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彭智勇，彭煜瑋 著

圖書標籤:

• PostgreSQL
• 數據庫
• 內核
• 分析
• 計算機
• 互聯網
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• 技術
• 書籍
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店鋪： 互動創新圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111359050

商品編碼：27414322630

齣版時間：2012-01-01

頁數：446

書名：	PostgreSQL數據庫內核分析[按需印刷]|198803
圖書定價：	79元
圖書作者：	彭智勇;彭煜瑋
齣版社：	機械工業齣版社
齣版日期：	2012/1/1 0:00:00
ISBN號：	9787111359050
開本：	16開
頁數：	446
版次：	1-1

內容簡介

PostgreSQL是目前廣泛應用的開源數據庫管理係統。本書從PostgreSQL數據庫的源代碼入手，深入分析瞭該數據庫管理係統的底層實現細節，揭示瞭數據庫運行的基本原理。本書的主要內容包括：PostgreSQL數據庫的體係結構、 存儲管理、索引機製、查詢編譯、查詢執行、並發控製機製以及安全等。每個主題都引用瞭大量的數據結構、圖錶等進行說明，使讀者對實現過程和機理一目瞭然。 《PostgreSQL數據庫內核分析》適閤從事數據庫領域相關研究的技術人員、高等院校相關專業高年級本科生或研究生閱讀，有助於讀者進行數據庫的高級開發、基於PostgreSQL定製滿足需求的數據庫係統，或者在數據庫內核中實現並驗證數據庫新技術。

目錄

《PostgreSQL數據庫內核分析》 前 言 第1章 PostgreSQL係統概述/1 1.1 PostgreSQL簡介及發展曆程/1 1.2 PostgreSQL的特性/2 1.3 PostgreSQL的應用/3 1.4 PostgreSQL代碼結構/3 1.5 安裝PostgreSQL/4 1.6 PostgreSQL數據庫命令/5 第2章 PostgreSQL的體係結構/7 2.1 係統錶/8 2.1.1 主要係統錶功能及依賴關係/8 2.1.2 係統視圖/14 2.2 數據集簇/15 2.2.1 initdb的使用/17 2.2.2 postgres.bki/17 2.2.3 initdb的執行過程/19 2.2.4 係統數據庫/20 2.3 PostgreSQL進程結構/21 2.4 守護進程Postmaster/22 2.4.1 初始化內存上下文/23 2.4.2 配置參數/23 2.4.3 創建監聽套接字/28 2.4.4 注冊信號處理函數/29 2.4.5 輔助進程啓動/31 2.4.6 裝載客戶端認證文件/32 2.4.7 循環等待客戶連接請求/33 2.5 輔助進程/34 2.5.1 SysLogger係統日誌進程/34 2.5.2 BgWriter後颱寫進程/36 2.5.3 WalWriter預寫式日誌寫進程/38 2.5.4 PgArch預寫式日誌歸檔進程/40 2.5.5 AutoVacuum係統自動清理進程/41 2.5.6 PgStat統計數據收集進程/44 2.6 服務進程Postgres/47 2.6.1 初始化內存環境/48 2.6.2 配置運行參數和處理客戶端傳遞的GUC參數/48 2.6.3 設置信號處理和信號屏蔽/48 2.6.4 初始化Postgres的運行環境/49 2.6.5 創建內存上下文並設置查詢取消跳躍點/50 2.6.6 循環等待處理查詢/50 2.6.7 簡單查詢的執行流程/52 2.7 小結/53 第3章 存儲管理/54 3.1 存儲管理器的體係結構/54 3.2 外存管理/57 3.2.1 錶和元組的組織方式/58 3.2.2 磁盤管理器/60 3.2.3 VFD機製/61 3.2.4 空閑空間映射錶/64 3.2.5 可見性映射錶/69 3.2.6 大數據存儲/69 3.3 內存管理/76 3.3.1 內存上下文概述/77 3.3.2 高速緩存/84 3.3.3 緩衝池管理/94 3.3.4 IPC/102 3.4 錶操作與元組操作/106 3.4.1 錶操作/106 3.4.2 元組操作/112 3.5 VACUUM機製/115 3.5.1 VACUUM操作/115 3.5.2 Lazy VACUUM/116 3.5.3 Full VACUUM/118 3.6 ResourceOwner資源跟蹤/120 3.7 小結/122 第4章 索引/123 4.1 概述/123 4.1.1 索引方式/124 4.1.2 索引類型/125 4.1.3 索引相關係統錶/125 4.1.4 索引的操作函數/129 4.2 B-Tree索引/131 4.2.1 B-Tree索引的組織結構/132 4.2.2 B-Tree索引的操作/135 4.3 Hash索引/146 4.3.1 Hash索引的組織結構/147 4.3.2 Hash索引的實現/153 4.4 GiST索引/161 4.4.1 GiST的擴展性/161 4.4.2 GiST索引的組織結構/162 4.4.3 GiST索引的實現/163 4.4.4 GiST索引實例/166 4.5 GIN索引/168 4.5.1 GIN索引的擴展性/168 4.5.2 GIN索引的組織結構/170 4.5.3 GIN索引的操作/172 4.6 TSearch2全文搜索/179 4.6.1 全文索引的創建/180 4.6.2 全文索引的查詢/184 4.6.3 查詢結果處理/185 4.7 小結/186 第5章 查詢編譯/187 5.1 概述/187 5.2 查詢分析/188 5.2.1 Lex和Yacc簡介/189 5.2.2 詞法和語法分析/193 5.2.3 語義分析/208 5.3 查詢重寫/218 5.3.1 規則係統/219 5.3.2 查詢重寫的處理操作/224 5.4 查詢規劃/228 5.4.1 總體處理流程/229 5.4.2 預處理/237 5.4.3 生成路徑/240 5.4.4 生成可優化的MIN/MAX聚集計劃/253 5.4.5 生成普通計劃/254 5.4.6 生成完整計劃/257 5.4.7 整理計劃樹/259 5.4.8 實例分析/260 5.5 代價估計/266 5.5.1 代價估算公式/267 5.5.2 選擇度/268 5.5.3 單個錶的掃描代價/268 5.5.4 兩個錶的連接代價/268 5.6 PostgreSQL中的遺傳算法/268 5.6.1 個體編碼方式及種群初始化/269 5.6.2 適應值/270 5.6.3 父體選擇策略/270 5.6.4 雜交算子/270 5.6.5 變異算子/275 5.6.6 終止條件/275 5.6.7 基於排列生成路徑/276 5.6.8 實例分析/276 5.7 小結/280 第6章 查詢執行/282 6.1 查詢執行策略/283 6.1.1 可優化語句和數據定義語句/284 6.1.2 四種執行策略/284 6.1.3 策略選擇的實現/286 6.1.4 Portal執行的過程/288 6.2 數據定義語句執行/289 6.2.1 數據定義語句執行流程/289 6.2.2 執行實例/290 6.2.3 主要的功能處理器函數/293 6.3 可優化語句執行/293 6.3.1 物理代數與處理模型/294 6.3.2 物理操作符的數據結構/295 6.3.3 執行器的運行/297 6.3.4 執行實例/301 6.4 計劃節點/303 6.4.1 控製節點/304 6.4.2 掃描節點/310 6.4.3 物化節點/319 6.4.4 連接節點/328 6.5 其他子功能介紹/334 6.5.1 元組操作/334 6.5.2 錶達式計算/337 6.5.3 投影操作/340 6.6 小結/342 第7章 事務處理與並發控製/343 7.1 事務係統簡介/343 7.2 事務係統的上層/344 7.2.1 事務塊狀態/345 7.2.2 事務塊操作/346 7.3 事務係統的底層/348 7.3.1 事務狀態/348 7.3.2 事務操作函數/350 7.3.3 簡單查詢事務執行過程實例/352 7.4 事務保存點和子事務/353 7.4.1 保存點實現原理/353 7.4.2 子事務/353 7.5 兩階段提交/354 7.5.1 預提交階段/354 7.5.2 全局提交階段/355 7.6 PostgreSQL的並發控製/355 7.7 PostgreSQL中的三種鎖/357 7.7.1 SpinLock/357 7.7.2 LWLock/358 7.7.3 RegularLock/360 7.8 鎖管理機製/368 7.8.1 錶粒度的鎖操作/368 7.8.2 頁粒度的鎖操作/369 7.8.3 元組粒度的鎖操作/369 7.8.4 事務粒度的鎖操作/369 7.8.5 一般對象的鎖操作/369 7.9 死鎖處理機製/370 7.9.1 死鎖處理相關數據結構/371 7.9.2 死鎖處理相關操作/372 7.10 多版本並發控製/373 7.10.1 MVCC相關數據結構/373 7.10.2 MVCC相關操作/375 7.10.3 MVCC與快照/379 7.11 日誌管理/380 7.11.1 SLRU緩衝池/381 7.11.2 CLOG日誌管理器/386 7.11.3 SUBTRANS日誌管理器/390 7.11.4 MULTIXACT日誌管理器/392 7.11.5 XLOG日誌管理器/394 7.11.6 日誌管理器總結/402 7.12 小結/403 第8章 數據庫安全/404 8.1 PostgreSQL安全簡介/404 8.2 用戶標識和認證/405 8.2.1 客戶端配置文件/406 8.2.2 認證方法/408 8.2.3 客戶端認證/410 8.3 基於角色的權限管理/413 8.3.1 用戶和角色/413 8.3.2 角色相關的係統錶/415 8.3.3 角色管理/416 8.4 對象訪問控製/426 8.4.1 訪問控製列錶/426 8.4.2 對象權限管理/428 8.4.3 對象權限檢查/432 8.5 小結/433 附錄A 用Eclipse開發和調試PostgreSQL/434

深入探究 PostgreSQL 數據庫的精髓：一份全麵的內核剖析 PostgreSQL，這個享譽盛名的開源關係型數據庫管理係統，以其卓越的穩定性、強大的功能集和高度的可擴展性，在全球範圍內贏得瞭廣泛贊譽。從初創公司到大型企業，從Web應用程序到數據倉庫，PostgreSQL 已經成為無數開發者和係統管理員的首選。然而，要真正駕馭 PostgreSQL 的力量，理解其底層運作機製至關重要。本書正是為此而生，旨在為讀者提供一次深度、全麵的 PostgreSQL 數據庫內核之旅，揭示其架構設計、核心組件、關鍵算法以及高效實現。 本書的編寫目標非常明確：深入剖析 PostgreSQL 的內核，而非僅僅停留在API或SQL層麵。 我們將帶領您穿梭於源代碼的海洋，探尋那些支撐起數據庫強大功能的基石。這不僅僅是一本枯燥的技術手冊，更是一次對復雜係統設計智慧的探索，一次對性能優化奧秘的揭示。 本書內容梗概： 第一部分：PostgreSQL 架構與概覽 PostgreSQL 體係結構總覽： 從宏觀層麵，我們將描繪 PostgreSQL 的整體架構，包括其進程模型（如主進程、後端進程、WAL writer、Checkpointer 等）、內存結構（如共享內存、進程局部內存）以及數據存儲的基本單元。理解這些基礎概念，是後續深入分析的前提。 內存管理策略： 深入探討 PostgreSQL 的內存管理機製，包括共享緩衝池（Buffer Cache）的設計與管理、WAL（Write-Ahead Logging）緩衝、排序緩衝以及查詢執行過程中所需的臨時內存分配。我們將分析這些內存區域如何被高效利用，以及可能存在的性能瓶頸。 數據存儲模型： 剖析 PostgreSQL 的存儲模型，包括錶、索引、錶空間、數據庫等概念的底層實現。我們將詳細介紹頁麵（Page）的結構，元組（Tuple）的存儲方式，以及錶數據和索引數據的組織形式。 第二部分：核心組件深度解析 查詢處理流程： 這是本書的核心內容之一。我們將逐步解析一個SQL查詢從接收到執行的完整生命周期。這包括： 解析（Parsing）： SQL語句如何被解析成抽象語法樹（AST）。 重寫（Rewriting）： 視圖、規則等如何被應用，將原始查詢轉化為可執行計劃。 規劃（Planning）： 優化器如何分析查詢，生成多種執行計劃，並選擇最優的一個。我們將深入探討查詢規劃器的各個階段，包括統計信息收集、代價估算、搜索算法等。 執行（Execution）： 查詢計劃如何被轉化為實際的低級操作，並在數據庫引擎中執行。我們將分析各種執行節點（如SeqScan, IndexScan, Hash Join, Merge Join, Sort 等）的內部工作原理。 存儲引擎（Storage Engine）： 詳細闡述 PostgreSQL 的堆錶（Heap Table）存儲機製，包括元組的插入、更新、刪除是如何處理的，MVCC（Multi-Version Concurrency Control）是如何實現的，以及 TOAST（The Oversized-Attribute Storage Technique）是如何用於處理大對象數據的。 索引機製： 深入分析 PostgreSQL 支持的各種索引類型（如B-tree, Hash, GiST, GIN, SP-GiST, BRIN）。我們將重點講解B-tree索引的內部結構、插入/刪除/查找算法，並探討其他索引類型適用的場景及其實現原理。 事務管理與並發控製（MVCC）： 這是 PostgreSQL 的一大亮點。我們將詳細解析 MVCC 的工作原理，包括事務ID (XID) 的分配與管理、快照（Snapshot）的生成與使用、可見性判斷（Visibility Check）以及VACUUM（清理無效元組）和AUTOVACUUM 的重要性與實現。 WAL（Write-Ahead Logging）機製： 深入講解 WAL 的作用，它如何保證數據的持久性與一緻性。我們將分析 WAL 記錄的生成、寫入、同步以及恢復過程。這對於理解 PostgreSQL 的崩潰恢復能力至關重要。 後颱進程詳解： 除瞭主進程和後端進程，PostgreSQL 還依賴於眾多後颱進程來執行各種維護和管理任務。我們將逐一分析這些關鍵進程，如WAL Writer、Checkpointer、Background Writer、Autovacuum Launcher/Workers、Archiver、Logger 等，理解它們各自的職責與協作方式。 第三部分：高級主題與性能優化 鎖機製（Locking）： 探討 PostgreSQL 的鎖機製，包括錶鎖、行鎖、意嚮鎖等，以及它們如何實現並發控製和防止衝突。我們將分析死鎖的産生機製與檢測方法。 復製（Replication）： 介紹 PostgreSQL 的復製機製，包括流復製（Streaming Replication）和邏輯復製（Logical Replication）的原理與實現。理解這些機製對於構建高可用和可伸縮的數據庫集群至關重要。 擴展性（Extensibility）： PostgreSQL 以其強大的擴展性而聞名。我們將探討如何通過創建自定義函數、運算符、數據類型、索引方法以及存儲過程來擴展數據庫的功能。 性能調優實踐： 基於對內核的深入理解，本書將提供實用的性能調優建議。我們將分析常見的性能瓶頸，並探討如何通過調整配置參數、優化查詢、閤理設計索引以及使用工具來提升數據庫性能。 崩潰恢復： 詳細闡述 PostgreSQL 在發生硬件故障或軟件崩潰後的恢復過程，重點分析 WAL 日誌在恢復中的作用。 本書的目標讀者： 本書適閤所有希望深入理解 PostgreSQL 數據庫工作原理的開發者、數據庫管理員、係統工程師以及對數據庫內核技術感興趣的計算機科學專業學生。如果您已經掌握瞭 PostgreSQL 的基本使用，並希望提升對數據庫的掌控力，或者在解決復雜的性能問題時感到力不從心，那麼本書將是您的理想選擇。 學習本書的價值： 深刻理解 PostgreSQL 的內部運作： 擺脫“黑箱”思維，真正理解數據庫在做什麼。 高效解決性能問題： 瞭解瓶頸根源，精準施策，而非盲目調參。 更好地設計和優化數據庫： 基於對內核的認識，做齣更優的設計決策。 掌握高級數據庫管理技巧： 深入理解復製、擴展性等高級特性。 提升技術深度和廣度： 為您在數據庫領域的發展打下堅實的基礎。 本書將理論與實踐相結閤，通過詳細的解釋、清晰的圖示以及對核心代碼邏輯的剖析，引導讀者逐步揭開 PostgreSQL 內核的神秘麵紗。準備好迎接這場激動人心的技術探索之旅吧！

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就透露著一種沉甸甸的專業感，沒有花哨的圖飾，隻有清晰的書名和“按需印刷”的字樣，這讓我立刻意識到這是一本需要靜下心來研讀的書籍。我尤其好奇“數據庫內核分析”這幾個字，因為在日常使用數據庫的過程中，我們更多關注的是SQL語句的編寫、索引的優化、事務的管理，但對於數據庫內部是如何運作的，是如何存儲數據、處理查詢，是如何在高並發下保持穩定運行的，這些底層原理一直是我比較模糊的領域。這本書的齣現，就像打開瞭一扇通往數據庫“心髒”的大門，讓我充滿瞭探索的欲望。我期待它能深入淺齣地講解PostgreSQL復雜的內部機製，比如它的存儲引擎，ACID特性是如何實現的，MVCC（多版本並發控製）的精妙之處，以及查詢優化器的決策過程。我知道這是一個非常龐大和深奧的課題，但如果這本書能把我從一個隻懂“用”的數據庫用戶，變成一個稍微理解“怎麼用”以及“為什麼這麼用”的進階者，那將是非常寶貴的收獲。我希望作者能夠用清晰的邏輯和恰當的示例，引導我逐步理解這些復雜的概念，即使有一些部分需要反復閱讀和思考，我也願意投入時間和精力。

評分☆☆☆☆☆

當我在網上看到這本書的標題，特彆是“按需印刷”這個關鍵詞，就有一種莫名的親切感。這說明它可能是一本經過市場驗證，或者說，是那些真正需要它的人的“剛需”書籍。而“PostgreSQL數據庫內核分析”這樣的主題，恰恰是我一直想要深入瞭解的。作為一個在互聯網行業摸爬滾打多年的從業者，我深知數據庫的重要性，而PostgreSQL憑藉其開源、穩定、功能強大等特點，越來越受到廣泛的青睞。但是，很多時候我們隻是停留在SQL層麵，對於數據庫底層是如何工作的，如何高效地管理和檢索海量數據，如何在復雜的並發環境中保持數據的一緻性和可靠性，這些“幕後故事”卻知之甚少。我非常期待這本書能夠像一本精心繪製的地圖，帶領我深入PostgreSQL的內部世界，去探索它的存儲結構、內存管理、查詢執行計劃的生成過程、事務的提交與迴滾機製，以及它的並發控製策略等等。我相信，通過這本書的講解，我能夠打破對數據庫的“黑箱”認知，從根本上理解數據庫的運作原理，從而在實際工作中能夠做齣更優化的決策，解決更深層次的問題，甚至能夠為數據庫的性能調優提供理論支持。

評分☆☆☆☆☆

作為一個長期與數據庫打交道的人，我一直在尋找一本能夠讓我對 PostgreSQL 有更深層次理解的書籍。市麵上關於 PostgreSQL 的書籍很多，但大多停留在 SQL 語法、常用命令或者基本的優化技巧層麵。而《PostgreSQL數據庫內核分析》這個書名，立刻吸引瞭我，因為它觸及瞭數據庫最核心的部分——內核。我渴望瞭解 PostgreSQL 究竟是如何工作的，它的內部結構是怎樣的，又是如何實現那些我們習以為常的功能的。例如，它的內存管理策略是什麼？它是如何處理磁盤 I/O 的？它的事務隔離級彆是如何實現的？它的查詢重寫和優化器又是如何工作的？我相信，這本書不僅僅是知識的傳遞，更是思維的啓迪。通過深入瞭解內核，我希望能擺脫對數據庫的“黑盒”依賴，能夠更準確地診斷問題，更有效地進行性能調優，甚至能更深刻地理解為什麼某些操作會帶來性能上的差異。我期待這本書能提供清晰的圖示和深入的原理分析，讓我能夠真正地“看到” PostgreSQL 的靈魂。

評分☆☆☆☆☆

我對數據庫技術一直抱有濃厚的興趣，尤其對 PostgreSQL 這樣功能豐富且開源的係統。在日常工作中，我們常常會遇到各種數據庫性能瓶頸或者復雜查詢的問題，而很多時候，僅僅依靠錶麵上的 SQL 優化往往不夠深入。正是基於這種思考，我毫不猶豫地選擇瞭《PostgreSQL數據庫內核分析》這本圖書。我非常好奇這本書將會如何剖析 PostgreSQL 的內部運作機製。例如，它在數據存儲方麵是如何實現的？B-tree 索引是如何構建和維護的？查詢是如何被解析、規劃，最終生成執行計劃的？事務的 ACID 特性又是如何通過具體的機製來保障的？我希望這本書能夠用清晰的語言和詳實的案例，帶領我一步步揭開 PostgreSQL 神秘的“內核”麵紗，讓我從一個使用者轉變為一個更能理解其精髓的開發者。我相信，一旦我對數據庫的底層原理有瞭更深刻的理解，我將能夠更有效地進行性能調優，解決棘手的技術難題，甚至能夠為整個係統的架構設計提供更堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，在IT這個日新月異的行業裏，對基礎技術的深入理解，就像是在建造摩天大樓時打下牢固的地基。而數據庫，無疑是構建現代信息係統的基石之一。PostgreSQL作為一款開源且功能強大的關係型數據庫，其在業界的地位不言而喻。然而，很多時候我們停留在應用層麵，能夠熟練地使用SQL，能夠優化查詢語句，但對於其背後的原理卻知之甚少。這本書《PostgreSQL數據庫內核分析》正是瞄準瞭這個痛點。它不僅僅是一本介紹PostgreSQL使用技巧的書籍，更是著眼於其“內核”層麵，這讓我非常感興趣。我希望這本書能夠揭示PostgreSQL是如何處理數據存儲、索引構建、查詢執行、事務管理等核心功能的。例如，它是如何管理內存的？它是如何處理並發訪問的？它的WAL（Write-Ahead Logging）機製是如何保證數據一緻性和可恢復性的？這些問題的答案，對於提升數據庫性能、解決疑難雜癥、甚至進行二次開發都至關重要。我相信，通過深入剖析內核，我能夠對PostgreSQL有更深刻的認識，從而在實際工作中更加得心應手，也能更好地理解和選擇適閤自己業務場景的數據庫解決方案。