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PostgreSQL 的昨天今天和明天

--自由软件数据库 PostgreSQL 简介

前言

    今天,如果人们谈论起计算机操作系统,肯定有非常多的人会津津乐道自由软件操作系统 Linux,毕竟,众人拾柴火焰高,如今没有任何人敢于忽视 Linux 这个自由软件操作系统在我们星球的存在,就连国内比较特殊的环境下,也不断地有各种各样的 Linux 秀出现让公众甚至是那些对计算机知之甚少的群众都能意识到Linux的存在。但是,如果我们说起数据库,可能绝大多数的人只会记得有 Oracle,IBM DB2,Informix,Sybase,MS SQL Server,以及在互联网广为使用的轻量级 Mysql,而提到 PostgreSQL 的名字,可能很多人都会皱起眉毛:“这是什么?”

    “PostgreSQL 是一种特性非常齐全的自由软件的对象-关系性数据库管理系统(ORDBMS),它的很多特性正式当今许多商业数据库的前身”--摘自 PostgreSQL 手册。

   为了让大家能够清楚的了解 PostgreSQL,请听我细细道来。

历史

出身名门

    谈到 PostgreSQL,我们不得不谈 Berkeley,也就是中文中的“加州大学伯克利分校”这所大名鼎鼎的大学。老实说,伯克利(BSD)对计算机科学的贡献可谓巨大,在整个计算机科学的发展史上,几乎到处都有这所学校的研究人员和学生的足迹。只要稍微对计算机技术史有些记忆的人都会记得在Unix操作系统的发展里程里BSD这三个字的分量,然而也许正是由于BSD在系统和网络领域里的光芒太耀眼,掩盖了 BSD 对计算机技术其他分支的贡献,而PostgreSQL 正是其中之一。

创世纪——Ingres

    追本溯源地讲,PostgreSQL 最早开始于 BSD 的 Ingres 项目,这个项目主要是研究关系型数据库技术,早在1970年 E.F. Codd 就提出了关系模型,从那以后,人类在计算机领域的数据管理就进入了一个新的时期。从此人们开始用抽象的关系语句来描述自己的数据,大大提高了人类对数据的概括描述能力。而Ingres项目正是就此进行研究的,它始于1977年,到1985年结束,而其研究成果后来被一家叫 Relational Technologies 的商业公司拿去做成了商品软件,后来这家公司又被Computer Associates(CA)收购,不知道CA的JASEME(?)里面是否还有当年Ingres的影子?

新项目——Postgres

    然后,从1986年开始,BSD 的 Michael Stonebraker 教授领导了称为Postgres的后Ingres项目,其主要目的是数据库管理系统的更高级研究,因此而产生了 PostgreSQL 的直接前身,Postgres,而 PostgreSQL的名字也是从 Postgres 项目继承过来的。这个项目的成果是非常巨大的,在现代数据库的许多方面都做出的大量的贡献,比如,面向对象的数据库,部分索引技术,规则,过程和数据库扩展等方面都走在了数据库管理系统的前列。而且,Stonebraker 教授还做出了一件造福全人类的事情,那就是把Postgres放在了BSD版权的保护下,在这个版权的范围里,任何人几乎可以做任何事情,包括增强它和商业化等。条件只是把 BSD 的版权声明包括在软件的源程序里。

    Postgres在1989年发布了第一个版本,因为是BSD版权,所以很快在各种研究机构和一些公众服务组织里广泛使用起来,由于 众多用户使 Postgres 的开发变得更多地是维护代码和打补丁,而日益背离了原先的数据库管理系统的研究的目标,到了1994年 Postgres 在版本4.2的时候正式终止。而 Postgres 的许多成果则转化成一个商业公司 Illustra,后来 Illustra 被 Informix 收购。看到这里,想必大家应该对 Postgres 的影响有一些认识了吧。

炎黄子孙的贡献——Postgres95

    Postgres 并没有因为 Postgres 项目的终止而停止发展,而是获得了一次新生:在1994年,两名伯克利的研究生向伯克利里增加了现代的 SQL 语言的支持。请不要奇怪,SQL 的祖宗是 E.F. Codd 的关系模型,但是 SQL 作为语言,一直到1992年才形成真正的国际标准(还是草案),当时称为 SQL2,但是人们常称为 SQL92。而在那之前,所以查询语言都是由不同的数据库管理系统自己实现的,比如,在 Postgres 里原来是用叫 Postquel 的查询语言;这两位研究生是 Andrew Yu 和 Jolly Chen,看了名字,大家可能会想:“很象中国人的名字嘛”,没错,
他们就是黑头发黄皮肤的炎黄子孙,不过很可惜的是他们并没有在中国的(包括台湾省的)xx大学取得这样的成就。这样,Postgres 迎来了1995年,大概是受xxxxxxx95的命名方法的影响把,他们俩把这个版本的 Postgres 命名为Postgres95,并且继续发布了几个版本,增强了一些特性。


国际化——PostgreSQL

    到了1996年,Andrew Yu 和 Jolly Chen 相继离开 Postgres95 的开发队伍,(Andrew Yu 加入了Informix,Jolly Chen继续读书),而在一些自由软件黑客(注1)的发起下,Postgres项目又开始了新的历程,最先是由几位加拿大黑客发起,开始了 PostgreSQL 项目,后来参与的人越来越多,逐渐成为了一个由近20个国家的近四十名黑客组成的团体共同开发的自由软件项目。PostgreSQL 重新把版本号放到了原先 Postgres 项目的顺序中去,从6.0开始(Postgres 本身到4.2,Postgres95 算5.0)。经过五年多的协作开发,PostgreSQL可以说是目前世界上最先进,功能最强大的自由数据库管理系统。

   目前,PostgreSQL 的稳定版本到了7.0,具有非常丰富的特性和商业级数据库管理系统的质量。而即将到来的 7.1 版本又将是一次飞跃,将向高质量大型数据库管理系统的方向又迈进了一步。

  最后,让我告诉您怎么念 PostgreSQL (的确很绕口):Post-gres-Q-L,大概因为大多自由软件开发人员把SQL念做:S-Q-L,而不是IBM常说的(squel)。

特点

    PostgreSQL 可以说是最富特色的自由数据库管理系统,甚至我们也可以说是最强大的自由软件数据库管理系统。事实上,PostgreSQL 的特性覆盖了SQL-2/SQL-92和SQL-3,首先,它包括了可以说是目前世界上最丰富的数据类型的支持,其中有些数据类型可以说连商业数据库都不具备,比如IP类型和几何类型等;其次,PostgreSQL 是全功能的自由软件数据库,很长时间以来,PostgreSQL 是唯一支持事务、子查询、多版本并行控制系统、数据完整性检查等特性的唯一的一种自由软件的数据库管理系统。直到最近才有Inprise 的 InterBase 也加入开放源码软件数据库的行列才打破了这个唯一。最后,PostgreSQL拥有一支非常活跃的开发队伍,目前的提交人员已经超过三十人,而且在许多黑客的努力下,PostgreSQL的质量日益提高,也从另外一个侧面上增加了人们使用 PostgreSQL 的信心,毕竟数据库管理系统不能象桌面操作系统那样一天宕一次还让人觉得挺满意:-P。

    从技术角度来讲,PostgreSQL 采用的是比较经典的 C/S (client/server)结构,也就是一个客户端对应一个服务器端守护进程的模式,这个守护进程分析客户端来的查询请求,生成规划树,进行数据检索并最终把结果格式化输出后返回给客户端。为了便于客户端的程序的编写,由数据库服务器提供了统一的客户端C接口。而不同的客户端接口都是源自这个C接口,比如ODBC,JDBC,Python,Perl ,Tcl,C/C++,ESQL 等,同时也要指出的是,PostgreSQL 对接口的支持也是非常丰富的,几乎支持所有类型的数据库客户端接口。这一点也可以说是 PostgreSQL 一大优点。

    说完优点,不能不说几句缺点,不能因为是自由软件而偏袒 PostgreSQL,从 Postgres 开始,PostgreSQL 就经受了多次变化。

    首先,早期的 PostgreSQL 继承了几乎所有 Ingres, Postgres, Postgres95 的问题:过于学院味,因为首先它的目的是数据库研究,因此不论在稳定性,性能还是使用方便方面,长期以来一直没有得到重视,直到 PostgreSQL 项目开始以后,情况才越来越好,目前,PostgreSQL 已经完全可以胜任任何中上规模范围内的应用范围的业务。目前有报道的生产数据库的大小已经有20G的数据量,而测试库已经超过了60G,已经逼近32位计算的极限。不过学院味也给 PostgreSQL 带来一个意想不到的好处:大概因为各大学的软硬件环境差异太大的缘故,它是目前支持平台最多的数据库管理系统的一种,所支持的平台多达十几种,包括不同的系统,不同的硬件体系。至今,它仍然保持着支持平台最多的数据库管理系统的称号。

    其次,PostgreSQL 的确还欠缺一些比较高端的数据库管理系统需要的特性,比如联机热备份,对大对象的有效支持,以及查询缓冲等提高数据库性能的机制等。

    最后,PostgreSQL 拥有极其强大的扩展能力,你可以很容易地扩展数据类型,内部函数,聚集,操作符等等,而且,别忘了,你拥有所有的源程序,理论上你可以做任何你可以做的事情。

    总而言之,PostgreSQL的特性已经完全可以满足绝大部分用户的需要,而且其质量和特性仍然在日新月异地进步着,所以,我们有理由相信在不远的将来,PostgreSQL 肯定能够成为一种优秀的,自由的,商业数据库的替代产品。

人物
    对 PostgreSQL 做出巨大贡献的人物太多了,我在这里只能摘其一二而为之,首先是伯克利,作为一个学院,好象不应该进入人物的范畴,但是如果没有BSD的优良的学术环境,创造出这样优秀的科学技术成果是不可能的,只要想想我们的5000多所科研单位就能明白。(我是不是应该在这里还要感谢美国?:-P)。

    然后是 Michael Stonebraker 教授,正是这位学究的开明才能让这样优秀的科技成果走向了公众,甚至到了”自由世界的仇敌“的我们的手里,而且是所有的东西,不仅仅是一堆二进制文件。

    接下来有我们的同胞,Andrew Yu 和 Jolly Chen,他们为 PostgreSQL 走向现代做出了巨大的贡献。

    最后是现在正在辛勤耕耘的黑客们,这些黑客以他们执着的精神和高超的技术,为 PostgreSQL 的日益完善做出了不可磨灭的贡献。黑客总共有数十人之多,我只好把核心成员挑出来介绍一下,而对于贡献了更多代码的其他重要黑客,只好暂且委屈他们一阵子了,如果有机会,我还会进一步介绍他们。

    Tom Lane:一位卡耐基梅隆大学(CMU)的电子工程学ph.D(博士),是PostgreSQL的非常重要开发人员,其足迹遍部 PostgreSQL的每一个角落,可以说对 PostgreSQL 的性能和稳定性以及特性的取舍有极其重要的贡献,在开始参加 PostgreSQL 项目之前,他已经有了十余年的自由软件开发经验,可以说是老牌的自由软件程序员;

    Vadim Mikheev:一位来自俄国的黑客,其特点是专干大项目,比如v6.3里面的子查询,v6.5里面的多版本并行控制,以及即将到来的7.1里面的预写式日志系统等,可以说是 PostgreSQL 的开拓者;

    Jan Wieck:一位来自德国的黑客,有十余年的数据库开发经验,原先曾经为SAP等大型软件厂商工作,后来加入 PostgreSQL 的开发;他也是喜欢大项目,不过兴趣是用户端的特性,比如外键,一些过程语言比如pl/pgsql等,即将到来的7.1版本中的CLOB(文本大对象)的部分也是他的作品。

    Thmas Lockhart:一位美国黑客,主要负责文档和若干种数据类型,SQL语法的标准,以及完整性约束等。

    Bruce Monjian:来自美国,是一些文档和项目协调,以及许多完整性约束和SQL语法的标准等,比如OUTER JOIN。

    Marc Fournier:加拿大黑客,主要的协调人,维护站点,邮件列表,以及发布版本等。

    另外还有大量来自欧洲,澳洲和亚洲(日本)等地的黑客。实际上,有越来越多的黑客的作用变得日益重要,比如即将到来的7.1版本中,就有一位瑞典的黑客对新版本的影响甚至超过了其他核心成员。所以,自由软件的特点就是,只要愿意,任何人都可以对它有足够的影响。也就是说,我们命运是真正掌握在自己手里的。

展望

    就目前而言, PostgreSQL 的前景非常好,目前的开发版本7.1 是继6.5之后的又一个巨大的变化,首先是要引入预写式日志的功能。这样,事务就拥有了完善的日志机制,可以提供更好的性能,以及还可以实现更优良的备份和灾难恢复的能力(比如联机热备份和宕机后的自动恢复)。其次是对文本类型的数据段的长度不再限制,从而很大程度上解决了 PostgreSQL 的大对象的问题。尤其在如今的web应用盛行的环境下,这个功能几乎立即将 PostgreSQL 摆到了可以与其他所有类型的数据库竞争的地位。而且在SQL标准上又有进一步的提高,比如OUTER JOIN 的支持等等。

    在最近的7.2的特性的讨论中,查询缓冲(query cacheing)已经提到议事日程,而且已经有一些补丁可以使用。而且,过程语言的返回记录的问题也准备解决,这样就是真正的存储过程,而不再是简单意义的函数。同时还有对重写规则系统的准备和优化器的改进等。相信以后的 PostgreSQL 将是非常优秀的数据库管理系统。可以为我们广大用户提供更有效和更高层次的服务。

后记

    作为一种数据库管理系统,PostgreSQL 并不象 Linux 与某些商业操作系统相比那样,得到迅速广泛的承认,这一点是可以理解的,最近的 Tom Lan 有一段话说得实在:“首先,商业数据库系统不象某些商业操作系统那样实在太烂,相反,商业数据库系统的质量还是非常高的,与之相比,PostgreSQL 仍然有差距”但同时他也相信“我们已经达到商业级的数据库系统的质量了,只不过不能说是最好的。”

    的确,自由软件的发展具有跳跃性,当开发者云集的时候,因为开发者大多是利用空余时间进行开发,所以,新的东西可能一下子就增加上去;而如果在自由软件运动的低潮时,因为缺少开发者,所以可能会有一长段时间的沉寂,而后又会随着社会的发展而出现新的活动。也就是一种螺旋上升的曲线。

    因而,我们在面对自由软件的时候,一定要有一点:要相信自己和依靠自己,因为自由软件的发展的确需要每一个爱好者充分发挥自己的聪明才智,同时,也只有自由软件给你提供了这样的机会——依靠自己的力量改变自己的命运。最后,也只有这样,自由软件之光才能真正照耀我们的世界。

附录
参考资料
历史
http://www.daemonnews.org/199907/devhistory.html
http://www.postgresql.org/osdn/history.pdf
http://www.postgresql.org/osdn/tour.pdf
人物
http://www.greatbridge.com/about/press.php?content_id=6
特性

 

注:
    1,本文中黑客一词源于英文 Hacker,是指那些计算机尖子,对计算机及全人类都有贡献的创造者,不是一般媒体上的“黑客”概念,那是指 Cracker,也就是破坏者。





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