بانک اطلاعاتی PostgreSQL چه قابلیت‌هایی در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد؟

تاریخچه پیدایش PostgreSQL

پروژه PostgreSQL در سال 1986 در دانشکده علوم کامپیوتر برکلی دانشگاه کالیفرنیا آغاز شد. این پروژه ابتدا POSTGRES نام‌گذاری شد و با هدف پشتیبانی از نوع‌های داده‌ای مختلف پدید آمد. در یک دهه بعد، تغییراتی در آن اعمال شد تا این‌که در سال 1996 پروژه POSTGRES به PostgreSQL تغییر نام یافت تا نشان دهد به‌شکل کاملی از SQL پشتیبانی می‌کند. امروزه، برخی منابع از واژه Postgres برای اشاره به ‌این بانک ‌اطلاعاتی استفاده می‌کنند. 

بانک‌ اطلاعاتی PostgreSQL چیست؟

PostgreSQL یک سامانه مدیریت بانک ‌اطلاعاتی رابطه‌ای رایگان و متن‌باز (RDBMS) است که مبتنی بر زبان پرس‌وجوی ساخت‌یافته (SQL) است. این بانک ‌اطلاعاتی به‌ برنامه‌نویسان اجازه می‌دهد از SQL و JSON برای پیاده‌سازی پرس‌و‌جوهای رابطه‌ای (Relational) و غیررابطه‌ای استفاده کنند. این سامانه مدیریت بانک‌های اطلاعاتی، طیف گسترده‌ای از قابلیت‌های کاربردی را به‌شکل رایگان در اختیار برنامه‌نویسان قرار می‌دهد که سامانه‌های مدیریت بانک‌های اطلاعاتی پیشرفته تجاری مثل Oracle و SQL Server را ارائه می‌کنند. 

PostgreSQL چه ویژگی‌های کاربردی ارائه می‌کند؟

از مهم‌ترین قابلیت‌های ارائه شده توسط PostgreSQL به‌ موارد زیر باید اشاره کرد: 

به ‌توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد به‌شکل انعطاف‌پذیری از بانک‌های اطلاعاتی در برنامه‌های کاربردی خود استفاده کنند. این سامانه مدیریت بانک‌های اطلاعاتی، مجهز به ‌یک مکانیزم حفاظتی یکپارچه است که به‌ مدیران بانک ‌اطلاعاتی تضمین می‌دهد اصل یکپارچگی اطلاعات در زمان کار با بانک‌های اطلاعاتی پستگرس‌کیوال حفظ می‌شود و در صورت بروز مشکل و خطا در محیط‌های عملیاتی، اطلاعات از دست نخواهند رفت. PostgreSQL چندسکویی است و قابلیت اجرا روی سیستم‌عامل‌های مختلف را دارد. جالب آن‌که بیشتر برنامه‌نویسی اصلی مدرن از این بانک اطلاعاتی پشتیبانی می‌کند. در پستگرس‌کیو‌ال از مکانیزم‌های سطح بالا برای قفل کردن و محافظت از اطلاعات استفاده شده است. این بانک اطلاعاتی از کنترل همروندی چندنسخه‌ای پشتیبانی می‌کند، بنابراین دسترسی هم‌زمان به بانک ‌اطلاعاتی امکان‌پذیر است. بانک‌ اطلاعاتی PostgreSQL قابلیت برنامه‌نویسی کامل سمت سرور را دارد که یک امتیاز بزرگ به‌شمار می‌رود. این بانک ‌اطلاعاتی مطابق با استاندارد ANSI SQL انجمن استاندارد ملی آمریکا طراحی شده است. PostgreSQL از معماری شبکه کلاینت‌سرور به‌طور کامل پشتیبانی می‌کند و بنابراین امکان پیاده‌سازی آن در  شبکه‌هایی که مبتنی بر معماری کلاینت‌سرور هستند، وجود دارد. این پایگاه داده دارای مکانیزم‌های امنیتی پیشرفته‌ای مثل SSL است که قابلیت انعکاس مبتنی بر رویداد‌نگاری (Log-based) و مبتنی بر انگیزش (trigger-based) را دارد. بانک اطلاعاتی PostgreSQL با پارادایم برنامه‌نویسی شی‌گرایی سازگاری کامل دارد، بنابراین برنامه‌نویسان مسلط به ‌مباحثی مثل وراثت، بدون مشکل قادر به‌ تعامل با این بانک ‌‌اطلاعاتی هستند. پشتیبانی از JSON ،PostgreSQL را قادر می‌سازد تا بتواند با دیگر بانک‌های اطلاعاتی مثل بانک‌‌های اطلاعاتی غیررابطه‌ای (NoSQL) ارتباط برقرار کند. 

PostgreSQL چه مزایای قابل توجهی در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد؟ 

اکنون که با ویژگی‌های مهم بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL آشنا شدیم، بهتر است با مزایای منحصربه‌فردی که در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد آشنا شویم. از مهم‌ترین مزایای این سامانه مدیریت بانک‌های اطلاعاتی به‌ موارد زیر باید اشاره کرد:

PostgreSQL می‌تواند وب‌سایت‌ها و برنامه‌های کاربردی وب پویا را به‌عنوان پشته LAMP اجرا کند. LAMP سرنام چهار کلمه Linux، Apache، MySQL-Server و PHP است. این چهار برنامه از معروف‌ترین برنامه‌های متن‌باز هستند که به Web Stack شهرت دارند. Linux، سیستم‌عاملی محبوب نزد کاربران و مدیران شبکه است. Apache یکی از معروف‌ترین وب‌سرورهای موجود در لینوکس است. MySQL یک سیستم مدیریت بانک‌های اطلاعاتی است. PHP یک زبان برنامه‌نویسی سمت سرور است. ترکیب این مولفه‌های کلیدی با یک‌دیگر به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد به ‌بهترین شکل فرایند توسعه وب را انجام دهند. همان‌گونه که اشاره شد بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL متن‌باز است و سورس‌کدهای آن در اختیار کاربران قرار دارد. بنابراین شرکت‌ها یا توسعه‌دهندگان می‌توانند بر مبنای نیازهای کاری تغییراتی در کدها اعمال کنند.  بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL می‌تواند از ماژول‌های جغرافیایی برای استفاده در خدمات مبتنی بر مکان و سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی پشتیبانی می‌کند. ترکیب نحوی بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL ساده است؛ بنابراین برای یادگیری آن نیازی نیست وقت زیادی اختصاص دهید. فرایند مدیریت آن ساده است و علاوه بر این، برای نصب به‌ فضای آزاد زیادی نیاز ندارد. 

سامانه مدیریت بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL چه معایبی دارد؟

همانند بانک‌های اطلاعات دیگر، PostgreSQL در کنار مزایایی که دارد، معایبی نیز دارد. از مهم‌ترین معایب این بانک ‌اطلاعاتی به‌ موارد زیر باید اشاره کرد: 

در PostgreSQL تغییراتی که برای دستیابی به ‌سرعت بهتر انجام می‌شود، مستلزم صرف وقت بیشتر است که درست در نقطه مقابل MySQL دارد که برای بهینه‌سازی سرعت بانک اطلاعاتی باید کار کمی انجام دهید. مشکل فوق به‌ این دلیل به‌وجود می‌آید که بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL بیشتر بر سازگاری متمرکز است تا سرعت. بیشتر برنامه‌های متن‌باز از بانک ‌اطلاعاتی MySQL پشتیبانی می‌کنند؛ اما همه آن‌ها از بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL پشتیبانی نمی‌کنند. PostgreSQL در مقایسه با بانک ‌اطلاعاتی MySQL کندتر عمل می‌کند.

PostgreSQL چه کاربردهایی دارد؟ 

PostgreSQL موارد استفاده زیادی دارد و در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می‌شود. از مهم‌ترین کاربردهای این بانک اطلاعاتی به‌ موارد زیر باید اشاره کرد: 

گزینه‌ای مناسب در ارتباط با امور مالی

بانک اطلاعاتی PostgreSQL یک سیستم DBMS ایده‌آل برای صنعت مالی است. به‌علاوه، کاملا سازگار با ACID است که آن ‌را به گزینه‌ای مناسب برای پردازش تراکنش آنلاین (OLTP) تبدیل می‌کند. ACID سرنام کلمات Isolation ،Consistency ،Atomicity و Durability است. تعریف هر یک از این واژگان به‌شرح زیر است:

• ‌Atomicity: این اصطلاح به همه یا هیچ معروف است و به ‌این نکته اشاره دارد که یک تراکنش یا باید به‌طور کامل اجرا شود یا خیر. به‌طور مثال، اگر در یک تراکنش (Transaction) شما سه عملیات مختلف انجام می‌دهید، یا باید هر سه عملیات انجام شوند یا هیچ‌کدام انجام نشوند. 
• Consistency: مفهوم سازگاری به ‌این معنا است که یک تراکنش، پایگاه داده را از یک حالت سازگار به حالت سازگار دیگر انتقال دهد. به‌بیان دیگر، باید محدودیت‌های اتفاق افتاده در سیستم را دنبال کند و سیستم را از یک حالت پایدار به حالت پایدار دیگر ببرد.
• Isolation: فرض کنید در یک پایگاه داده، چند تراکنش با یک‌دیگر در حال اجرا هستند. این تراکنش‌ها باید به‌گونه‌ای توسط سیستم مدیریت شود که به‌نظر برسد تنها همین تراکنش در حال اجرا در کل پایگاه داده است.
• Durability: پایداری، به ‌این معنا است که تراکنش‌هایی که به‌ مرحله اجرا می‌رسند، اثرشان ماندنی باشد و هرگز به‌طور تصادفی از بین نروند. 

گزینه‌ای مناسب برای کار با اطلاعات جغرافیایی 

بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL یک سامانه محاسباتی قدرتمند با استانداردهای بالا برای اطلاعات مکانی ارائه می‌کند که PostGIS نام دارد. البته PostGIS از الحاقیه‌های این بانک اطلاعاتی است که توانایی ذخیره‌سازی داده‌های جغرافیایی را دارد و تحت مجوز GPL منتشر شده است. این سیستم صدها تابع مختلف را برای پردازش داده‌های هندسی در قالب‌های گوناگون دارد. علاوه بر این، با استفاده از هر دو ابزار QGIS یا GeoServer که ابزارهای حوزه نقشه‌برداری هستند، ساده‌ترین روش برای مدیریت Geodata که اطلاعات جغرافیایی هستند را ارائه می‌کند. 

صنعت

امروزه‌، تولیدکنندگان صنعتی از بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL برای تسریع روند تجارت خود استفاده می‌کنند. PostgreSQL به آن‌ها کمک می‌کند از این DBMS متن‌باز به‌عنوان منبع ذخیره‌سازی در بک‌اند نرم‌افزارها و بهبود عملکرد زنجیره تامین استفاده کنند. رویکرد فوق باعث می‌شود تا هزینه عملیاتی سازمان‌ها در بلندمدت کاهش پیدا کند. 

فناوری وب و NoSQL

اگر یک وب‌سایت مجبور شود در یک زمان واحد به ‌صدها یا هزاران درخواست در ثانیه پاسخ دهد، PostgreSQL بهترین گزینه است. PostgreSQL با تمام چارچوب‌ها و فناوری‌های توسعه وب مثل جنگو،Node.js ،Hibernate ، PHP و غیره سازگار است. علاوه بر این، قابلیت پاسخ‌دهی که این بانک اطلاعاتی دارد، این امکان را به‌وجود می‌آورد که در صورت نیاز بتوان آن ‌را مقیاس‌بندی کرد و تعداد سرورهای بانک ‌اطلاعاتی را افزایش داد.

کار با داده‌های علمی

در پروژه‌های علمی اطلاعات و داده‌ها در مقیاس ترابایت‌ها تولید و ذخیره می‌شوند. بنابراین، رسیدگی به این داده‌ها یکی از مهم‌ترین چالش‌های این پروژه‌ها است. برای این منظور، بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL قابلیت‌های تحلیلی فوق‌العاده و موتور قدرتمند پرس‌وجوی محاوره‌ای ساخت‌یافته (SQL) را ارائه می‌دهد. این بانک ‌اطلاعاتی کمک می‌کند تا حجم زیادی از داده‌ها به‌سادگی مدیریت شوند. با توجه به ‌محبوبیت و پراستفاده بودن پایگاه داده MySQL، بهتر است مقایسه‌ای میان MySQL و PostgreSQL انجام شود تا بتوان در خصوص انتخاب بانک‌ اطلاعاتی مورد استفاده بهتر تصمیم‌گیری کرد.

تفاوت‌های MySQL و PostgreSQL

بانک ‌اطلاعاتی MySQL ایده‌آل‌ترین گزینه برای کار با برنامه‌های وب‌محور و به‌ویژه وب‌سایت‌ها است. بانک اطلاعاتی MySQL یک سیستم مدیریت پایگاه داده رابطه‌ای (RDBMS) است که امکان ذخیره‌سازی، جست‌وجو، مرتب‌سازی و بازیابی داده‌ها از طریق وب را ارائه می‌کند. از مهم‌ترین تفاوت‌های این دو بانک ‌اطلاعاتی به‌ موارد زیر باید اشاره کرد:

• MySQL کد منبع خود را تحت مجوز GNU در دسترس کاربران قرار داده است، اما PostgreSQL کدها را تحت مجوز PostgreSQL در دسترس قرار می‌دهد. GNU مجوزی است که انعطاف‌پذیری بیشتری در ویرایش کدهای اصلی نرم‌افزارها ارائه می‌کند.
• MySQL در حال حاضر متعلق به شرکت اوراکل است و چند نسخه پولی از آن وجود دارد، اما PostgreSQL رایگان و منبع‌باز است و این موضوع به ‌این معنی است که کاربر هیچ‌وقت نیاز به‌ پرداخت مبلغی برای استفاده از این نرم‌افزار نخواهد داشت.
•  MySQL تنها هنگام استفاده از موتورهای ذخیره‌سازی خوشه‌ای NDB و InnoDB سازگار با ACID است، اما PostgreSQL به‌طور کامل با ACID سازگار است. 
•  MySQL در سیستم‌های OLAP و OLTP که موضوع اصلی سرعت خواندن اطلاعات است، عملکرد خوبی دارد، اما PostgreSQL در ارتباط با سامانه‌هایی عملکرد بهتری دارد که پرس‌وجوهای پیچیده‌ای را روی بانک ‌اطلاعاتی اجرا می‌کنند.
•  MySQL نرم‌افزاری قابل اعتماد است و با کاربردهای هوش تجاری (Business Intelligence) که خواندن آن‌ها دشوار است، به‌خوبی کار می‌کند. PostgreSQL نیز با برنامه‌های مبتنی بر هوش تجاری به‌خوبی کار می‌کند، با این حال، بیش‌تر برای برنامه‌های انبار داده (Data Warehouse) و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها مناسب است که نیازمند خواندن و نوشتن سریع اطلاعات هستند. 

چه زمانی باید از MySQL استفاده کنیم؟

توسعه‌دهندگان در هنگام انتخاب بانک‌ اطلاعاتی برای یک پروژه این پرسش را مطرح می‌کنند که MySQL یا PostreSQL کدام‌یک مناسب‌تر هستند؟ در پاسخ این پرسش باید بگوییم:

PostreSQL برای هر اتصال کلاینت جدید، پردازه جدیدی تخصیص می‌دهد که هر پردازه 10 مگابایت از فضای حافظه اصلی را اشغال می‌کند.  PostreSQL با تمرکز بر مواردی مثل توسعه، رعایت استانداردها، گسترش‌پذیری و یکپارچگی داده‌ها ساخته شده است که همین مسئله باعث کندی سرعت بانک‌های اطلاعاتی PostreSQL می‌شود. بنابراین، برای گردش کارهای ساده و ترافیک‌های با حجم بالا، MySQL انتخاب بهتری نسبت به PostreSQL است. PostreSQL یک بانک ‌اطلاعاتی شیء-رابطه‌ای است، در حالی که MySQL یک بانک ‌اطلاعاتی کاملا رابطه‌ای است. به‌بیان دقیق‌تر،  PostreSQL شامل ویژگی‌هایی مثل وراثت جدول و اضافه بار عملکردی است که می‌تواند برای برخی از برنامه‌ها مشکل‌ساز باشد. PostreSQL بیشتر متمایل به ‌استانداردهای SQL است، بنابراین در زمینه مدیریت هم‌زمانی بهتر از MySQL عمل می‌کند.

همچنین، از برنامه‌های جست‌وجوی موازی پشتیبانی می‌کند که می‌تواند از چند هسته پردازنده مرکزی استفاده کند. در کنار موارد یاد شده باید به درخواست مشتری نیز دقت کرد. به‌طور مثال، برای برخی از کاربران و شرکت‌ها و به‌ویژه فروشگاه‌های آنلاین، سرعت اهمیت زیادی دارد. در حالی که برخی دیگر به‌دنبال گسترش‌پذیری سریع‌تر بانک‌های اطلاعاتی در آینده هستند. 

کلام آخر 

در این مقاله سعی کردیم بانک ‌اطلاعاتی منبع‌باز PostgreSQL را معرفی کرده و به مزایا و معایب آن اشاره‌ای کوتاه داشته باشیم. یکی از مهم‌ترین مزایای بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL سازگاری آن با چارچوب‌ها، زبان‌های برنامه‌نویسی و میان‌افزارهای گوناگون است. بانک ‌اطلاعاتی PostgreSQL منبع‌باز و رایگان است و نیازی به پرداخت هیچ مبلغی برای استفاده از آن وجود ندارد. یکی از ویژگی‌های مهم این بانک ‌اطلاعاتی این است که می‌تواند وب‌سایت‌ها و برنامه‌های وب پویا را به‌عنوان گزینه‌ای برای پشته LAMP اجرا کند و توانایی پشتیبانی از داده‌های JSON را دارد.