PostgreSQL

**PostgreSQL** on avoimena lähdekoodina jaettava tietokannan hallintajärjestelmä, joka on lisensoitu BSD-lisenssin kaltaisella lisenssillä. 
PostgreSQL perustuu relaatiomallille, mutta sille on myös spatiaalisia laajennuksia kuten PostGIS.

Se on vaihtoehto muille vapaan lähdekoodin tietokantajärjestelmille, kuten MySQL tai Firebird, sekä myös kaupallisille järjestelmille kuten Oracle, Sybase, IBM:n DB2 tai Microsoft SQL Server. PostgreSQL ei ole yksittäisen yrityksen tai henkilön kontrolloima, vaan perustuu kansainväliseen ohjelmoijien ja yritysten muodostaman yhteisön tekemään kehitystyöhön, samoin kuin esimerkiksi Apache ja BSD-variantit. Tätä kehitystyötä johtaa ydinryhmä, jolla on viime kädessä valta päättää siitä, otetaanko muutokset mukaan koodipuuhun.

Kun MySQL on tullut tunnetuksi helppona ja nopeana tietokantana, PostgreSQL on tullut tunnetuksi hieman hitaampana mutta ominaisuuksiltaan parempana ja luotettavampana tietokantana. Toistaiseksi se kattaakin suuremman osan SQL-2003-standardista kuin MySQL, joskin viimeksi mainittu on kuronut välimatkaa umpeen viime aikoina. PostgreSQL tukee kaikkia tyypillisiä ACID-ominaisuuksia, kuten muun muassa transaktioita ja viittauseheyden tarkistusta. PostgreSQL:n suuria hienouksia edustaa tyyppien määritteleminen; esimerkiksi datan muunto oliomallista relaatiomalliin ja takaisin on suuri ohjelmointitekninen ongelma, ja PostgreSQL helpottaa tätä hieman tarjoamalla mahdollisuuden rakentaa uusia monimutkaisia tietotyyppejä. Version 8.0 myötä myös replikointiominaisuuksiin on panostettu suuresti, joten useita palvelimia käyttämällä PostgreSQL voi selvitä hyvinkin suuresta käyttökuormasta.

PostgreSQL:n hankalahkon oloinen nimi saattaa aiheuttaa lausumisvaikeuksia, varsinkin jos SQL:n lausuu kuten sanan *sequel*. PostgreSQL:n kehittäjät lausuvat sen "post-gres-Q-L". (lausuntaesimerkki, MP3). On myös yleistä että nimi lyhennetään yksinkertaisesti postgresiksi.

## Historia

PostgreSQL:n pitkä evoluutio alkoi Ingres-projektista Berkeleyn yliopistossa. Ingresin kehittäjä Michael Stonebraker lähti Berkeleystä tekemään Ingresin kaupallista versiota 1982, mutta palasi myöhemmin takaisin akateemiseen maailmaan. Palattuaan Berkeleyhin Stonebraker aloitti Ingresin jälkiprojektin, joka kohdistettiin vastaamaan tuonaikaisten tietokantojen ongelmiin.

Tuloksena ollut projekti, nimeltään **Postgres** (*post-Ingres*), tähtäsi minimimäärään ominaisuuksia, joilla voitiin antaa täysi tuki erilaisille tietotyypeille. Nämä ominaisuudet sisälsivät mahdollisuuden tyyppien luontiin, mutta myös täyden relaatioiden kuvailukyvyn – jo aikaisemmin laajalti käytetyn, mutta pelkästään käyttäjän ylläpitämänä ja määrittelemänä. Postgres:issa tietokanta ymmärsi relaatioita ja kykeni sääntöjen avulla hakemaan informaatiota toisiinsa liittyvistä tauluista luonnollisella tavalla. Postgresin ja Ingresin lähdekoodit olivat jo alusta alkaen täysin erilliset.

Stonebraker ja Lawrence A. Rowe esittelivät Postgresin suunnitelman artikkelissa *The design of Postgres*.

Alkaen vuodesta 1986 työryhmä julkaisi useita muistioita, joissa esiteltiin järjestelmän perusominaisuudet ja vuonna 1988 projektilla oli olemassa toimiva prototyyppi. Työryhmä julkaisi version 1 rajoitetulle käyttäjäkunnalle kesäkuussa 1989, jota seurasi versio 2 uusiksi kirjoitetulla sääntöjärjestelmällä kesäkuussa 1990. Vuoden 1991 versiossa 3 oli jälleen uusi sääntöjärjestelmä, mutta myös tuki useille tallennejärjestelmille ja paranneltu kyselyjärjestelmä. Vuoteen 1993 mennessä oli järjestelmälle kertynyt suuri määrä käyttäjiä jotka hukuttivat projektin tuki- ja ominaisuuspyyntöihin. Version 4 jälkeen &mdash; joka oli puhtaasti pelkästään olemassa olevan koodin siivous &mdash; projekti päättyi.

Stonebraker perusti yhtiön nimeltä Illustra vuonna 1992 Postgresin kaupallisen version kehittämistä varten. Stonebrakerin tietämättä Berkeleystä valmistuneet Andrew Yu ja Jolly Chen alkoivat kehittää vuonna 1994 avoimen lähdekoodin versiota, jossa he korvasivat POSTQUEL-kielen SQL-kielellä. Tuloksena syntynyt Postgres95 nimettiin uudelleen PostgreSQL:ksi ja julkaistiin sallivalla lisenssillä.

Ensimmäinen PostgreSQL:n nimellä tapahtunut julkistus oli versio 6.0. Sittemmin joukko tietokantakehittäjiä ja vapaaehtoisia ympäri maailman ovat koordinoidusti ylläpitäneet ohjelmistoa Internetin välityksellä. Version 6.0 jälkeen on julkaistu useita uusia versioita, samalla jatkaen ohjelmiston parantelua ja kehitystä; 20. syyskuuta 2010 julkaistiin uusin versio, 9.0.

Vaikkakin lisenssi mahdollisti PostgreSQL:n kaupallistamisen, PostgreSQL:n kaupallinen kehitystyö ei ollut yhtä nopeaa kuin Ingresin – joka on sinänsä yllättävää ottaen huomioon PostgreSQL:n edut Ingresiin verrattuna. Ensimmäinen isompi kaupallinen projekti syntyi, kun Paula Hawthorn (alkuperäinen Ingres-työryhmän jäsen, joka siirtyi Ingresistä) ja Michael Stonebraker muodostivat Illustra Information Technologiesin tehdäkseen PostgreSQL:stä kaupallisen version.

Tammikuussa 2005 PostgreSQL sai ensimmäisen tukijansa tietokantatoimittajista. Pervasive Software, parhaiten tunnettu Btrieve:stä, joka oli hyvin suosittu Novell Netware ympäristössä, julkisti kaupallisen tuotetuen ja sitoutumisensa kehitysyhteisöön. Tuon tapahtuman jälkeen, EnterpriseDB on julkistanut vastaavanlaisen sitoutumislupauksen, keskittyen ennen kaikkea Oraclea varten tehtyjen sovellusten siirron helpottamiseen PostgreSQL-ympäristöön. Greenplum on sponsoroinut kehitysprojekteja tietovarastointi ja business intelligence -sovelluksia silmällä pitäen, etenkin BizGres-projektia.

Marraskuussa 2005, John Loiacono, Sun Microsystemsin *executive vice-president of software* kommentoi, että "We're not going to OEM Microsoft but we are looking at PostgreSQL right now". Sun Microsystems kertoi suunnitelmistaan jakaa ja tukea PostgreSQL-tietokantaa, sekä integroida se Solaris-käyttöjärjestelmäänsä.

Versio 17 julkaistiin syyskuussa 2024. Uudessa versiossa *vacuum*-prosessin muistinkäyttöä on pienennetty merkittävästi ja levy-IO:ta on nopeutettu *write-ahead log*-käsittelyllä. Päivitysmenetelmää replikoinnin kanssa on parannettu eikä replikaatiota tarvitse kytkeä pois päivityksen ajaksi.

Versiossa 18 on mukana asynkronisen I/O:n tuki, joka tukee Linuxissa `io_uring`-rajapintaa. Sarakkeet, joiden sisältö on laskennan tulos, laskevat arvot luettaessa oletuksena.

## Ominaisuudet

### Tuetut käyttöjärjestelmät

PostgreSQL toimii lukuisilla eri käyttöjärjestelmillä, joita ovat muun muassa Microsoft Windows sekä useimmat Unix-pohjaiset ja Unixin kaltaiset käyttöjärjestelmät, joita ovat esimerkiksi HP-UX, BSD-variantit, Solaris, Mac OS X ja Linux.

### Funktiot

Funktiot mahdollistavat ohjelmakoodin ajon palvelimessa. SQL-kielen lisäksi funktioita voi kirjoittaa useilla eri proseduraalisilla kielillä. Joitain näistä ohjelmointikielistä voidaan käyttää myös herättimissä. PostgreSQL:ään voidaan ohjelmoida funktioita seuraavilla kielillä:
*Sisäänrakennettu PL/pgSQL joka muistuttaa Oraclen PL/SQL-kieltä
*Tulkattavilla kielillä, kuten PL/Perl, plPHP , PL/Python, PL/Ruby , PL/sh  ja PL/Tcl
*Käännetyillä kielillä kuten C tai C++, tai Javalla (PL/Java )
*Tilastollisella kielellä (R-kieli) käyttäen PL/R:ia 

Funktioita voidaan suorittaa kutsujan tai kyseisen funktion luoneen käyttäjän oikeuksilla. Funktioita kutsutaan silloin tällöin myös proseduureiksi tai tallennetuiksi proseduureiksi, vaikkakin näillä termeillä on pieni tekninen eroavaisuus.

### Indeksit

PostgreSQL:ssä voidaan käyttää sisäänrakennettujen B-puu- ja R-puu-indeksien lisäksi myös käyttäjän määrittelemiä indeksejä. PostgreSQL:n indeksit tukevat seuraavia ominaisuuksia:

*Indeksien selaus taaksepäin tarvittaessa, erillistä indeksiä ei tarvita tukemaan ORDER BY SOME_FIELD DESCENDING -lausekkeita.
*Voidaan luoda lausekeindeksejä; nämä indeksoivat lausekkeen tai funktion tuloksia, pelkän sarakearvon asemasta.
*Osittaisindeksit, jotka indeksoivat ainoastaan osan taulusta, voidaan luoda lisäämällä WHERE-lauseke `CREATE INDEX` -lauseen loppuun. Koska indeksi sisältää ainoastaan rivit joita haetaan useasti, indeksi vaatii vähemmän tallennustilaa ja haut ovat nopeampia.
* Bittikarttaindeksihaut ovat tuettuja. Bittikarttaindeksin luonti vaatii aluksi useamman indeksin lukemisen, joiden avulla luodaan bittikartta näiden indeksien ja ehdot täyttävien monikkojen leikkauskohdista. Tämä antaa käyttäjälle mahdollisuuden koota indeksejä yhteen; tauluun jossa on 20 saraketta voidaan periaatteessa luoda 20 eri indeksiä.

### Herätteet

PostgreSQL tukee herätteitä tauluissa, ja versiosta 9.1 alkaen myös INSTEAD OF -herätteitä näkymissä. Jos tapahtuma laukaisee useamman herätteen, ne käynnistetään aakkosjärjestyksessä. Natiivin PL/PgSQL:n lisäksi herätteet voivat myös kutsua PL/Perl tai muilla tuetuilla kielillä kirjoitettuja funktioita.

### MVCC

PostgreSQL hallitsee rinnakkaiset toiminnot käyttäen Multi-Version Concurrency Controliksi (MVCC) nimettyä järjestelmää, joka antaa jokaiselle käyttäjälle käyttöön tilannevedoksen tietokannasta. Tämä mahdollistaa muutosten tekemisen niin, että ne eivät näy muille käyttäjille ennen kuin tapahtuma on valmis ja hyväksytty. Tämä poistaa lukulukkojen tarpeen lähes kokonaan ja varmistaa kannan toiminnan tehokkaasti ACID-periaatteiden mukaan.

### Säännöt

Säännöt sallivat kantaan tehdyn kyselyn kyselypuun uudelleenkirjoittamisen. Yleinen käyttötarkoitus tälle toiminnalle on päivitettävät näkymät.

### Tietotyypit

Suuri valikoima sisäänrakennettuja tietotyyppejä mukaan lukien:
*IP- ja IPv6-osoitteet
*CIDR-blokki- ja MAC-osoite-tyypit
*Taulukot

Lisäksi käyttäjät voivat määritellä omia tietotyyppejään, joista voidaan yleensä tehdä täysin indeksoitavia.

### Käyttäjän määrittelemät oliot

Lähes kaikista tietokannan sisäisistä olioista voidaan luoda uusia tyyppejä, mukaan lukien:
* Indeksit
* Operaattorit (ja olemassa olevat voidaan kuormittaa)
* Aggregaatit
* Arvoalueet
* Tyyppimuunnokset

### Periytyminen

Taulut voidaan asettaa perimään ominaisuutensa isältään. Vaikkakin data taulujen välillä ei ole yhteistä, sarakkeen lisääminen isään luo saman sarakkeen myös lapsitauluun. Tämä toiminnallisuus ei ole vielä täysin tuettu &mdash; ennen kaikkea taulujen rajoitteet eivät vielä periydy.

### Muut ominaisuudet

*Viite-eheysrajoitteet mukaan lukien viiteavain -rajoitteet, sarakerajoitteet, ja rivitarkistukset
*Näkymät
*Täydet, sisä-, ja ulko- (vasen ja oikea) liitokset
*Sisäkyselyt
*Transaktiot
*Vahva SQL:2003 standardinmukaisuus
*Salatut yhteydet (SSL:n avulla)
*Binääri- ja tekstimuotoisten suurten objektien varastointi
*Varmuuskopiointi palvelimen ollessa toiminnassa
*Arvoalueet
*Taulutilat
*Tallennuspisteet
*Tietokannan palautus haluttuun tilanteeseen aikamääreen perusteella (Point-in-time recovery)

Versiossa 12 uutuutena on tuotetut sarakkeet, joiden arvo lasketaan uudelleen automaattisesti näkymän tavoin ilman tarvetta *triggerille*. Esimerkiksi taulussa voisi olla sarakkeet leveys, korkeus ja pinta-ala, joista viimeksi mainittu lasketaan automaattisesti kahden muun perusteella. Tuotettu arvo säilötään eikä sitä lasketa uudelleen arvoa hakevan kyselyn aikana.

### Ulkopuoliset lisäominaisuudet

*Maantieteelliset oliot käyttäen PostGIS:iä. GPL-lisensoitu.
*Täysi tekstihaku käyttäen OpenFTS:iä. GPL-lisensoitu.
*Useita asynkronisia isäntä/orja replikointiohjelmistoja, muun muassa Slony-I (BSD lisenssi) ja Mammoth Replicator  (PostgreSQL lisenssi).

## Suosio
Toukokuussa 2023 Stack Overflow -sivustolla tehdyn kyselyn mukaan PostgreSQL on noussut suosituimmaksi tietokantamoottoriksi. Kolme vuotta aiemmin tehdyn tuloksen mukaan MySQL oli suosituin ja PostgreSQL oli toisella sijalla. Kaupallisista tietokonemoottoreista suosituin oli Microsoft’s SQL Server. Kysely on suunnattu ohjelmistokehittäjille eikä siten kerro miten paljon tuotantokäytössä on asennettuna.

## Lähteet

## Aiheesta muualla
* PostgreSQL Website
* PostgreSQL Documentation
* Open Source Database Network
* Database Journal articles on PostgreSQL