Poradnik PostgreSQL

1.  Wprowadzenie

Wprowadzenie do PostgreSQL

Większość deweloperów zapytana o różne rozwiązania bazodanowe najprawdopodobniej wymieni dwa najpopularniejsze i najbardziej efektywne. Będą to MySQL oraz PostgreSQL, dokładniej opisany w tym dokumencie. Dyskusja o różnicach i zaletach obu systemów bazodanowych może zamienić się w długą debatę, jednak należy zwrócić uwagę, że PostgreSQL jest bardziej związany z relacyjnym modelem przechowywania i dostępu do danych. Wydawało by się że standardowa funkcjonalność jak FOREIGN KEY powinna być zapewniona w każdym systemie SQL i tak jest, ale MySQL doczekał się jej dopiero w wersji 5.0. Niezależnie od zapewnianej funkcjonalności i zalet obu rozwiązań, w tym poradniku znajdują się jedynie porady dotyczące PostgreSQL, będą one z pewnością cennym źródłem informacji dla każdego posługującego się tym systemem bazodanowym. Pierwszym krokiem jest oczywiście instalacja, w Gentoo sprowadza się ona do wykonania polecenia emerge. W kolejnych rozdziałach zostanie opisany proces instalacji oraz podstawowej konfiguracji.

Instalacja PostgreSQL

Pierwszym krokiem jaki należy wykonać jest instalacja pakietu PostgreSQL. Wpierw najlepiej jednak wykonać następujące polecenie, by przekonać się że wszystkie opcje są właściwie ustawione:

# emerge -pv postgresql

These are the packages that I would merge, in order:

Calculating dependencies ...done!
[ebuild  N    ] dev-db/postgresql-8.0.4  -doc -kerberos +nls +pam +perl -pg-intdatetime +python
readline (-selinux) +ssl -tcl +xml +zlib 0 kB

Poniżej znajduje się lista opcji wraz z krótkimi opisami:

Po włączeniu odpowiednich flag, tak by odpowiednio dostosować konfigurację kompilacji PostgreSQL, czas na kolejny krok - instalację:

# emerge postgresql
(Komunikaty zostały skrócone)
>>> /usr/lib/libecpg.so.5 -> libecpg.so.5.0
>>> /usr/bin/postmaster -> postgres
 * Make sure the postgres user in /etc/passwd has an account setup with /bin/bash as the shell
 *
 * Execute the following command
 * emerge --config =postgresql-8.0.4
 * to setup the initial database environment.
 *
>>> Regenerating /etc/ld.so.cache...
>>> dev-db/postgresql-8.0.4 merged.

Jak pokazano na wydruku, po poprawnej kompilacji i instalacji PostgreSQL należy jeszcze wykonać dodatkowe czynności przygotowujące bazę danych do pracy. W kolejnym rozdziale zostanie opisany proces konfiguracji.

2.  Konfiguracja PostgreSQL

Stworzenie bazowego środowiska dla bazy danych

Po zakończonej sukcesem instalacji ebuild informuje nas o potrzebie stworzenia środowiska bazowego, tak by móc uruchomić usługę. Jednak przed wykonaniem podanego polecenia należy jeszcze zająć się jedną sprawą. W przeciwieństwie do MySQL, w przypadku PostgreSQL hasło administratora jest takie samo jak użytkownika w systemie. Jest on tworzony przez ebuild, ale jego hasło nie zostaje ustawione. Tak więc przed by móc rozpocząć właściwą konfigurację musimy ustawić hasło dla użytkownika postgres:

# passwd postgres
New UNIX password:
Retype new UNIX password:
passwd: password updated successfully

Po ustawieniu odpowiedniego hasła można przystąpić do stworzenia podstawowego środowiska PostgreSQL:

# emerge --config =postgresql-8.0.4


Configuring pkg...

 * Creating the data directory ...
 * Initializing the database ...
The files belonging to this database system will be owned by user "postgres".
This user must also own the server process.

The database cluster will be initialized with locale C.

fixing permissions on existing directory /var/lib/postgresql/data ... ok
creating directory /var/lib/postgresql/data/global ... ok
creating directory /var/lib/postgresql/data/pg_xlog ... ok
creating directory /var/lib/postgresql/data/pg_xlog/archive_status ... ok
creating directory /var/lib/postgresql/data/pg_clog ... ok
creating directory /var/lib/postgresql/data/pg_subtrans ... ok
creating directory /var/lib/postgresql/data/base ... ok
creating directory /var/lib/postgresql/data/base/1 ... ok
creating directory /var/lib/postgresql/data/pg_tblspc ... ok
selecting default max_connections ... 100
selecting default shared_buffers ... 1000
creating configuration files ... ok
creating template1 database in /var/lib/postgresql/data/base/1 ... ok
initializing pg_shadow ... ok
enabling unlimited row size for system tables ... ok
initializing pg_depend ... ok
creating system views ... ok
loading pg_description ... ok
creating conversions ... ok
setting privileges on built-in objects ... ok
creating information schema ... ok
vacuuming database template1 ... ok
copying template1 to template0 ... ok

WARNING: enabling "trust" authentication for local connections
You can change this by editing pg_hba.conf or using the -A option the
next time you run initdb.

Success. You can now start the database server using:

    /usr/bin/postmaster -D /var/lib/postgresql/data
or
    /usr/bin/pg_ctl -D /var/lib/postgresql/data -l logfile start

 *
 * You can use /etc/init.d/postgresql script to run PostgreSQL instead of pg_ctl.
 *

Po wykonaniu polecenia, podstawowe środowisko, tabele i pliki konfiguracyjne zostały utworzone. W kolejnej sekcji dowiemy się w jak sprawdzić poprawność instalacji oraz poznamy sposoby kontroli dostępu do bazy danych przez użytkowników.

Konfiguracja PostgreSQL

Po stworzeniu bazowego środowiska najlepiej sprawdzić czy wszystkie czynności zostały prawidłowo wykonanie. Sprawdźmy więc czy start usługi zakończy się sukcesem:

# /etc/init.d/postgresql start
* Starting PostgreSQL ...                                          [ ok ]

Po poprawnym starcie usługi dobrym pomysłem jest jej dodanie do domyślnego poziomu startowego, co spowoduje uruchomienie systemu bazodanowego w czasie startu systemu:

# rc-update add postgresql default
* postgresql added to runlevel default

Kolejnym krokiem po uruchomieniu demona PostgreSQL jest przetestowanie samego systemu bazodanowego. Na początek skorzystamy z polecenia createdb, by utworzyć testową bazę danych. Użyjemy opcji -U tak by ustawić użytkownika (domyślnie jest to ten aktualnie zalogowany) oraz -W by wymusić interaktywne podanie stworzonego wcześniej hasła. Ostatnim parametrem jest nazwa bazy danych, którą chcemy utworzyć:

$ createdb -U postgres -W test
Password:
CREATE DATABASE

Testowa baza danych została utworzona, można teraz zadać kilka podstawowych zapytań. Kolejnym krokiem weryfikującym poprawność instalacji, będzie jej usunięcie, używamy polecenia dropdb. Nową, właściwą bazę danych utworzymy później:

$ dropdb -U postgres -W test
Password:
DROP DATABASE

Domyślna, po wykonaniu wszystkich powyższych czynności, konfiguracja zezwala jedynie użytkownikowi postgres na wydawanie poleceń. Nie jest to jednak zbyt wygodne, szczególnie w środowisku wieloużytkowym. W kolejnej sekcji zajmiemy się stworzeniem oraz ustawieniami kont użytkowników.

Tworzenie kont użytkowników

Jak wcześniej wspomniano, konieczność używania użytkownika postgres by połączyć się z bazą danych jest trochę uciążliwa, szczególnie w środowisku wieloużytkowym. W większości przypadków skorzystać z serwera będzie chciało co najmniej kilku użytkowników, dodatkowo posiadających różne uprawnienia. By zaradzić temu problemowi można skorzystać z polecenia createuser lub wydać serię zapytań SQL. Warto jednak skorzystać z tej pierwszej możliwości jako że jest o wiele bardziej elastyczna z punktu widzenia administratora. Zaczniemy od stworzenia dwóch użytkowników, administratora mogącego dodawać kolejnych użytkowników i zarządzać bazą danych oraz zwykłego użytkownika:

(nazwę chris można zamienić dowolnym innym identyfikatorem)
$ createuser -a -d -P -E -U postgres -W chris
Enter password for new user:
Enter it again:
Password:
CREATE USER

Po wykonaniu powyższych poleceń stworzony został użytkownik posiadający uprawnienia administratora. Flaga -a oznacza, że może on dodawać kolejnych użytkowników, -d nadaje mu natomiast uprawnienia do tworzenia nowych baz danych. Korzystając z opcji -P można interaktywnie wprowadzić hasło dla tworzonego konta, natomiast dzięki fladze -E hasło zostanie zaszyfrowane, aby zwiększyć bezpieczeństwo. Po utworzeniu konta administratora nadszedł czas by je przetestować i stworzyć nowe konto dla zwykłego użytkownika:

(Zamień chris wcześniej użytym identyfikatorem)
$ createuser -A -D -P -E -U chris -W testowy
Enter password for new user:
Enter it again:
Password:
CREATE USER

Sukces! Po wykonaniu powyższego polecenia został stworzony zwykły użytkownik. Przetestowaliśmy także uprawnienia superużytkownika. Flagi -A i -D mają odwrotne znaczenie niż odpowiednio -a oraz -d, w zamian uniemożliwiając tworzenie kolejnych użytkowników i baz danych. Skoro dostęp od serwera bazodanowego ma już większe grono użytkowników i stworzyliśmy mu bazę danych do pracy, pora nauczyć się czegoś o tej pracy.

3.  Używanie PostgreSQL

Konfiguracja praw dostępu

Po wykonaniu wszystkich czynności opisanych do tej pory, system zawiera użytkownika z uprawnieniami do tworzenia nowych użytkowników i baz danych, domyślnego superużytkownika, który nie posiada żadnych ograniczeń oraz jednego zwykłego użytkownika mogącego tylko połączyć się z serwerem bazodanowym. Normalnie użytkownicy powinni mieć nie tylko dostęp do samego serwera, ale także do poszczególnych baz danych, gdzie mogę modyfikować ich zawartość dodając i usuwając dane. By użytkownik testowy miał takie możliwości, należy wpierw odpowiednio skonfigurować odpowiednie prawa. Jest to bardzo proste dzięki poleceniu createdb oraz fladze -O. Rozpoczniemy od stworzenia nowej bazy danych MojaBD, której właścicielem będzie użytkownik testowy:

$ createdb -O testowy -U chris -W MojaBD
Password:
CREATE DATABASE

Skoro stworzyliśmy już nową bazę danych o nazwie MojaBD, umożliwiając użytkownikowi testowy swobodny dostęp do niej to nadeszła najwyższa pora, aby sprawdzić czy wszystko zostało poprawnie wykonanie. By zalogować się do bazy danych wystarczy użyć programu psql, który umożliwia dostęp z poziomu linii poleceń. Można to zrobić postępując zgodnie z instrukcjami znajdującymi się na poniższym listingu:

$ psql -U testowy -W MojaBD
Password:
Welcome to psql 8.0.4, the PostgreSQL interactive terminal.

Type:  \copyright for distribution terms
       \h for help with SQL commands
       \? for help with psql commands
       \g or terminate with semicolon to execute query
       \q to quit

MojaBD=>

Teraz testowy jest zalogowany do bazy danych i może rozpocząć wydawanie kolejnych poleceń. By zapoznać się z podstawowymi funkcjami udostępnianymi przez PostgreSQL w kolejnym rozdziale przyjrzymy się kilku podstawowym poleceniom klienta psql oraz SQL.

Podstawowe polecenia PostgreSQL i zapytania SQL

Dla tych wszystkich, którzy poznali już MySQL jest to z pewnością bardzo ważna część poradnika. Znajdują się tutaj nie tylko wyjaśnienia poszczególnych poleceń, ale także i ich odpowiedniki dla MySQL oraz różnice i unikalne właściwości charakterystyczne tylko dla PostgreSQL. Zacznijmy od podstawowych poleceń oferowanych przez klienta psql:

Z wyjątkiem polecenia \c[onnect], pozostałe zostaną lepiej opisane w kolejnych sekcjach tego dokumentu. Jak na razie stworzona baza danych MojaBD jest pusta, jednak by móc zacząć dodawać do niej dane należy wpierw stworzyć tabelę. W tym celu można użyć jednego z zapytań języka SQL - CREATE TABLE. Tabela będzie zawierać informacje na temat poszczególnych produktów i zawierać pola produkt_id, opis oraz cena:

MojaBD=> CREATE TABLE produkty (
MojaBD(>   produkt_id SERIAL,
MojaBD(>   opis TEXT,
MojaBD(>   cena DECIMAL
MojaBD(> );
NOTICE:  CREATE TABLE will create implicit sequence "produkty_produkt_id_seq"
for serial column "produkty.produkt_id"
CREATE TABLE

Uwaga NOTICE jest nieszkodliwa, więc nie trzeba się szczególnie nią przejmować. Patrząc na wynik polecenia, szczególnie wpis CREATE TABLE sugeruje, że operacja zakończyła się sukcesem. Dla pewności jednak najlepiej sprawdzić, czy tabela została stworzona poprawnie używając polecenia \d:

MojaBD=> \d produkty
                                 Table "public.produkty"
   Column    |  Type   |                            Modifiers
-------------+---------+------------------------------------------------------------------
 produkt_id  | integer | not null default nextval('public.produkty_produkt_id_seq'::text)
 opis        | text    |
 cena        | numeric |

Po oglądnięciu powyższego listingu można łatwo stwierdzić czy wszystko zostało poprawnie wykonanie. Teraz skoro baza danych zawiera tabelę, należy zapełnić ją danymi. Kolejnej sekcja poradnika będzie właśnie tego dotyczyła.

Wprowadzanie danych do bazy danych

W tej części poradnika przyjrzymy się dwóm sposobom wprowadzania danych do nowo stworzonej tabeli. Najbardziej powszechną metodą jest użycie jednego z podstawowych poleceń SQL, INSERT:

INSERT INTO [nazwatabeli] (kolumna1,kolumna2,kolumna3) VALUES(wartość1,wartość2,wartość3)

nazwatabeli jest nazwą tabeli do której dane mają zostać dopisane, (kolumna1,kolumna2,kolumna3) pozwala na określenie poszczególnych kolumn, które mają zawierać wartości określone przez VALUES(wartość1,wartość2,wartość3). Kolejność jest tu istotna i tak wartość1 zostanie przypisana kolumnie kolumna1, wartość2 kolumnie kolumna2 itd. Ilość kolumn i wartości musi się zgadzać, w przeciwnym przypadku zostanie zgłoszony błąd. Przykładowe wywołanie może wyglądać w następujący sposób.

MojaBD=> INSERT INTO produkty (opis,cena) VALUES('produkt testowy', 12.00);
INSERT 17273 1

Ostatnia linia wymaga odrobiny wyjaśnień. W rezultacie wykonania zapytania insert zwrócony zostanie numer OID (Object Identifier) oraz numer wiersza do, którego dane zostały dopisane. OID nie będzie omówiony w ramach tego poradnika, szczegółowe informacje na ten temat zawiera podręcznik PostgreSQL (język angielski). Teraz postawmy się w sytuacji gdy musimy wprowadzić do tabeli dużą ilość produktów, wprowadzanie poszczególnych wierszy ręcznie może być bardzo czasochłonne. Na szczęście w takich przypadkach można posłużyć się poleceniem COPY, które umożliwia wprowadzenia danych z pliku lub standardowego wejścia. Załóżmy, że dane są zawarte w pliku tekstowym csv (comma separated values), który zawiera wszystkie potrzebne informacje: produkt_id, opis, cena. Przykładowy plik może wyglądać następująco:

2,ser,6.79
3,zupa,0.69
4,woda,1.79

Skorzystamy w tym przypadku z polecenia COPY, by przepisać dane z pliku do tabeli w bazie danych:

MojaBD=> COPY produkty FROM STDIN WITH DELIMITER AS ',';
Enter data to be copied followed by a newline.
End with a backslash and a period on a line by itself.
>> 2,ser,6.79
>> 3,zupa,0.69
>> 4,woda,1.79
>> \.

Niestety w tym przypadku po wykonaniu powyższego polecenia na wydruku nie zobaczymy podobnych informacji jak to miało miejsce w przypadku INSERT INTO. Więc w jaki sposób można się przekonać, że dane zostały rzeczywiście wprowadzone do tabeli? W kolejnej części poradnika można znaleźć odpowiedź na to pytanie.

Zapytania SQL w PostgreSQL

W tej części poradnika, będzie można znaleźć opis oraz przykłady użycia zapytania SQL SELECT. Podstawowa składnia wygląda następująco:

SELECT (kolumna1,kolumna2|*) FROM (tabela) [WHERE (warunki)]

Istnieją dwa sposoby na wybranie interesujących nas kolumn. Można albo użyć znaku * by wybrać wszystkie kolumny jakie zawiera dana tabela lub podać listę nazw poszczególnych kolumn. Szczególnie ta druga metoda jest bardzo interesująca, gdyż pozwala zawęzić ilość zwracanych danych, co jest szczególnie ważne w przypadku gdy mamy do czynienia z rozbudowaną strukturą tabeli. Pierwszym krokiem będzie wykorzystanie polecenia SELECT razem z *:

MojaBD=> SELECT * FROM produkty;
 produkt_id |  opis           | cena
------------+---------------- +-------
          1 | produkt testowy | 12.00
          2 | ser             |  6.79
          3 | zupa            |  0.69
          4 | woda            |  1.79
(4 rows)

Listing zawiera wszystkie wcześniej wprowadzone do tabeli dane. By zwiększyć czytelność najlepiej określić interesujące nas kolumny. Powiedzmy, że interesują nas jedynie cena i opis danego produktu, jego identyfikator w tym przypadku może zostać pominięty:

MojaBD=> SELECT opis,cena FROM produkty;
  opis           | cena
-----------------+-------
 produkt testowy | 12.00
 ser             |  6.79
 zupa            |  0.69
 woda            |  1.79
(4 rows)

Po zmodyfikowaniu zapytania na wydruku widzimy jedynie cenę i nazwę produktów, co pozwala skupić się jedynie na ważnych informacjach. Kolejnym krokiem będzie zawężenie informacji tylko do tych produktów, których cena jest wyższa niż 2 złote. By tego dokonać bardzo pomocne jest słowo kluczowe WHERE.

MojaBD=> SELECT opis,cena FROM produkty WHERE cena > 2.00;
  opis           | cena
-----------------+-------
 produkt testowy | 12.00
 ser             |  6.79
(2 rows)

Wydruk zawiera teraz tylko listę produktów o cenie większej 2 złotych, zmniejszając jeszcze bardziej ilość wyświetlonych informacji. Takie metody odpytywania stanowią potężne narzędzie i mogą pomóc w stworzeniu przydatnych raportów.

Podsumowanie

Wielkie podziękowania należą sie Masatomo Nakano, opiekunowi pakietu postgresql w Gentoo, który służył poradą i odpowiedziami na wiele pytań. Wszelkie sugestie na temat zawartych informacji merytorycznych prosimy kierować na adres Chris White. Bardziej szczegółową dokumentację można znaleźć się na oficjalnej stronie PostgreSQL.

Materiał udostępniany na podstawie licencji Creative Commons - Attribution / Share Alike.