【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

– //www.postgresql.org/download/linux/redhat/

    – yum install -y //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

– //yum.postgresql.org/rpmchart/

    – postgresql14
    – postgresql14-contrib
    – postgresql14-libs
    – postgresql14-server

– rpm -ivh postgresql14*

### 源码的安装

– wget //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

            – //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

        – //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。
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