پایگاه داده PostgreSQL چیست و چه کاربردی دارد؟

پایگاه داده را می‌توان یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین بخش هر نرم‌افزاری دانست که با هدف ذخیره سازی اطلاعات طراحی شده‌اند. حتی برنامه‌هایی که به ظاهر چیزی را ذخیره نمی‌کنند، برای کارهای بسیار ساده از پایگاه داده استفاده می‌کنند. با اینکه همیشه در پس‌زمینه کار می‌کنند، اما کاربردی‌ترین بخش نرم‌افزارها به حساب می‌آیند. پایگاه داده های مختلفی مانند MySQL ، MongoDB و... وجود دارند که هرکدام به روش مختص به خود داده‌ها را ذخیره می‌کنند. روش ذخیره‌سازی پایگاه داده شامل ترکیبی از سرعت دسترسی به داده‌ها و امنیت در حفظ اطلاعات است. همین دو مورد است که شرکت‌های توسعه فناوری را وامی‌دارد تا به توسعه پایگاه داده‌ها بپردازند. پایگاه داده PostgreSQL نیز یکی از موارد قابل توجه است که اگرچه کمتر به آن اشاره شده، اما عملکرد بسیار خوبی را از خود نشان داده و می‌تواند گزینه‌ مناسبی باشد.

 

معرفی پایگاه داده پستگرس - PostgreSQL

طرح معماری اولین نسخه از PostgreSQL با نام POSTGRES در سال 1986 در دانشگاه برکلی واقع در کالیفرنیا توسط "مایکل استون بریکر" در مقاله‌ای با همین نام ارائه شد و توسعه آن از همان زمان شروع شد. سپس در سال 1994 دو محقق دیگر به نام‌های "اندرو یو" و "جولی چی" اعضا جدید این پروژه شدند و با کار روی آن نسخه‌ی جدیدی را ارائه کردند که 30 تا 50 درصد پرسرعت‌تر از نسخه‌های پیشین بود و با نام رسمی PostgreSQL به عنوان یک نسخه رسمی و Stable عرضه شد و از حالت آزمایشگاهی خارج شد. در هر بروزرسانی امکانات بیشتری به آن افزوده شد که شامل کار با زبان‌های مختلف، کار با ابزارهای JSON و بهینه‌سازی برای سرورها می‌شود و درحال حاضر به نسخه 13 رسیده است.

بطور خلاصه این پایگاه داده برای ذخیره اطلاعات از ترکیب الگوریتم SQL و JSON استفاده می‌کند. از ویژگی‌های مهم PostgreSQL می‌توان به OpenSource بودن آن اشاره کرد که به طبع توسعه دهندگان می‌توانند به رایگان از آن در پروژه‌های خود استفاده کنند که به اصطلاح فنی به آن "free and open-source relational database management system" گفته می‌شود. همچنین PostgreSQL در تمامی سیستم‌عامل‌های ویندوز، مک و لینوکس اجرا می‌شود که این خود دست توسعه دهنده را در اجرای برنامه باز می‌گذارد. هنوز تمام نشده؛ این دیتابیس به زبان‌های برنامه نویسی مانند پایتون اجاره می‌دهد تا آن را خارج از محدوده اصلی آن، توسعه دهند و برایش توابع جدید ایجاد کنند. البته این کار را می‌توان با دیتابیس‌های دیگر نیز انجام داد که با ترکیب توابع دیگر امکان پذیر است، اما توسعه توابع برای هسته اصلی، ویژگی خاص PostgreSQL است که اجازه می‌دهد برای آن افزونه‌های جدید توسعه داده شود. در ادامه با ساختار و معماری این پایگاه داده آشنا خواهیم شد.

 

معماری PostgreSQL

از آنجا که PostgreSQL از موتور قدرتمند SQL استفاده می‌کند، سازگاری بسیار زیادی با زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف دارد و سرعت بالایی را برای بازگردانی اطلاعات ارائه می‌دهد؛ از این رو گزینه مناسبی برای ذخیره‌سازی داده‌های علمی است که نیاز به سرعت و پردازش بالایی دارند. PostgreSQL برخلاف پایگاه داده‌های دیگر، به جای استفاده از دو لایه موتور SQL و سیستم ذخیره سازی Storage، از ترکیب این دو در هسته‌ی اصلی استفاده می‌کند. این معماری سبب می‌شود تا یک بالانس بین سرعت فراخوانی داده‌ها و پردازش آنها ایجاد شود و همین کمک می‌کند تا کندی سرعت بر اثر پردازش با حذف واسطه‌ها بین دو سیستم کمتر شود.

مدیریت حافظه رم اشتراکی Shared Memory

پستگرس برای بهبود عملکرد و افزایش سرعت، برای مدیریت حافظه موقت رم، معماری خاص خود را دارد و حافظه اختصاص داده شده را بطور حرفه‌ای مدیریت می‌کند. در واقع پستگرس رم را به 4 بخش اصلی تقسیم کرده که هرکدام حافظه را برای بخش مهمی از پردازش رزرو کرده‌اند. در ادامه با این معماری خاص آشنا خواهیم شد.

• بافرهای مشترک (Shared Buffers) : خیلی از داده‌ها درحین پردازش نیازی به ذخیره بر روی دیسک ندارند، خیلی از برنامه‌ها برای پردازش موقت اطلاعات، آنها را بر روی هارد دیسک در بخشی با نام Temp ذخیره می‌کنند. اما PostgreSQL به جای این کار، بخشی از حافظه را به ذخیره موقت داده‌ها اختصاص داده تا ذخیره سازی موقت بر روی DISK IO به حداقل برسد. این روس هم دسترسی به داده‌های درحال پردازش را سریع‌تر می‌کند و هم جلوی خواندن و نوشتن بی‌مورد را بر روی دیسک می‌گیرد. به طور معمول پستگرس پیشنهاد می‌دهد که 25 درصد از مقدار حافظه را برای حافظه بافرهای مشترک درنظر بگیرد. این مقدار در گذشته که ظرفیت حافظه‌ی رم کم بود، 32 مگابایت درنظر گرفته می‌شد، اما از نسخه 9.3 به بعد، این مقدار حداقل بر روی 128 مگابایت تنظیم می‌شود که این ظرفیت در حافظه‌های جدید خیلی بیشتر از این نیز قابل تنظیم است.

• بافرهای (WAL Buffers) : یکی از مهم‌ترین عملیات در مدیریت داده‌ها ذخیره نسخه‌ی پشتیبان از داده‌ها و بازیابی مجدد آنها درحین عملیات است. برای این کار بخشی از حافظه به نام WAL Buffers اختصاص داده شده است.

• حافظه عملیاتی (Work Memory) : یکی دیگر از عملیاتی که به پردازش و حافظه نیاز دارد، بیت‌مپ کردن، مرتب سازی داده‌ها و Hash کردن اطلاعات برای آماده سازی ذخیره داده‌ها است. این بخش از حافظه از نسخه 9.3 به بعد 4 مگابایت درنظر گرفته شده است.

• حافظه کاری تعمیر و نگه‌داری (Maintenance Work Memory) : این بخش از حافظه برای عملیاتی مانند Analyze ،‌Vacuum ،‌Alter Table و Create Index استفاده می‌شود. فضای پیش‌فرض این بخش از نسخه ۹.۴ به‌بعد 64 مگابایت است.

شما می‌توانید مقدار اختصاص داده شده به بخش‌های مختلف حافظه و دیگر تنظیمات را در فایل postgresql.conf مشخص کنید. مسیر این فایل از شاخه اصلی نصب پستگرس در آدرس PostgreSQL\<version_number>\data\postgresql.conf قرار دارد. مانند آدرس زیر که یک مسیر در ویندوز است :

C:\Program Files\PostgreSQL\<version_number>\data\postgresql.conf

 

روند عملیات در پس‌زمینه

این فرایند شباهت زیادی به پایگاه داده‌های دیگر دارد، اما عملیات پردازش پستگرس بر اساس معماری منحصربه فرد خودش انجام می‌شود. در ادامه این روند را بررسی خواهیم کرد :

• فرایند چک‌پوینت (Checkpointer) : این فرایند مانند پردازش‌ها و رکوردها را بررسی می‌کند تا اطلاعات ناقص و غیر قابل استفاده را حذف کند و بخش بافر را هم از حافظه بافر مشترک و هم از روی دیسک تمیز کند. زمانی که Checkpointer داده‌ها را بررسی می‌کند در صورتی که مشکلی برای یکی از داده‌ها به وجود آمده باشد، داده‌های اضافی را پاک می‌کند و عملیات ناقص را بازگردانی و به اصطلاح RollBack می‌کند.

• فرایند نوشتن عملیات پس‌زمینه (Background Writer) : گزارش گیری یکی از کارهای مهم سیستم‌ها پیچیده‌ای است. تعجبی ندارد که PostgreSQL هم برای برای عملیات خود گزارش تهیه کند تا در صورتی که دیتابیس به مشکل جدی برخورد، اپراتور بتواند با بررسی گزارش عملیات، مشکلات بررسی کند. این فرایند نیز از عملیات کلی دیتابیس گزارش گیری می‌کند و در نسخه پشتیبان آن را بروزرسانی می‌کند. تا نسخه ۹.۱، فرایند Background Writer همراه با فرایند Checkpoint بطور همزمان انجام می‌شد، یکسان بود؛ اما از نسخه ۹.۲ به‌بعد، فرایند Checkpoint از فرایند Background Writer جدا شد.

• فرایند WAL Writer : این فرایند داده‌های WAL را در بافر WAL به‌صورت دوره‌ای در فضای ذخیره‌سازی دائمی قرار می‌دهد و حذف می‌کند.

• بایگانی (Archiver) : درصورتی که این ویژگی فعال باشد، فایل‌های گزارش WAL را در فهرستی مشخص کپی می‌کند.

• Logger/Logging Collector: این فرایند یک بافر WAL را در فایل WAL ثبت می‌کند.

 

استفاده از استاندارد زبان SQL

استاندارد SQL یک مدل داده‌پردازی برای پردازش و ذخیره داده‌های بزرگ است که در اکثر پایگاه داده‌های معروف مانند MySQL ، SQLite ، Microsoft SQL و... استفاده می‌شود. از نظر لغوی SQL مخفف "Structured Query Language" است که به معنی "زبان پرس و جو ساختاریافته" است. این زبان کمک می‌کند تا پایگاه داده بتواند بدرستی با داده‌ها ارتباط برقرار کند و یک رابط کاربری را برای زبان‌های برنامه‌نویسی ایجاد کند تا آنها بتوانند با کمک کدهای SQL به داده‌ها دسترسی پیدا کنند و در آنها تغییرات مورد نظر خود را اعمال کنند. این زبان از سال 1974 برای استفاده در هسته الگوریتم‌های پایگاه داده ایجاد شد و تا امروز به نسخه 4 رسیده است.

 

پشتیبانی از انواع داده‌ها

از آنجا که PostgreSQL همیشه از آخرین نسخه‌ی زبان SQL کار می‌کند، طبیعی است که از انواع داده‌هایی که SQL پشتیبانی می‌کند، PostgreSQL هم از آنها پشتیبانی کند. این استاندارد (Relational Database Management Systems به‌اختصار RDBMS)  نام دارد که از متداول‌ترین داده‌ها گرفته تا داده‌های خاص را دربر می‌گیرد. از جمله این تایپ داده‌ها می‌توان با موارد زیر اشاره کرد:

• Numeric: Smallint, integer, decimal, seriales

• Characters: Varchar, text

• Binaries: bytea

• Time: Timestamp, date, time

• Booleans: boolean

 

توسعه پذیری در پستگرس و استفاده از افزونه در آن

ویژگی توسعه پذیری در پایگاه داده پستگرس به برنامه‌نویس این امکان را می‌هد که کدهای جدیدی را از راه نوشتن افزونه به هسته آن متصل کند و داده‌ها با توابع جدید پردازش شوند. این کدهای جدید دسترسی مستقیم بر داده‌ها دارند و از این رو با سرعت بالاترین داده‌ها را پردازش می‌کنند که این خود باعث می‌شود با هر بار فراخوانی داده‌های پردازش شده مناسب برنامه ایجاد و به برنامه اصلی بازگردانی شود. خوشبختانه افزونه‌های بسیار کاربردی برای PostgreSQL نوشته شده است که هر کدام در بهینه سازی ، پردازش و دسترسی آسان‌تر به داده‌ها کمک فراوانی می‌کنند. برای مثال افزونه MVCC یا Multi-Version Concurrency Control کمک می‌کند تا بتوان کنترل چندین نسخه از داده‌ها را کنترل کرد و بطور همزمان از چندین جدول بزرگ استفاده کرد. افزونه Point-in-Time ،‌Tablespaces سطح دسترسی را بازیابی می‌کند و افزونه Asynchronous کوئری‌ها را بهینه‌سازی می‌کند.

 

رکورد جداول مرتبط در PostgreSQL - پایگاه داده رابطه‌ای

اگر با فریم‌ورک لاراول آشنایی داشته باشید، می‌دانید که وقتی در این فریم‌ورک دو جدول پایگاه داده را به هم متصل می‌کنیم، رکوردهایی که در آنها انجام می‌شود، می‌تواند بر روی هم تأثیر بگذارد. بهترین مثال رکورد جدول لیست کاربران نسبت به رکورد جدول ویژگی‌های کاربران است. برای مثال اگر یک کاربر در لاراول ثبت نام کند، یک ردیف در جدول لیست کاربران به آن کاربر اختصاص داده می‌شود و همزمان در جدول ویژگی‌های کاربر نیز رکورد ردیف‌های ویژگی‌های کاربر با ID ثبت شده در جدول لیست کاربران ایجاد می‌شود. البته در سیستم مدیریت محتوای وردپرس هم این ویژگی وجود دارد، اما در لاراول اتوماتیک تر شده. به این صورت که اگر در لاراول یک کاربر از جدول لیست کاربران حذف شود، به صورت خودکار رکوردهای ویژگی‌های کاربر نیز از جدول ویژگی‌های کاربران حذف می‌شود. این پروسه نیاز به برنامه‌نویسی دقیقی دارد تا این جداول را به هم مرتبط کند و بانک داده‌ها به صورت کامل از اطلاعات کاربر قبلی پاکسازی شود. اما در پایگاه داده PostgreSQL این پروسه در هسته‌ی آن نهادینه شده و به کمک توابع آن در دسترس قرار دارد. این پروسه توسط الگوریتم Atomicity بررسی و تأیید می‌شود تا سیستم مطمئن شود که رکورد‌ها به درستی ثبت می‌شوند.

 

پشتیبانی از استاندارد‌ امنیت جهانی ACID

یکی از استانداردهای مهم امنیتی که در معماری PostgreSQL استفاده شده است، ساختار ACID است و همزمان با نام ماده‌ی اسید همنام است که "بهم‌ریختگی پیچیده" را یادآور می‌شود، اما مخفف 4 کلمه Atomicity ، Consistency ، Isolation ، Durability است که نمانگر استفاده از این 4 الگوریتم بازرسی رکوردها در این استاندارد است. پروتکل ACID در پایگاه داده‌های محبوب MySQL ، Oracle و SQL SERVER نیز پشتیبانی می‌شود؛ اما PostgreSQL تمرکز بیشتری بر روی این موضوع دارد. مخصوصاً استفاده JSON توانسته امکانات بیشتری برای ارتباط بین بانک داده‌ها ایجاد کند. اما این چهار عنصر امنیتی چگونه کار می‌کنند ؟ در ادامه استاندارد امنیتی ACID را با مثال تراکنش‌های مالی مثال خواهیم زد تا با عملکرد دقیق آن آشنا شوید.

Atomicity

این الگوریتم به الگوریتم "همه یا هیچ" نیز معروف است. به این معنی که تراکنش (رکورد داده‌ها) یا انجام می‌شود و یا انجام نمی‌شود. به این معنی که داده‌ها برای رکورد باید سه یا چهار مرحله را طی کنند تا از رکورد داده‌ها اطمینان کامل حاصل شود. و در صورتی که یکی از مراحل انجام نشود، یعنی تراکنش بطور کامل انجام نشده است.

1. مرحله اول ثبت درخواست تراکنش است : به این معنی که یک حساب قصد انتقال وجه به یک حساب دیگر را دارد، ابتدا این درخواست در یک رکورد اولیه ثبت می‌شود. این درخواست بسیار مهم است و از اختلال در تراکنش‌ها جلوگیری می‌کند. برای مثال اگر حین انجام مرحله دوم و سوم، سرور با مشکلی مواجه شود و مجبور به Restart آن شوند، (مثلاً برق برای مدت قطع شود)، در رکوردی که در مرحله اول ثبت شده، مشخص می‌شود که یک تراکنش نیاز به بررسی مجدد و ثبت در مرحله دوم و سوم دارد؛ و یا اگر این ثبت در مرحله دوم با مشکل مواجه شده، مبلغ به حساب اول بازگردانده و به اصطلاح RollBack شود.

2. مرحله دوم ثبت رکورد در حساب اول مبدع : اگر حساب اول بخواهد به حساب دوم تراکنشی داشته باشد، دو رکورد خواهیم داشت. رکورد اول که عدد مبلغی که از حساب اول کم می‌شود را در خود ذخیره می‌کند.

3. مرحله سوم ثبت رکورد در حساب دوم مقصد : زمانی که در مرحله دوم تراکنش از حساب اول کسر شد، در یک رکورد جدید، مبلغ تراکنش به حساب دوم افزوده می‌شود.

4. مرحله چهارم ثبت وضعیت موفق در روند مراحل : در این مرحله در همان رکوردی که در مرحله اول ایجاد شد، وضعیت به حالت "موفقیت" تراکنش، بروز می‌شود.

حالا فرض کنید که بین مرحله اول، دوم و یا سوم اختلال پیش بیاید و وضعیت ثبت موفقیت آمیر رکورد، بروز نشود. زمانی که سیستم دوباره راه اندازی شود، الگوریتم Atomicity کل جدول وضعیت را بررسی می‌کند تا اگر در جدول دوم رکوردهای یکی از حساب‌های مبدع یا مقصد با مشکل مواجه شده است، و یا در این جدول رکوردی اضافی ثبت شده است، بازگردانده شود و همه چیز به حالت اول بازگردد. این الگوریتم امنیت مبالغی که در سیستم‌های بانکی تبادل می‌شود را تضمین می‌کند و اجازه نمی‌دهد تراکنش‌ها با اختلال انجام شوند. زیرا اگر یکی از این تراکنش‌ها اختلال داشته باشند، تقریباً هزاران رکورد دیگر را در حسابداری و حسابرسی تحت تأثیر منفی قرار می‌دهد و مسئولین آن مؤسسه مالی، مجبور هستند به صورت دستی ساعت‌ها به دنبال رکوردهای اشتباه باشند که عملاً امکانپذیر نیست و همه چیز به هم می‌ریزد.

Consistency

این الگوریتم به معنای ثبات یا سازگاری است. در یک سازمان مالی، مبلغ مشخصی سرمایه وجود دارد که با تراکنش بین حساب‌ها این مبلغ نباید تغییر کند. شاید بپرسید که اگر یک حساب از یک بانک به حساب دیگری در بانک دیگر پول منتقل کند، آنگاه وضعیت چطور پیش می‌رود. باید بدانید که تمامی بانک‌ها خود زیرمجموعه‌ای بانک مرکزی هستند و در اصل تراکنش‌های اصلی در سرورهای بانک مرکزی ثبت می‌شود. از این رو هیچ مبلغی از حساب کلی سازمان کم یا زیاد نمی‌شود؛ مگراینکه از کل سازمان به سازمان دیگری وجهی منتقل شود که البته روند Atomicity نیز به صورت یک API مشترک بین دو بانک بررسی خواهد شد. Consistency نیز روند Atomicity و همینطور کل رکوردهای جابه‌جا شده را بررسی می‌کند تا از مبلغ نهایی تراکنش‌ها مطمئن شود؛ مخصوصاً اینکه وقتی تراکنش‌های مختلف با هم و همزمان انجام می‌شود.

Isolation

این الگوریتم به معنی ایزوله کردن تراکنش‌ها است. به عبارت دیگر، اگر چندین تراکنش همزمان در بانک داده‌ها انجام شود، این تراکنش‌ها نباید بر روی هم تأثیر بگذارند و اطلاعات آنها در هم اختلال ایجاد کند. از آنجا که ترکنش بر روی هر حساب تنها به صورت ترتیبی انجام می‌شود، اگر دو حساب همزمان تراکنش داشته باشند، هیچ ارتباطی با یکدیگر نخواهند داشت.

Durability

ماندگاری و پایداری اطلاعات به معنی ثبت رکورد موفق است و همین رکورد است که امکان بررسی سلامت یک تراکنش را مشخص می‌کند. بررسی این موضوع باعث می‌شود تا در شرایط اضطراری مانند قطع ناگهانی برق، مشکلی در ثبت رکوردها بوجود نیاید و اگر مشکلی هم باشد دوباره بررسی و اصلاح شود که به آن RollBack گفته می‌شود.

 

چه زبان‌هایی از PostgreSQL پشتیبانی می‌کنند؟

از آنجا که پست‌گرس‌کیوال به صورت رایگان و متن‌باز عرضه شده است، توسعه دهندگان بزرگ که کار توسعه زبان‌های برنامه‌نویسی را انجام می‌دهند، قادر هستند تا از این پایگاه داده در زبان برنامه‌نویسی خود استفاده کنند. البته ساختار PostgreSQL هم باید با شرایط زبان برنامه‌نویسی سازگاری داشته باشد که PostgreSQL با زبان‌های برنامه‌نویسی محبوب سازگاری خواهد داشت. در حال حاضر موارد زیر از PostgreSQL پشتیبانی می‌کنند : 

• .NET

• C

• C++

• Java

• Python

• PHP

• Delphi

• Tcl

• Perl

• JavaScript - NodeJS

• Go

• Ruby

 

موارد استفاده از PostgreSQL

شاید این سوأل پیش بیاید که با وجود پایگاه داده‌های قدرتمندی نظیر MySQL و Microsoft SQL ، چرا باید از PostgreSQL استفاده کنیم ؟! پاسخ این است که هر کدام از این پایگاه داده‌ها در شرایط خود کاربردی هستند و اگر برای مثال MySQL بهترین گزینه بود، دیگر نیازی به خلق دیگر پایگاه‌های داده نبود. این پاسخ حتی در مورد زبان‌های برنامه نویسی و ساختار آنها نیز صدق می‌کند. همانطور که زبان PHP برای اجرا در سرور مناسب است و زبان فلاتر برای دسکتاپ، هر کدام از آنها موارد استفاده خود را دارند. PostgreSQL نیز به دلیل معماری و مدل پردازش دادها، گزینه جذابی برای سازمان‌های دولتی و مخصوصاً بانک‌ها است؛ از طرفی ویژگی پردازش داده‌های پیچیده درون هسته‌ی PostgreSQL کاربرد آن را بیشتر به سمت مصارف علمی کشیده که برنامه نویس را از بازنویسی کدهای پیچیده و دوباره کاری بازمی‌دارد. از این رو می‌توان موارد استفاده از این پایگاه داده را به صورت زیر لیست کرد :

• بانک‌ها و سازمان‌های مالی مانند بیمه

• سازمان‌های دولتی

• سازمان‌های امنیتی مانند CIA و MI6

• شرکت‌های چندملیتی

• سامانه‌های رمزارز CryptoCurrency

• فناوری‌های تحت وب

 

تفاوت اصلی PostgreSQL و MySQL در چیست؟

تا اینجا دیدید که PostgreSQL از همان فناوری‌های MySql استفاده می‌کند؛ پس چه مواردی هستند که PostgreSQL را از دیگر پایگاه داده‌ها متمایز می‌کند؟ همانطور که گفتیم پستگرس، قابلیت پردازش داده‌ها درون خود را دارد. این قابلیت باعث می‌شود تا بیشتر پردازش‌های مورد نیاز درون هسته‌ی PostgreSQL  انجام شود و نیازی به کدنویسی پیچیده‌تر نداشته باشد. علاوه براین ویژگی ارتباط بین جدول‌ها چیزی است که در دیتابیس‌های مشابه باید بطور جداگانه کدنویسی شود؛ اما در پستگرس بصورت پیشفرض وجود دارد. از طرف دیگر پستگرس یک سیستم مدیریت پایگاه داده شئی‌گرا ORDBMS (object–relational database management system) است اما MySQL تنها یک سیستم مدیریت پایگاه داده DBMS (Database Management Systems) است. تفاوت دیگر این است که PostgreSQL همزمان می‌تواند از دو فرمت XML و JSON برای اتصال به API استفاده کند؛ در صورتی که MySQL تنها از JSON استفاده می‌کند. به نظر می‌رسد که MySQL نسبت به PostgreSQL ساده سازی شده باشد. اگر می‌خواهید با MySQL بیشتر آشنا شوید محتوای "MySQL چیست؟" را مطالعه کنید.

 

پشته LAPP با ترکیبی از پایگاه داده PostgreSQL

وقتی بهترین‌ها در کنار هم قرار می‌گیرند، از آن به عنوان یک پکیج از مجموعه ابزارهای محبوب یاد می‌شود. پشته LAPP در واقع مجموعه ابزارهای اجرای برنامه توسط Linux ، Apache ، Python & PostgreSQL است که حاصل آنها می‌تواند برنامه پرسرعت و کاربردی را در محیط وب عرضه کند. البته پشته LAPP قبلاً محبوب بود و امروز ابزارهای بسیار کاربردی‌تری جایگزین آنها شده. برای مثال به جای وب‌سرور Apache می‌توان از وب‌سرور پرسرعت Nginx استفاده کرد که پویاتر است و همزمان از تعداد اتصالات بسیار بیشتری پشتیبانی می‌کند. همچنین در آینده‌ای نزدیک به جای زبان Python می‌توان از زبان Mojo استفاده کرد که 68 هزار بار سرعت بالاتری نسبت به پایتون دارد و می‌تواند از اکوسیستم پایتون نیز استفاده کند. بنابراین اگر بخواهیم پشته LAPP را بروز کنیم، باید به آن لغب LNMP را بدهیم که می‌تواند سرعت حیرت‌انگیزی را نسبت به LAPP ارائه دهد.

 

مزایای استفاده از PostgreSQL

امکان تعریف انواع داده‌ها : از آنجا که PostgreSQL توسعه پذیر است، برنامه‌نویس قابلیت این را دارد که با ترکیب داده‌ها، نوع جدیدی از داده‌ها را مناسب عملکرد برنامه خود تعریف کند. این کار PostgreSQL را به شدت کاربردی می‌کند و برنامه‌ها تا بی‌نهایت قابلیت ارتقاء خواهند داشت.

جستجوی کامل : این ویژگی می‌تواند دسترسی به داده‌های پیچیده را آسان کند و با کمک الگوریتم‌های پیچیده، داده‌های علمی را در متن‌های نمیه‌ساختار یافته و ساختار یافته جستجو کند. این درحالی است که در پایگاه داده‌های دیگر این قابلیت کمتر به چشم می‌خورد و نیاز به برنامه نویسی خارج از هسته آنها دارد.

سیستم احراز هویت : این ویژگی می‌تواند از نظر امنیتی مفید باشد. با تنظیم دسترسی، تنها کاربرانی مجاز به استفاده از پایگاه داده هستند که احراز هویت آنها توسط بخش امنیتی PostgreSQL تأیید شده باشد.

بسته‌بندی داده‌های خارج از سرور : در PostgreSQL این امکان وجود دارد که به کمک امکاناتی همچون JSON و پروتکل امنیتی SSH بتوان پایگاه داده ای را در سرورهای دیگر از راه دور کنترل و مدیریت کرد.

افزودن پانویس (Comments) بر روی جدول‌ها : یک امکان جالب دیگر در پستگرس این است که می‌توان بر روی جدول‌ها توضیحاتی را نوشت که در آینده از آن استفاده شود. این توضیحات می‌توانند کاربرد جدول و یا عملکرد جدول را به برنامه‌نویسان یادآوری کنند؛ مخصوصاً وقتی که چندین برنامه‌نویس درحال کار بر روی یک برنامه هستند.

امنیت بالا : امنیت در پستگرس یکی از ویژگی‌های اصلی آن بشمار می‌رود و به همین دلیل است که این پایگاه داده برای سازمان‌های دولتی و سری محبوب است. اگرچه مدل‌های دیگر پایگاه داده مانند MySQL هم از امنیت خوبی برخوردارند، اما در پستگرس توجه ویژه‌ای به آن شده و امکانات بیشتری در این زمینه برای آن فراهم آمده. همچنین توسعه‌پذیری پستگرس این امکان را به برنامه‌نویسان می‌دهد که افزونه‌های بیشتری برای توسعه امنیت آن طراحی کنند.

صرفه‌جویی در هزینه‌ها : جالب است که PostgreSQL با تمام ویژگی‌های منحصر بفردی که دارد، اما رایگان عرضه می‌شود و برای همه در دسترس قرار دارد. این یک ویژگی بسیار عالی است که آن را گزینه بسیار مناسبی می‌کند.

ثبت پیش‌نویس رکوردها برای بازیابی در مواقع اضطراری : این کار باعث می‌شود که در صورت بروز مشکلات فنی، اطلاعات از دست نرود و بتوان آنها را بازیابی کرد. این امکان برای ثبت رکوردهای مالی و بانکی بسیار مفید و کاربردی است.

 

معایب استفاده است PostgreSQL

عدم پشتیبانی توسط برنامه‌های عمومی : با این که زبان‌های بسیار زیادی از PostgreSQL پشتیبانی می‌کنند، اما به دلیل سهولت استفاده از دیگر مدل‌های پایگاه داده، برنامه‌نویسان ترجیح می‌دهند که از موارد دیگر مانند MySQL در برنامه‌های خود استفاده کنند. البته منطقی است که پستگرس بیشتر در موارد حرفه‌ای تر و پیچیده محاسباتی استفاده شود.

عملکرد کندتر نسبت به MySQL : از آنجا که پستگرس از پردازش بیشتری برای محاسبات استفاده می‌کند، طبیعی است که سرعت آن از MySQL کمتر باشد. اما این کندی سرعت انقدر نیست که از آن صرف نظر کرد؛ همچنین با فناوری‌های جدید برنامه‌نویسی، الگوریتم‌های جدید و حتی سخت‌افزارهای جدید، می‌توان تا حدود بسیار زیادی از کندی سرعت آن جلوگیری کرد.

نیاز به بهبود برای افزایش سرعت : از آنجا که در پستگرس از پردازش‌های بیشتری استفاده می‌شود، برنامه‌نویس باید دقت داشته باشد که زمان استفاده از آن از کدهای بسیار بهینه‌تری استفاده کند تا پایگاه داده دچار کاهش سرعت نشود.

عدم تمرکز در توسعه : با اینکه PostgreSQL توسط افراد مشخصی توسعه پیدا کرده، اما کدهای آن آنقدر توسط سازمان‌های مختلف توسعه داده شده که کاربر نهایی نمی‌تواند مشخص کند که کدام نسخه می‌تواند اصلی باشد و با همه چیز سازگاری کامل داشته باشد. در واقع PostgreSQL متعلق به هیچ سازمان خاصی نیست و توسعه آن با کمی ابهام مواجه است. همین مورد برنامه نویسی را دچار تردید می‌کند که پس از استفاده از یک نسخه، در نهایت بروزرسانی و پشتیبانی آن چگونه ادامه پیدا می‌کند. برای مثال در وب‌سایت postgresql.org می‌توانید نسخه‌ی رسمی آن را دانلود کنید، اما در وب‌سایت های دیگر نیز توسعه یافته و ادعا می‌کنند که سرعتش حتی 1000 برابر بیشتر از نسخه‌های دیگر است. همین امر باعث تردید برنامه نویس در انتخاب منبع اصلی می‌شود.

 

آیا PostgreSQL برای استفاده در وب‌سایت‌ها مناسب است؟

مهم نیست که PostgreSQL را در کجا استفاده می‌کنید. مهم این است که برای چه کاربردی از آن استفاده می‌شود. زمانی که شما بخواهید یک وب‌سایت فروشگاهی معمولی راه اندازی کنید، خیلی ساده با یک سیستم مدیریت محتوای وردپرس که از MySQL استفاده می‌کند، می‌توانید استفاده کنید. اما زمانی که یک فروشگاه اینترنتی به قدری بزرگ می‌شود که مجبور شوید کنترل بیشتری بر روی داده‌ها داشته باشید، قطعاً به ابزارهای بهتری نیاز خواهید داشت که در این مورد استفاده از یک دیتابیس قدرتمند مانند PostgreSQL پیشنهاد می‌شود. این همان اتفاقی است که برای دیجی‌کالا رخ داد. دیجی کالا ابتدا بر روی یک وردپرس ساده اجرا شد و پس از آنکه نیاز به پردازش بیشتری پیدا کرد و تعداد مشتریانش زیاد شد، سیستم مدیریت محتوای خود را با لاراول به صورت اختصاصی بازنویسی کرد که در آن از ابزارهای قدرتمندی از جمله دیتابیس PostgreSQL نیز استفاده شده است. بنابراین هرجا نیاز به فعالیت گسترده و محاسبات عمیق و پیچیده باشد، منطقی است که از ابزارهای مناسب آن استفاده شود؛ مانند بانک‌ها و سازمان‌های مالی و اعتباری.

 

ویژگی‌های پایگاه داده PostgreSQL چه هستند؟

1. پشتیبانی از انواع داده‌ها

2. توسعه پذیری

3. اجرا در تمامی سیستم‌عامل‌ها

4. پشتبانی زبان‌های مهم از PostgreSQL

5. متن‌باز و رایگان

6. پشتیبانی از استاندارد ACID

7. پایگاه داده شیء رابطه‌ای

 

موارد استفاده از PostgreSQL کدام هستند؟

• بانک‌ها و سازمان‌های مالی مانند بیمه

• سازمان‌های دولتی

• سازمان‌های امنیتی مانند CIA و MI6

• شرکت‌های چندملیتی

• سامانه‌های رمزارز CryptoCurrency

• فناوری‌های تحت وب

 

سخن پایانی

PostgreSQL یک پایگاه داده پیشرفته است که می‌توان از آن با خیال راحت در پروژه‌های بزرگ استفاده کرد. احتمالاً با ورود هوش مصنوعی، برنامه‌نویسانی هستند که پستگرس را به عنوان یک فضای ذخیره سازی اطلاعات منطق انتزاعی انتخاب می‌کنند؛ چرا که هم سرعت بالایی دارد و هم امنیت داده‌ها تضمین شده است و هم پردازش اطلاعات را برای هوش مصنوعی ساده‌تر می‌کند و همین ویژگی باعث استفاده از آن در زمینه هوش مصنوعی و پروژه‌های بزرگ می‌شود. در این مقاله سعی شد تا نیم نگاهی به پستگرس داشته باشیم؛ اما قطعاً این پایگاه داده نیز باید بر اساس یک آموزش جامع‌تر مطالعه و استفاده شود. امید است که این مقاله توانسته باشد به پرسش‌های شما پاسخ‌های مناسبی داده باشد. برای دانلود و استفاده از PostgreSQL به وب‌سایت رسمی آن به آدرس postgresql.org مراجعه کنید.