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彭智勇，彭煜玮 著

图书标签:

• PostgreSQL
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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111359050

商品编码：27414322630

出版时间：2012-01-01

页数：446

书名：	PostgreSQL数据库内核分析[按需印刷]|198803
图书定价：	79元
图书作者：	彭智勇;彭煜玮
出版社：	机械工业出版社
出版日期：	2012/1/1 0:00:00
ISBN号：	9787111359050
开本：	16开
页数：	446
版次：	1-1

内容简介

PostgreSQL是目前广泛应用的开源数据库管理系统。本书从PostgreSQL数据库的源代码入手，深入分析了该数据库管理系统的底层实现细节，揭示了数据库运行的基本原理。本书的主要内容包括：PostgreSQL数据库的体系结构、 存储管理、索引机制、查询编译、查询执行、并发控制机制以及安全等。每个主题都引用了大量的数据结构、图表等进行说明，使读者对实现过程和机理一目了然。 《PostgreSQL数据库内核分析》适合从事数据库领域相关研究的技术人员、高等院校相关专业高年级本科生或研究生阅读，有助于读者进行数据库的高级开发、基于PostgreSQL定制满足需求的数据库系统，或者在数据库内核中实现并验证数据库新技术。

目录

《PostgreSQL数据库内核分析》 前 言 第1章 PostgreSQL系统概述/1 1.1 PostgreSQL简介及发展历程/1 1.2 PostgreSQL的特性/2 1.3 PostgreSQL的应用/3 1.4 PostgreSQL代码结构/3 1.5 安装PostgreSQL/4 1.6 PostgreSQL数据库命令/5 第2章 PostgreSQL的体系结构/7 2.1 系统表/8 2.1.1 主要系统表功能及依赖关系/8 2.1.2 系统视图/14 2.2 数据集簇/15 2.2.1 initdb的使用/17 2.2.2 postgres.bki/17 2.2.3 initdb的执行过程/19 2.2.4 系统数据库/20 2.3 PostgreSQL进程结构/21 2.4 守护进程Postmaster/22 2.4.1 初始化内存上下文/23 2.4.2 配置参数/23 2.4.3 创建监听套接字/28 2.4.4 注册信号处理函数/29 2.4.5 辅助进程启动/31 2.4.6 装载客户端认证文件/32 2.4.7 循环等待客户连接请求/33 2.5 辅助进程/34 2.5.1 SysLogger系统日志进程/34 2.5.2 BgWriter后台写进程/36 2.5.3 WalWriter预写式日志写进程/38 2.5.4 PgArch预写式日志归档进程/40 2.5.5 AutoVacuum系统自动清理进程/41 2.5.6 PgStat统计数据收集进程/44 2.6 服务进程Postgres/47 2.6.1 初始化内存环境/48 2.6.2 配置运行参数和处理客户端传递的GUC参数/48 2.6.3 设置信号处理和信号屏蔽/48 2.6.4 初始化Postgres的运行环境/49 2.6.5 创建内存上下文并设置查询取消跳跃点/50 2.6.6 循环等待处理查询/50 2.6.7 简单查询的执行流程/52 2.7 小结/53 第3章 存储管理/54 3.1 存储管理器的体系结构/54 3.2 外存管理/57 3.2.1 表和元组的组织方式/58 3.2.2 磁盘管理器/60 3.2.3 VFD机制/61 3.2.4 空闲空间映射表/64 3.2.5 可见性映射表/69 3.2.6 大数据存储/69 3.3 内存管理/76 3.3.1 内存上下文概述/77 3.3.2 高速缓存/84 3.3.3 缓冲池管理/94 3.3.4 IPC/102 3.4 表操作与元组操作/106 3.4.1 表操作/106 3.4.2 元组操作/112 3.5 VACUUM机制/115 3.5.1 VACUUM操作/115 3.5.2 Lazy VACUUM/116 3.5.3 Full VACUUM/118 3.6 ResourceOwner资源跟踪/120 3.7 小结/122 第4章 索引/123 4.1 概述/123 4.1.1 索引方式/124 4.1.2 索引类型/125 4.1.3 索引相关系统表/125 4.1.4 索引的操作函数/129 4.2 B-Tree索引/131 4.2.1 B-Tree索引的组织结构/132 4.2.2 B-Tree索引的操作/135 4.3 Hash索引/146 4.3.1 Hash索引的组织结构/147 4.3.2 Hash索引的实现/153 4.4 GiST索引/161 4.4.1 GiST的扩展性/161 4.4.2 GiST索引的组织结构/162 4.4.3 GiST索引的实现/163 4.4.4 GiST索引实例/166 4.5 GIN索引/168 4.5.1 GIN索引的扩展性/168 4.5.2 GIN索引的组织结构/170 4.5.3 GIN索引的操作/172 4.6 TSearch2全文搜索/179 4.6.1 全文索引的创建/180 4.6.2 全文索引的查询/184 4.6.3 查询结果处理/185 4.7 小结/186 第5章 查询编译/187 5.1 概述/187 5.2 查询分析/188 5.2.1 Lex和Yacc简介/189 5.2.2 词法和语法分析/193 5.2.3 语义分析/208 5.3 查询重写/218 5.3.1 规则系统/219 5.3.2 查询重写的处理操作/224 5.4 查询规划/228 5.4.1 总体处理流程/229 5.4.2 预处理/237 5.4.3 生成路径/240 5.4.4 生成可优化的MIN/MAX聚集计划/253 5.4.5 生成普通计划/254 5.4.6 生成完整计划/257 5.4.7 整理计划树/259 5.4.8 实例分析/260 5.5 代价估计/266 5.5.1 代价估算公式/267 5.5.2 选择度/268 5.5.3 单个表的扫描代价/268 5.5.4 两个表的连接代价/268 5.6 PostgreSQL中的遗传算法/268 5.6.1 个体编码方式及种群初始化/269 5.6.2 适应值/270 5.6.3 父体选择策略/270 5.6.4 杂交算子/270 5.6.5 变异算子/275 5.6.6 终止条件/275 5.6.7 基于排列生成路径/276 5.6.8 实例分析/276 5.7 小结/280 第6章 查询执行/282 6.1 查询执行策略/283 6.1.1 可优化语句和数据定义语句/284 6.1.2 四种执行策略/284 6.1.3 策略选择的实现/286 6.1.4 Portal执行的过程/288 6.2 数据定义语句执行/289 6.2.1 数据定义语句执行流程/289 6.2.2 执行实例/290 6.2.3 主要的功能处理器函数/293 6.3 可优化语句执行/293 6.3.1 物理代数与处理模型/294 6.3.2 物理操作符的数据结构/295 6.3.3 执行器的运行/297 6.3.4 执行实例/301 6.4 计划节点/303 6.4.1 控制节点/304 6.4.2 扫描节点/310 6.4.3 物化节点/319 6.4.4 连接节点/328 6.5 其他子功能介绍/334 6.5.1 元组操作/334 6.5.2 表达式计算/337 6.5.3 投影操作/340 6.6 小结/342 第7章 事务处理与并发控制/343 7.1 事务系统简介/343 7.2 事务系统的上层/344 7.2.1 事务块状态/345 7.2.2 事务块操作/346 7.3 事务系统的底层/348 7.3.1 事务状态/348 7.3.2 事务操作函数/350 7.3.3 简单查询事务执行过程实例/352 7.4 事务保存点和子事务/353 7.4.1 保存点实现原理/353 7.4.2 子事务/353 7.5 两阶段提交/354 7.5.1 预提交阶段/354 7.5.2 全局提交阶段/355 7.6 PostgreSQL的并发控制/355 7.7 PostgreSQL中的三种锁/357 7.7.1 SpinLock/357 7.7.2 LWLock/358 7.7.3 RegularLock/360 7.8 锁管理机制/368 7.8.1 表粒度的锁操作/368 7.8.2 页粒度的锁操作/369 7.8.3 元组粒度的锁操作/369 7.8.4 事务粒度的锁操作/369 7.8.5 一般对象的锁操作/369 7.9 死锁处理机制/370 7.9.1 死锁处理相关数据结构/371 7.9.2 死锁处理相关操作/372 7.10 多版本并发控制/373 7.10.1 MVCC相关数据结构/373 7.10.2 MVCC相关操作/375 7.10.3 MVCC与快照/379 7.11 日志管理/380 7.11.1 SLRU缓冲池/381 7.11.2 CLOG日志管理器/386 7.11.3 SUBTRANS日志管理器/390 7.11.4 MULTIXACT日志管理器/392 7.11.5 XLOG日志管理器/394 7.11.6 日志管理器总结/402 7.12 小结/403 第8章 数据库安全/404 8.1 PostgreSQL安全简介/404 8.2 用户标识和认证/405 8.2.1 客户端配置文件/406 8.2.2 认证方法/408 8.2.3 客户端认证/410 8.3 基于角色的权限管理/413 8.3.1 用户和角色/413 8.3.2 角色相关的系统表/415 8.3.3 角色管理/416 8.4 对象访问控制/426 8.4.1 访问控制列表/426 8.4.2 对象权限管理/428 8.4.3 对象权限检查/432 8.5 小结/433 附录A 用Eclipse开发和调试PostgreSQL/434

深入探究 PostgreSQL 数据库的精髓：一份全面的内核剖析 PostgreSQL，这个享誉盛名的开源关系型数据库管理系统，以其卓越的稳定性、强大的功能集和高度的可扩展性，在全球范围内赢得了广泛赞誉。从初创公司到大型企业，从Web应用程序到数据仓库，PostgreSQL 已经成为无数开发者和系统管理员的首选。然而，要真正驾驭 PostgreSQL 的力量，理解其底层运作机制至关重要。本书正是为此而生，旨在为读者提供一次深度、全面的 PostgreSQL 数据库内核之旅，揭示其架构设计、核心组件、关键算法以及高效实现。 本书的编写目标非常明确：深入剖析 PostgreSQL 的内核，而非仅仅停留在API或SQL层面。 我们将带领您穿梭于源代码的海洋，探寻那些支撑起数据库强大功能的基石。这不仅仅是一本枯燥的技术手册，更是一次对复杂系统设计智慧的探索，一次对性能优化奥秘的揭示。 本书内容梗概： 第一部分：PostgreSQL 架构与概览 PostgreSQL 体系结构总览： 从宏观层面，我们将描绘 PostgreSQL 的整体架构，包括其进程模型（如主进程、后端进程、WAL writer、Checkpointer 等）、内存结构（如共享内存、进程局部内存）以及数据存储的基本单元。理解这些基础概念，是后续深入分析的前提。 内存管理策略： 深入探讨 PostgreSQL 的内存管理机制，包括共享缓冲池（Buffer Cache）的设计与管理、WAL（Write-Ahead Logging）缓冲、排序缓冲以及查询执行过程中所需的临时内存分配。我们将分析这些内存区域如何被高效利用，以及可能存在的性能瓶颈。 数据存储模型： 剖析 PostgreSQL 的存储模型，包括表、索引、表空间、数据库等概念的底层实现。我们将详细介绍页面（Page）的结构，元组（Tuple）的存储方式，以及表数据和索引数据的组织形式。 第二部分：核心组件深度解析 查询处理流程： 这是本书的核心内容之一。我们将逐步解析一个SQL查询从接收到执行的完整生命周期。这包括： 解析（Parsing）： SQL语句如何被解析成抽象语法树（AST）。 重写（Rewriting）： 视图、规则等如何被应用，将原始查询转化为可执行计划。 规划（Planning）： 优化器如何分析查询，生成多种执行计划，并选择最优的一个。我们将深入探讨查询规划器的各个阶段，包括统计信息收集、代价估算、搜索算法等。 执行（Execution）： 查询计划如何被转化为实际的低级操作，并在数据库引擎中执行。我们将分析各种执行节点（如SeqScan, IndexScan, Hash Join, Merge Join, Sort 等）的内部工作原理。 存储引擎（Storage Engine）： 详细阐述 PostgreSQL 的堆表（Heap Table）存储机制，包括元组的插入、更新、删除是如何处理的，MVCC（Multi-Version Concurrency Control）是如何实现的，以及 TOAST（The Oversized-Attribute Storage Technique）是如何用于处理大对象数据的。 索引机制： 深入分析 PostgreSQL 支持的各种索引类型（如B-tree, Hash, GiST, GIN, SP-GiST, BRIN）。我们将重点讲解B-tree索引的内部结构、插入/删除/查找算法，并探讨其他索引类型适用的场景及其实现原理。 事务管理与并发控制（MVCC）： 这是 PostgreSQL 的一大亮点。我们将详细解析 MVCC 的工作原理，包括事务ID (XID) 的分配与管理、快照（Snapshot）的生成与使用、可见性判断（Visibility Check）以及VACUUM（清理无效元组）和AUTOVACUUM 的重要性与实现。 WAL（Write-Ahead Logging）机制： 深入讲解 WAL 的作用，它如何保证数据的持久性与一致性。我们将分析 WAL 记录的生成、写入、同步以及恢复过程。这对于理解 PostgreSQL 的崩溃恢复能力至关重要。 后台进程详解： 除了主进程和后端进程，PostgreSQL 还依赖于众多后台进程来执行各种维护和管理任务。我们将逐一分析这些关键进程，如WAL Writer、Checkpointer、Background Writer、Autovacuum Launcher/Workers、Archiver、Logger 等，理解它们各自的职责与协作方式。 第三部分：高级主题与性能优化 锁机制（Locking）： 探讨 PostgreSQL 的锁机制，包括表锁、行锁、意向锁等，以及它们如何实现并发控制和防止冲突。我们将分析死锁的产生机制与检测方法。 复制（Replication）： 介绍 PostgreSQL 的复制机制，包括流复制（Streaming Replication）和逻辑复制（Logical Replication）的原理与实现。理解这些机制对于构建高可用和可伸缩的数据库集群至关重要。 扩展性（Extensibility）： PostgreSQL 以其强大的扩展性而闻名。我们将探讨如何通过创建自定义函数、运算符、数据类型、索引方法以及存储过程来扩展数据库的功能。 性能调优实践： 基于对内核的深入理解，本书将提供实用的性能调优建议。我们将分析常见的性能瓶颈，并探讨如何通过调整配置参数、优化查询、合理设计索引以及使用工具来提升数据库性能。 崩溃恢复： 详细阐述 PostgreSQL 在发生硬件故障或软件崩溃后的恢复过程，重点分析 WAL 日志在恢复中的作用。 本书的目标读者： 本书适合所有希望深入理解 PostgreSQL 数据库工作原理的开发者、数据库管理员、系统工程师以及对数据库内核技术感兴趣的计算机科学专业学生。如果您已经掌握了 PostgreSQL 的基本使用，并希望提升对数据库的掌控力，或者在解决复杂的性能问题时感到力不从心，那么本书将是您的理想选择。 学习本书的价值： 深刻理解 PostgreSQL 的内部运作： 摆脱“黑箱”思维，真正理解数据库在做什么。 高效解决性能问题： 了解瓶颈根源，精准施策，而非盲目调参。 更好地设计和优化数据库： 基于对内核的认识，做出更优的设计决策。 掌握高级数据库管理技巧： 深入理解复制、扩展性等高级特性。 提升技术深度和广度： 为您在数据库领域的发展打下坚实的基础。 本书将理论与实践相结合，通过详细的解释、清晰的图示以及对核心代码逻辑的剖析，引导读者逐步揭开 PostgreSQL 内核的神秘面纱。准备好迎接这场激动人心的技术探索之旅吧！

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就透露着一种沉甸甸的专业感，没有花哨的图饰，只有清晰的书名和“按需印刷”的字样，这让我立刻意识到这是一本需要静下心来研读的书籍。我尤其好奇“数据库内核分析”这几个字，因为在日常使用数据库的过程中，我们更多关注的是SQL语句的编写、索引的优化、事务的管理，但对于数据库内部是如何运作的，是如何存储数据、处理查询，是如何在高并发下保持稳定运行的，这些底层原理一直是我比较模糊的领域。这本书的出现，就像打开了一扇通往数据库“心脏”的大门，让我充满了探索的欲望。我期待它能深入浅出地讲解PostgreSQL复杂的内部机制，比如它的存储引擎，ACID特性是如何实现的，MVCC（多版本并发控制）的精妙之处，以及查询优化器的决策过程。我知道这是一个非常庞大和深奥的课题，但如果这本书能把我从一个只懂“用”的数据库用户，变成一个稍微理解“怎么用”以及“为什么这么用”的进阶者，那将是非常宝贵的收获。我希望作者能够用清晰的逻辑和恰当的示例，引导我逐步理解这些复杂的概念，即使有一些部分需要反复阅读和思考，我也愿意投入时间和精力。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，在IT这个日新月异的行业里，对基础技术的深入理解，就像是在建造摩天大楼时打下牢固的地基。而数据库，无疑是构建现代信息系统的基石之一。PostgreSQL作为一款开源且功能强大的关系型数据库，其在业界的地位不言而喻。然而，很多时候我们停留在应用层面，能够熟练地使用SQL，能够优化查询语句，但对于其背后的原理却知之甚少。这本书《PostgreSQL数据库内核分析》正是瞄准了这个痛点。它不仅仅是一本介绍PostgreSQL使用技巧的书籍，更是着眼于其“内核”层面，这让我非常感兴趣。我希望这本书能够揭示PostgreSQL是如何处理数据存储、索引构建、查询执行、事务管理等核心功能的。例如，它是如何管理内存的？它是如何处理并发访问的？它的WAL（Write-Ahead Logging）机制是如何保证数据一致性和可恢复性的？这些问题的答案，对于提升数据库性能、解决疑难杂症、甚至进行二次开发都至关重要。我相信，通过深入剖析内核，我能够对PostgreSQL有更深刻的认识，从而在实际工作中更加得心应手，也能更好地理解和选择适合自己业务场景的数据库解决方案。

评分☆☆☆☆☆

当我在网上看到这本书的标题，特别是“按需印刷”这个关键词，就有一种莫名的亲切感。这说明它可能是一本经过市场验证，或者说，是那些真正需要它的人的“刚需”书籍。而“PostgreSQL数据库内核分析”这样的主题，恰恰是我一直想要深入了解的。作为一个在互联网行业摸爬滚打多年的从业者，我深知数据库的重要性，而PostgreSQL凭借其开源、稳定、功能强大等特点，越来越受到广泛的青睐。但是，很多时候我们只是停留在SQL层面，对于数据库底层是如何工作的，如何高效地管理和检索海量数据，如何在复杂的并发环境中保持数据的一致性和可靠性，这些“幕后故事”却知之甚少。我非常期待这本书能够像一本精心绘制的地图，带领我深入PostgreSQL的内部世界，去探索它的存储结构、内存管理、查询执行计划的生成过程、事务的提交与回滚机制，以及它的并发控制策略等等。我相信，通过这本书的讲解，我能够打破对数据库的“黑箱”认知，从根本上理解数据库的运作原理，从而在实际工作中能够做出更优化的决策，解决更深层次的问题，甚至能够为数据库的性能调优提供理论支持。

评分☆☆☆☆☆

我对数据库技术一直抱有浓厚的兴趣，尤其对 PostgreSQL 这样功能丰富且开源的系统。在日常工作中，我们常常会遇到各种数据库性能瓶颈或者复杂查询的问题，而很多时候，仅仅依靠表面上的 SQL 优化往往不够深入。正是基于这种思考，我毫不犹豫地选择了《PostgreSQL数据库内核分析》这本图书。我非常好奇这本书将会如何剖析 PostgreSQL 的内部运作机制。例如，它在数据存储方面是如何实现的？B-tree 索引是如何构建和维护的？查询是如何被解析、规划，最终生成执行计划的？事务的 ACID 特性又是如何通过具体的机制来保障的？我希望这本书能够用清晰的语言和详实的案例，带领我一步步揭开 PostgreSQL 神秘的“内核”面纱，让我从一个使用者转变为一个更能理解其精髓的开发者。我相信，一旦我对数据库的底层原理有了更深刻的理解，我将能够更有效地进行性能调优，解决棘手的技术难题，甚至能够为整个系统的架构设计提供更坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一个长期与数据库打交道的人，我一直在寻找一本能够让我对 PostgreSQL 有更深层次理解的书籍。市面上关于 PostgreSQL 的书籍很多，但大多停留在 SQL 语法、常用命令或者基本的优化技巧层面。而《PostgreSQL数据库内核分析》这个书名，立刻吸引了我，因为它触及了数据库最核心的部分——内核。我渴望了解 PostgreSQL 究竟是如何工作的，它的内部结构是怎样的，又是如何实现那些我们习以为常的功能的。例如，它的内存管理策略是什么？它是如何处理磁盘 I/O 的？它的事务隔离级别是如何实现的？它的查询重写和优化器又是如何工作的？我相信，这本书不仅仅是知识的传递，更是思维的启迪。通过深入了解内核，我希望能摆脱对数据库的“黑盒”依赖，能够更准确地诊断问题，更有效地进行性能调优，甚至能更深刻地理解为什么某些操作会带来性能上的差异。我期待这本书能提供清晰的图示和深入的原理分析，让我能够真正地“看到” PostgreSQL 的灵魂。