postgresql 基础架构
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系列文章
- 入门准备
- postgrersql基础架构
- 快速使用
- 初始化集群
- 数据库服务管理
- psql客户端使用
前言
postgresql 数据库是一款通用的关系型数据，在开源数据库中能与商业数据媲美，在业界也越来越流行。
因为是开源数据库，不仅公开源码，还有很多使用案例，好用的插件，所以它的慢慢变成了数据库的先驱和标准，通过postgresql可以很好从使用到原理，彻底搞懂；
如果是学习编程，也可以学到丰富的编程知识，数据结构，编程技巧，它里面还有很多精妙的架构设计，分层思想，可以灵活定制的思想。
本专栏主要介绍postgresql 入门使用，数据库维护管理，通过这些使用来了解数据库原理，慢慢了解postgresql是什么样的数据库，能做那些事情，以及如何做好服务，最关键的是这些知识都是面试的必备项。
概述
本文主要分享PostgreSQL的基础的架构，方便我们对对PostgreSQL的部件之间如何相互作用的理解将会使本节更易理解，在我们使用的时候，不至于与其它类型的数据库产生混淆；
这里我们会介绍两种视角下的架构，
- 一是运行架构，当postgresql运行起来时，它是如何提供服务的；
- 二是逻辑架构，用户创建的各数据库对象之间的关系是怎么样，如何进行组织；
运行架构
原理介绍
在postgresql数据库服务是一种C/S模式，运行之后，之前博客已经介绍过，后台会运行一个主进程，还有几个子进程，它们共同提供服务；
主进程提供网络监听，当客户端有连接到来时，主进程就会创建一个名称为postgres子进程，也叫做后端服务进程，它专门为这个客户端连接提供服务，此时客户端与后端服务进程之间直接通信；
也就是说，服务主进程会为每个客户端连接都创建一个后端服务进程；
客户端可以在不同的机器上，通过tcp/ip协议与服务端进行通讯;
当然客户端是多种多样的，可以是一个面向文本的工具， 也可以是一个图形界面的应用，或者是一个通过访问数据库来显示网页的网页服务器，或者是一个特制的数据库管理工具；
进程介绍
接着上一篇启动的数据库服务继续介绍，我们用psql连接了数据库之后，看看后台进程的变化:
[senllang@hatch bin]$ ps -ef|grep postgres
senllang 149106 1 0 Sep03 ? 00:00:00 /opt/postgres/bin/postgres -D testdemo1
senllang 149107 149106 0 Sep03 ? 00:00:00 postgres: logger
senllang 149108 149106 0 Sep03 ? 00:00:00 postgres: checkpointer
senllang 149109 149106 0 Sep03 ? 00:00:00 postgres: background writer
senllang 149111 149106 0 Sep03 ? 00:00:00 postgres: walwriter
senllang 149112 149106 0 Sep03 ? 00:00:00 postgres: autovacuum launcher
senllang 149113 149106 0 Sep03 ? 00:00:00 postgres: logical replication launcher
senllang 175300 175236 0 08:38 pts/8 00:00:00 ./psql -d postgres
senllang 175301 149106 0 08:38 ? 00:00:00 postgres: senllang postgres [local] idle
较刚启动时，多了两个进程，一个是 psql客户端进程，一个是服务端的子进程postgres，PID为 175301， 进程名称上会显示状态 idle， 当执行SQL时也会显示到这里。
如果有多个客户端连接时，这里就会有多个postgres后端服务进程；
逻辑架构
在使用数据库之前，我们有必要了解一下数据库中的各数据库对象之间的组织关系；
我们已经听说过的数据库里会有：database 数据库, table 表, tablespace 表空间，index 索引, 表字段，数据类型，存储过程，数据库用户，对角访问权限等等，一大堆的概念；
一开始，是不是可以创建表呢，是不可以的，它是有先后顺序的；
它们之间存在两种逻辑上的关联关系：
- 存储空间关系
- 命名空间关系
存储空间关系
存储空间关系是什么呢，简单理解就是，目录层次关系，大的是父目录，小的是子目录，先有前者，才可以有后者的存储位置；这是从磁盘存储的角度来看，各数据库对象之间的关系。
它们的前后顺序关系，或者是大小包含关系为
- 数据库集群目录 这是最大的，这个数据库服务对应的数据都存放在这个目录下面；
- tablespace 表空间，虽然叫做表空间，但是它目的是指定一个存储区域，刚初始化的集群，会有一个默认表空间，就在集群目录下，所有不指定表空间的数据库对象，都在默认表空间下；
- database 数据库，其实每个数据为也对应了一个目录，那么在这个库下的所有内容都存放在此目录下面； 数据库 这个词有多个理解，大的来讲，数据库服务有时也简称数据库，小的来讲，只是database这个数据库对象，这里我们指数据库对象中的database;
表空间这一层级，主要是为了方便扩展存储空间；
因为目录没有办法跨磁盘空间，当集群目录对应的磁盘空间不足时，要么更换更大磁盘，将数据拷过去，这样旧的磁盘又会浪费，而且磁盘空间总不可能无限大，所以要扩展空间的话，可以再建一个表空间，表空间指定存储的位置在新在磁盘空间即可；
我们创建的表，索引，视图，存储过程，都在database这一级下存储；
数据库登陆的用户，角色数据，是最大的数据库集群目录下存储，它是公共数据，只要grant了权限，所有database都可以使用；
对于数据类型，这些大多是系统默认的，还有一部分是用户自定义的，也属于公共数据，存储在集群目录一级；
命名空间关系
命名空间，有点类似于目录关系，但它是逻辑上的，并不像目录是物理存在的；逻辑命名空间的目的，主要是为了方便管理和组织这些数据库对象，在内部可以方便查找，对于用户来讲也可以进行分组管理，精细化的权限控制。
主要分为以下命名空间层次：
- tablespace 这是最大的一层，这与存储层次相同，用户不需要关心表空间，因为访问存在的数据库对象，它的表空间是确定的；如果需要创建时，需要指定，当然必须有对应表空间的使用权限才可以创建对象；
- database 处于第二层，也是登录时必须指定的空间层次，所有在用户登录后，就不需要指定；
- schema 处于第三层，一个database中，可以有多个schema，默认的schema名称为public，访问数据库对象时以 schema名称.数据库对象 的方式引用；
我们举例来说明，先创建一个目录，用来新建表空间
[senllang@hatch bin]$ mkdir tablespace_test1
新建表空间 tblspc_test1, 指定它的存储路径在刚才新建的目录下
postgres=# create tablespace tblspc_test1 location '/opt/postgres/bin/tablespace_test1';
CREATE TABLESPACE
新建一个schema test1
postgres=# create schema test1;
CREATE SCHEMA
设置当前的查找路径， 默认为public，现在设置为public和test1， 这样两个schema下的内容都可以看到
postgres=# set search_path TO 'public' ,'test1';
SET
postgres=# d
List of relations
Schema | Name | Type | Owner
--------+-----------+-------+----------
public | tbl_user | table | senllang
test1 | tbl_test1 | table | senllang
(2 rows)
可以看到 tbl_user 所属的schema为 public, 而test1所属的schema为 test1;
当我们有多个用户，多个应用数据时，它们又需要交互，在后面我们讲到用户和权限时，就可以看到它们真正的用途了。
总结
接触任何事务，都从第一眼看到了解开始，postgresql数据库的了解也是一样，我们可以看到它的服务启动后的进程组，了解它的进程关联；
数据库的数据存储组织的空间关系，有助于我们认识它内部的运行机制，在我们使用SQL进行数据操作时，有会用到命名空间的关系。
本文将从看到的开始，为后续继续学习做好基础，有兴趣的同学关注本专栏；
结尾
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