.conf

    - pg12已经不存在这个文件，已经将此文件的参数合并到了postgresql.conf

- pg_hba.conf  客户端认证配置文件(PG防火墙)

    - 第一列 TYPE（连接方式）

        - local

            - 使用Unix域套接字的连接，如果没有TYPE为local的条目则不允许通过Unix域套接字连接

        - host

            - 匹配使用TCP/IP建立的连接，同时匹配SSL和非SSL连接

        - hostssl

            - 匹配必须是使用SSL的TCP/IP进行连接。

                - 配置hostssl的3个条件

                    -  户端和服务端都安装openssl

                    -  编译时要指定 --with-openssl 打开ssl支持

                    - 在postgresql.conf中配置ssl = on

        - hostnossl

            - 只匹配使用非SSL的TCP/IP连接

    - 第二列 DATABASE（目标数据库）

        - 标识该行设置对哪个数据库生效

    - 第三列 USER (目标用户)

        - 标识该行设置对哪个数据库用户生效

    - 第四列 ADDRESS (访问来源)

        - 标识该行设置对哪个IP地址或IP地址段生效

    - 第五列 METHOD (认证方式)

        - reject

            - 无条件拒绝连接

        - md5 或 password

            - 双重md5加密和明文加密

        - scram-sha-256

            - postgresql10中新增最安全的加密方式

            - 查看没有用SCRAM加密口令的用户

                - create user foo password 'foopassword';

                - select usename,passwd from pg_shadow where passwd not like 'SCRAM%' or passwd is null;

                - select usename,passwd from pg_shadow ;

        - trust

            - 无条件的允许连接

        - cert

            - 使用SSL客户端证书认证

        - peer

            - 本地操作系统的当前用户名和数据库的用户名一致时，可以直接使用此用户名登录而不需要密码

        - ident

            - 用户映射文件

    - 查看当前的加密方法

        - postgres=# show password_encryption;

    - 修改加密方法

        - postgres=# alter system set password_encryption = 'scram-sha-256';

postgres=# show password_encryption;

postgres=# select pg_reload_conf();

    - 修改密码

        - postgres=# alter user foo password ''Xzzp2008 ';

    - 远程登录

        - psql -h 192.168.1.221 -p 5433 -d postgres -U foo -W

    - 加强口令复杂度管理插件

        - passwordcheck

            - http://www.postgresql.org/docs/current/static/passwordcheck.html

- pg_ident.conf 客户端认证映射文件

### 数据库相关命令

- 查看参数

    - 查询pg_settings系统表

        - SELECT name,setting FROM pg_settings where name ~ ‘xxx’;

    - select name,setting,unit,short_desc from pg_settings where name like 'work_mem%';

    - SELECT current_setting(name);

    - SELECT current_setting('work_mem');

    - 通过show 命令查看

        - show all

- 参数生效几种方式

    - SELECT pg_reload_conf();

    - pg_ctl -D $PGDATA reload;

    - /etc/init.d/postgresql-11.x reload; (el6)

    - systemctl reload service.postgresql-11.x (el7)

- 子主题 3

### 数据库管理

- 客户端工具

    - pgAdmin

        - https://www.pgadmin.org

        - yum / apt install pgadmin

    - psql

        - 连接数据库

            - psql -h localhost -p 5432 database_name

        - 获得psql的帮助

            - \?

        - 获得语法的帮助

            - \h STATEMENT

        - 在shell中执行命令

            - psql -c "STATEMENT"

        - 通过psql执行sql文件

            - psql < f.sql

        - 其他

            - \l 查看有哪些数据库

            - \c 用于切换数据库

            - \d 显示每个匹配关系（表，视图，索引，序列）的信息

            - \d 后面跟一个表名，表示显示表结构定义

            - \d 后跟一个索引名，显示索引的信息

            - \d 后面跟一个视图名，显示视图信息

            - \timing on 显示SQL执行的时间

            - \timing off 关闭计时功能

            - \dn 列出所有的schema

            - \db 显示所有的表空间

            - \du\dg 列出所有的角色或者用户

            - \dp 显示权限分配情况

            - \x 行列互换显示

            - \set AUTOCOMMIT off 将自动提交功能关闭

## 体系结构

### 内存结构

- shared_buffers

    - 共享内存

- work_mem

    - 当使用order by或distinct操作对元组仅从排序时会使用这部分内存

- wal_buffer

    - wal缓存

### 进程结构

- 查看进程

    - --ps –ef |grep post

- background writer

    - 进程将shared buffer pool中的脏数据写到磁盘，检查点总能触发这个进程

- checkpointer

    - 检查点会触发产生这个进程

- autovacuum launcher

    - autovacuum的守护进程，为vacuum process周期性的调用autovacuum work processes

    - autovacuum的作用

        - 删除或重用无效元组的磁盘空间

        - 更新数据统计信息，保证执行计划更优

        - 更新visibility map，加速index-only scans

        - 避免XID回卷造成的数据丢失

- WAL writer

    - 周期性的从wal buffer刷新数据到磁盘

- statistics collector

    - 收集统计信息进程，比如pg_stat_activity 和pg_stat_database的数据。（表和索引进行了多少次插入，更新，删除操作，磁盘块读写次数及行的读写次数）

- logging collector (logger)

    - 将错误信息写入到日志

- archiver

    - 将日志归档的进程

- postgremaster

    - 监听

### 数据库集群概念

- 一个数据库集簇（database cluster）=一个数据库实例（简称“实例”）

- 每个数据库实例由数据库目录组成，目录中包含了所有的数据文件和配置文件

- 不同的实例可以通过两种方式引用

    - 数据目录的位置

    - 端口号

- 一个服务器可以管理多个数据库实例

### 物理结构

- 数据目录

    - base

        - 表和索引文件存放目录

    - global

        - 影响全局的系统表存放目录

    - pg_commit_ts

        - 事务提交时间戳数据存放目录

    - pg_stat

        - 统计子系统信息永久文件

    - pg_wal

        - 事务日志（预写日志）

- 相关文件

    - PG_VERSION

        - 版本号文件

    - pg_hba.conf

        - 客户端认证控制文件

    - postgresql.conf

        - 参数文件

    - postgresql.auto.conf

        - 参数文件，只保存ALTER SYSTEM命令修改的参数

    - postmaster.opts

        - 记录服务器最后一次启动时使用的命令行参数

    - pg_ident.conf

        - 控制postgresql用户名映射文件

    - postmaster.pid

        - 记录数据库进程编号、PGDATA、端口等

## 数据库故障排查

### 查看操作系统错误日志

- /var/log/message 系统启动后的信息和错误日志，是Red Hat Linux中最常用的日志之一

### 查看数据库错误日志

- 查看文件$PGDATA/log

默认情况下，一天产生一个日志

## SQL入门

### DDL

- 数据定义语言，用来定义库和表

### DML

- 数据操作语言

### DCL

- 数据控制语言

### DQL

- 数据查询语言

### 数据类型

- 字符类型

- 数字类型

- 日期/时间类型

- 范围类型

- 布尔类型

- 相关约束

### 其他

## 数据库备份相关

### 物理备份

- 热备

    - 全量 pg_basebackup

        -  备份命令：

pg_basebackup -h ip -D /XXX/backup -P -p 5432 -U postgres

        - 恢复命令:

cd /xxx/backup/

tar xf base.tar.gz -C ../data

    - 结合时间点进行恢复

        - 创建归档目录

            - mkdir -p /XXX/archive

            - chown -R postgres. /XXX/

        - 开启归档，并重启数据库

            - wal_level = 'replica'

                - wal_level参数说明

                    - minimal

                        - 记录wal最少，记录数据库异常关闭需要恢复的wal外，其它操作都不记录

                    - replica

                        - 在minimal的基础上还支持wal归档、复制和备库中启用只读查询等操作所需的wal信息

                    - logical

                        - 记录wal日志信息最多，包含了支持逻辑解析（10版本的新特性，逻辑复制使用这种模式）所需的wal，此参数包含了minimal和replica所有的记录

            - archive_mode = 'on'

            - archive_command = 'cp %p /XXX/archive/%f'

            - 重启数据库

                - pg_ctl restart

        - 执行全量备份

            - pg_basebackup -D /xxx/backup -P -p 5432 -U postgres

            - 如果此时的数据有变化，也可以执行增量备份：

pg_receivewal -D /xxx/backup/ -p 5432

        - 启动备份实例，进行数据恢复

            - vim postgresql.conf

recovery_target_time = '2022-04-17 16:00:00.00000+08'

restore_command='cp /xxx/archive/%f %p'

recovery_target_action = 'promote'

        - 创建备库标签

            - touch recovery.signal

        - 启动数据库

            - pg_ctl -D /xxx/backup start

        - 关闭读模式

            - select pg_wal_replay_resume();

    - 结合还原点进行恢复

        - 创建归档目录

            - mkdir -p /xxx/archive

chown -R postgres. /xxx/

        - 开启归档，并重启数据库

            - wal_level = 'replica'

archive_mode = 'on'

archive_command = 'cp %p /xxx/archive/%f'

        - 重启数据库

            - pg_ctl restarat

        - 执行全量备份

            - pg_basebackup -h ip -D /xxx/backup -P -p 5432 -U postgres

        - 如果有变化的数据，可以执行增量备份

            - pg_receivewal -D /xxx/backup/ -p 5432

        - 启动备份实例，进行数据恢复

            - vim postgresql.conf

recovery_target_name = 'huanyuan'

restore_command='cp /xxx/archive/%f %p'

recovery_target_action = 'promote'

            - touch recovery.signal

        - 启动数据库

            - pg_ctl -D /xxx/backup start

        - 关闭读模式

            - select pg_wal_replay_resume();

    - 结合事务进行恢复

        - 创建归档目录

            - mkdir -p /xxx/archive

chown -R postgres. /xxx/

        - 开启归档，并重启数据库

            - wal_level = 'replica'

archive_mode = 'on'

archive_command = 'cp %p /xxx/archive/%f'

        - 重启数据库

            - pg_ctl restarat

        - 执行全量备份

            - pg_basebackup -h ip -D /xxx/backup -P -p 5432 -U postgres

        - 如果有变化的数据，可以执行增量备份

            - pg_receivewal -D /xxx/backup/ -p 5432

        - 启动备份实例，进行数据恢复

            - vim postgresql.conf

recovery_target_xid = '487'

restore_command='cp /xxx/archive/%f %p'

recovery_target_action = 'promote'

touch recovery.signal

        - 启动数据库

            - pg_ctl -D /xxx/backup start

        - 关闭读模式

            - select pg_wal_replay_resume();

    - 结合LSN号码进行恢复

        - 创建归档目录

            - mkdir -p /xxx/archive

chown -R postgres. /xxx/

        - 开启归档，并重启数据库

            - wal_level = 'replica'

archive_mode = 'on'

archive_command = 'cp %p /xxx/archive/%f'

        - 重启数据库

            - pg_ctl restarat

        - 执行全量备份

            - pg_basebackup -h ip -D /xxx/backup -P -p 5432 -U postgres

        - 如果有变化的数据，可以执行增量备份

            - pg_receivewal -D /xxx/backup/ -p 5432

        - 启动备份实例，进行数据恢复

            - vim postgresql.conf

recovery_target_lsn = '0/4011BF8'

restore_command='cp /xxx/archive/%f %p'

recovery_target_action = 'promote'

touch recovery.signal

        - 启动数据库

            - pg_ctl -D /xxx/backup start

        - 关闭读模式

            - select pg_wal_replay_resume();

- 冷备

### 逻辑备份

- 全库备份

- pg_dump

    - 库级别备份

        - 备份

            - pg_dump -U postgres test >test.sql

        - 恢复

            - psql

create database test;

psql -U postgres test < test.sql

        - 指定格式进行备份

            - 备份

                - pg_dump -Fc -U postgres test >test.dmp

            - 恢复

                - psql

create database test;

pg_restore -d test test.dmp

    - 表级别备份

        - 备份库下某个模式所有的表

            - 备份

                - pg_dump -U postgres -t 'schema1.t*' test >test.sql

            - 恢复

                - psql -U postgres test < test.sql

        - 备份单个表

            - 备份

                - pg_dump -t 表名 数据库名 >dump.sql

            - 恢复

                - create database 数据库名;

psql -U postgres 数据库名< dump.sql

    - schema级别备份

- pg_dumpall

    - 全库级别备份

        - 备份

            - pg_dumpall -U postgres > dumpall.sql

        - 恢复

            - psql -U postgres < dumpall.sql

- pg_dump VS pg_dumpall

    - pg_dumpall 是一个用于写出（"转储"）一个数据库集群里的所有PostgreSQL 数据库到一个脚本文件的工具。

    - pg_dumpall 调用pg_dump

    - pg_dumpall 还转储出所有数据库公用的全局对象。这些信息目前包括数据库用户和组，以及适用于整个数据库的访问权限

    - pg_dumpall 无法转储"大对象"，因为pg_dump无法把这样的对象转储到纯文本文件中。如果你的数据库里有大对象，那么你应该使用pg_dump 的非文本输出格式之一转储它们。