PostgreSQL 数据库内核分析

出版者:机械工业出版社华章公司

作者:彭智勇

页数:434

出版时间:2012-1

价格:79.00元

装帧:平装

isbn号码:9787111359050

丛书系列:数据库技术丛书

具体描述

PostgreSQL是目前广泛应用的开源数据库管理系统。本书从PostgreSQL数据库的源代码入手，深入分析了该数据库管理系统的底层实现细节，揭示了数据库运行的基本原理。本书的主要内容包括：PostgreSQL数据库的体系结构、 存储管理、索引机制、查询编译、查询执行、并发控制机制以及安全等。每个主题都引用了大量的数据结构、图表等进行说明，使读者对实现过程和机理一目了然。

本书适合从事数据库领域相关研究的技术人员、高等院校相关专业高年级本科生或研究生阅读，有助于读者进行数据库的高级开发、基于PostgreSQL定制满足需求的数据库系统，或者在数据库内核中实现并验证数据库新技术。

作者简介

彭智勇：武汉大学计算机学院教授，博士生导师，日本京都大学博士，武汉大学珞珈特聘教授，中国计算机学会数据库专业委员会委员，长期从事数据库理论与技术的研究和教学工作。在武汉大学开设了“数据库基础教程”、“数据库系统实现”、“数据库内核分析”等数据库系列课程。

彭煜玮：武汉大学计算机学院讲师、博士，长期从事数据库理论与技术研究以及教学工作，主要负责“数据库内核分析”等课程的实践教学工作。

目录信息

前 言
第1章 PostgreSQL系统概述/1
1.1 PostgreSQL简介及发展历程/1
1.2 PostgreSQL的特性/2
1.3 PostgreSQL的应用/3
1.4 PostgreSQL代码结构/3
1.5 安装PostgreSQL/4
1.6 PostgreSQL数据库命令/5
第2章 PostgreSQL的体系结构/7
2.1 系统表/8
2.1.1 主要系统表功能及依赖关系/8
2.1.2 系统视图/14
2.2 数据集簇/15
2.2.1 initdb的使用/17
2.2.2 postgres.bki/17
2.2.3 initdb的执行过程/19
2.2.4 系统数据库/20
2.3 PostgreSQL进程结构/21
2.4 守护进程Postmaster/22
2.4.1 初始化内存上下文/23
2.4.2 配置参数/23
2.4.3 创建监听套接字/28
2.4.4 注册信号处理函数/29
2.4.5 辅助进程启动/31
2.4.6 装载客户端认证文件/32
2.4.7 循环等待客户连接请求/33
2.5 辅助进程/34
2.5.1 SysLogger系统日志进程/34
2.5.2 BgWriter后台写进程/36
2.5.3 WalWriter预写式日志写进程/38
2.5.4 PgArch预写式日志归档进程/40
2.5.5 AutoVacuum系统自动清理进程/41
2.5.6 PgStat统计数据收集进程/44
2.6 服务进程Postgres/47
2.6.1 初始化内存环境/48
2.6.2 配置运行参数和处理客户端传递的GUC参数/48
2.6.3 设置信号处理和信号屏蔽/48
2.6.4 初始化Postgres的运行环境/49
2.6.5 创建内存上下文并设置查询取消跳跃点/50
2.6.6 循环等待处理查询/50
2.6.7 简单查询的执行流程/52
2.7 小结/53
第3章 存储管理/54
3.1 存储管理器的体系结构/54
3.2 外存管理/57
3.2.1 表和元组的组织方式/58
3.2.2 磁盘管理器/60
3.2.3 VFD机制/61
3.2.4 空闲空间映射表/64
3.2.5 可见性映射表/69
3.2.6 大数据存储/69
3.3 内存管理/76
3.3.1 内存上下文概述/77
3.3.2 高速缓存/84
3.3.3 缓冲池管理/94
3.3.4 IPC/102
3.4 表操作与元组操作/106
3.4.1 表操作/106
3.4.2 元组操作/112
3.5 VACUUM机制/115
3.5.1 VACUUM操作/115
3.5.2 Lazy VACUUM/116
3.5.3 Full VACUUM/118
3.6 ResourceOwner资源跟踪/120
3.7 小结/122
第4章 索引/123
4.1 概述/123
4.1.1 索引方式/124
4.1.2 索引类型/125
4.1.3 索引相关系统表/125
4.1.4 索引的操作函数/129
4.2 B-Tree索引/131
4.2.1 B-Tree索引的组织结构/132
4.2.2 B-Tree索引的操作/135
4.3 Hash索引/146
4.3.1 Hash索引的组织结构/147
4.3.2 Hash索引的实现/153
4.4 GiST索引/161
4.4.1 GiST的扩展性/161
4.4.2 GiST索引的组织结构/162
4.4.3 GiST索引的实现/163
4.4.4 GiST索引实例/166
4.5 GIN索引/168
4.5.1 GIN索引的扩展性/168
4.5.2 GIN索引的组织结构/170
4.5.3 GIN索引的操作/172
4.6 TSearch2全文搜索/179
4.6.1 全文索引的创建/180
4.6.2 全文索引的查询/184
4.6.3 查询结果处理/185
4.7 小结/186
第5章 查询编译/187
5.1 概述/187
5.2 查询分析/188
5.2.1 Lex和Yacc简介/189
5.2.2 词法和语法分析/193
5.2.3 语义分析/208
5.3 查询重写/218
5.3.1 规则系统/219
5.3.2 查询重写的处理操作/224
5.4 查询规划/228
5.4.1 总体处理流程/229
5.4.2 预处理/237
5.4.3 生成路径/240
5.4.4 生成可优化的MIN/MAX聚集计划/253
5.4.5 生成普通计划/254
5.4.6 生成完整计划/257
5.4.7 整理计划树/259
5.4.8 实例分析/260
5.5 代价估计/266
5.5.1 代价估算公式/267
5.5.2 选择度/268
5.5.3 单个表的扫描代价/268
5.5.4 两个表的连接代价/268
5.6 PostgreSQL中的遗传算法/268
5.6.1 个体编码方式及种群初始化/269
5.6.2 适应值/270
5.6.3 父体选择策略/270
5.6.4 杂交算子/270
5.6.5 变异算子/275
5.6.6 终止条件/275
5.6.7 基于排列生成路径/276
5.6.8 实例分析/276
5.7 小结/280
第6章 查询执行/282
6.1 查询执行策略/283
6.1.1 可优化语句和数据定义语句/284
6.1.2 四种执行策略/284
6.1.3 策略选择的实现/286
6.1.4 Portal执行的过程/288
6.2 数据定义语句执行/289
6.2.1 数据定义语句执行流程/289
6.2.2 执行实例/290
6.2.3 主要的功能处理器函数/293
6.3 可优化语句执行/293
6.3.1 物理代数与处理模型/294
6.3.2 物理操作符的数据结构/295
6.3.3 执行器的运行/297
6.3.4 执行实例/301
6.4 计划节点/303
6.4.1 控制节点/304
6.4.2 扫描节点/310
6.4.3 物化节点/319
6.4.4 连接节点/328
6.5 其他子功能介绍/334
6.5.1 元组操作/334
6.5.2 表达式计算/337
6.5.3 投影操作/340
6.6 小结/342
第7章 事务处理与并发控制/343
7.1 事务系统简介/343
7.2 事务系统的上层/344
7.2.1 事务块状态/345
7.2.2 事务块操作/346
7.3 事务系统的底层/348
7.3.1 事务状态/348
7.3.2 事务操作函数/350
7.3.3 简单查询事务执行过程实例/352
7.4 事务保存点和子事务/353
7.4.1 保存点实现原理/353
7.4.2 子事务/353
7.5 两阶段提交/354
7.5.1 预提交阶段/354
7.5.2 全局提交阶段/355
7.6 PostgreSQL的并发控制/355
7.7 PostgreSQL中的三种锁/357
7.7.1 SpinLock/357
7.7.2 LWLock/358
7.7.3 RegularLock/360
7.8 锁管理机制/368
7.8.1 表粒度的锁操作/368
7.8.2 页粒度的锁操作/369
7.8.3 元组粒度的锁操作/369
7.8.4 事务粒度的锁操作/369
7.8.5 一般对象的锁操作/369
7.9 死锁处理机制/370
7.9.1 死锁处理相关数据结构/371
7.9.2 死锁处理相关操作/372
7.10 多版本并发控制/373
7.10.1 MVCC相关数据结构/373
7.10.2 MVCC相关操作/375
7.10.3 MVCC与快照/379
7.11 日志管理/380
7.11.1 SLRU缓冲池/381
7.11.2 CLOG日志管理器/386
7.11.3 SUBTRANS日志管理器/390
7.11.4 MULTIXACT日志管理器/392
7.11.5 XLOG日志管理器/394
7.11.6 日志管理器总结/402
7.12 小结/403
第8章 数据库安全/404
8.1 PostgreSQL安全简介/404
8.2 用户标识和认证/405
8.2.1 客户端配置文件/406
8.2.2 认证方法/408
8.2.3 客户端认证/410
8.3 基于角色的权限管理/413
8.3.1 用户和角色/413
8.3.2 角色相关的系统表/415
8.3.3 角色管理/416
8.4 对象访问控制/426
8.4.1 访问控制列表/426
8.4.2 对象权限管理/428
8.4.3 对象权限检查/432
8.5 小结/433
附录A 用Eclipse开发和调试PostgreSQL/434
· · · · · · (收起)

读后感

国内有人系统分析PostgreSQL的源码，还是值得鼓励的，有些细节写得还是可以的，个人对索引和事务管理器比较感兴趣，尤其是事务管理器的章节，可以作为实践很好的例子来读，结合jim gray的《事务处理》的关于事务管理器那三章的理论来读，收获可能更多一些。

国内有人系统分析PostgreSQL的源码，还是值得鼓励的，有些细节写得还是可以的，个人对索引和事务管理器比较感兴趣，尤其是事务管理器的章节，可以作为实践很好的例子来读，结合jim gray的《事务处理》的关于事务管理器那三章的理论来读，收获可能更多一些。

国内有人系统分析PostgreSQL的源码，还是值得鼓励的，有些细节写得还是可以的，个人对索引和事务管理器比较感兴趣，尤其是事务管理器的章节，可以作为实践很好的例子来读，结合jim gray的《事务处理》的关于事务管理器那三章的理论来读，收获可能更多一些。

国内有人系统分析PostgreSQL的源码，还是值得鼓励的，有些细节写得还是可以的，个人对索引和事务管理器比较感兴趣，尤其是事务管理器的章节，可以作为实践很好的例子来读，结合jim gray的《事务处理》的关于事务管理器那三章的理论来读，收获可能更多一些。

很多人根本没有认真看这本书，就在那里瞎bb，说，写得很烂，无非是api文档，还没有注释好懂，非常不好看，balabala。 拜托，你认真看过吗？想当然地以为，无非就是画了个流程图，再把代码里的注释翻译一遍，攒出了这么一本书？ 无数人都低估了这本书，但这本书明明是进入pg内...  

用户评价

这本书的行文风格简直是一股清流，完全摆脱了传统技术书籍那种生硬的、教科书式的叙事腔调。作者的笔触极其生动，仿佛不是在描述冰冷的底层逻辑，而是在娓娓道来一个宏大而精妙的工程故事。在介绍复杂的事务处理机制时，作者没有直接抛出晦涩的术语，而是先用一个巧妙的比喻，将抽象的概念具象化，让人茅塞顿开。这种叙事技巧的运用，极大地降低了初学者对核心概念的畏惧感。更令人称道的是，作者在关键的技术节点上，总能精准地把握住读者的认知节奏，既不会过度简化导致信息失真，也不会堆砌过多的细节让人迷失方向。阅读过程中，我多次被作者那种深入浅出的表达能力所折服，感觉像是在与一位经验极其丰富、且极富教学天赋的资深工程师进行一对一的探讨，代入感极强，学习的效率也因此得到了显著提升。

该书对于数据结构与存储引擎的阐述，展现出一种近乎苛刻的严谨性。它不像某些书籍那样只停留在API的介绍层面，而是真正深入到了数据在磁盘上是如何布局，索引结构是如何在内存和持久化存储之间进行高效交互的底层细节。我对其中关于B+树变体优化，特别是应对高并发场景下的锁粒度划分那几章印象尤为深刻。作者不仅详细勾勒了理论模型，还辅以大量的伪代码和流程图，清晰地展示了各个组件在系统调用栈中的协作路径。这种全景式的视图构建，使得读者能够构建起一个完整的、立体的知识框架，而不是零散的知识点集合。我甚至能从中感受到设计者在权衡性能、一致性和可用性时所经历的挣扎与取舍，这种对“为什么这么设计”的深入挖掘，远比单纯了解“如何使用”要宝贵得多。

这本书的装帧设计着实吸引眼球，那种深邃的蓝色调，配上简洁有力的标题字体，一下子就让人感觉这不仅仅是一本技术手册，更像是一件能放在书架上彰显品味的艺术品。我拿到书的时候，特意留意了一下纸张的质感，触感细腻而不失韧性，油墨印刷的清晰度非常高，即便是那些密集的代码块和复杂的系统架构图，看起来也毫不费力，阅读体验极佳。书的开本适中，拿在手里重量感恰到好处，既不至于轻飘得像本宣传册，也不会重得让人望而却步。封面上的设计元素似乎在暗示着内容的深度与广度，那隐约可见的电路图纹理，让人不禁对接下来的探索充满期待。初次翻阅，那些目录的排版和章节的划分都显得井井有条，没有丝毫的凌乱感，这为后续深入研究奠定了良好的心理基础。这本书的物理呈现本身，就已经传递出一种对知识的敬畏和对读者的尊重，让人愿意花时间静下心来，沉浸其中。

这本书的视野布局显然是面向未来的，它不仅仅停留在对现有稳定版本的分析，更对未来技术演进的方向进行了有益的探讨。在探讨性能调优的章节中，作者并未固步自封于传统的调优参数列表，而是将重点放在了操作系统内核层面与数据库进程的交互机制上，这提供了一个更为底层的、更具前瞻性的分析视角。我特别欣赏作者在总结部分，常常会跳出纯技术框架，宏观地探讨当前主流数据库架构的局限性以及潜在的改进方向，这激发了读者进行批判性思考的能力。它鼓励我们不仅要成为工具的使用者，更要成为能够预见并参与设计下一代系统的思考者。这种引导式的思维训练，远比单纯的知识灌输要更有价值，它让这本书从一本优秀的参考资料，升华为一本能够激发创新潜能的启迪之作。

这本书的排版细节处理得相当到位，体现了出版方在专业书籍制作上的专业水准。页边距的留白设计得恰到好处，既保证了书写批注的空间，又避免了内容过于拥挤带来的压迫感。术语的规范使用和一致性令人赞叹，那些新引入的概念，作者都会在首次出现时给予清晰的定义，并且在后续的引用中保持高度统一的表述方式，避免了阅读时的认知跳跃。图表的质量尤其值得称赞，那些复杂的并发流程图和内存布局示意图，线条清晰、色彩运用得当，即使用放大镜观察细节，也能保证信息不失真。在阅读一些较长的技术段落时，作者巧妙地运用了不同字号和粗细的字体来区分引用的代码、强调的关键字和核心结论，这种细微的视觉引导，极大地提升了阅读的流畅度和信息抓取的效率。

稍候写评；

实实在在的一本书，利用源代码分析来讲关系数据库的实现，对于做DB方向的人而言，读一遍很有必要，尽管有不少内容是大概知道的，但是从实现的层次讲来，还是能够得到一些启发。

有点老，代码的讲解其实有点跳，原理部分讲得好，后面是看了另外一本才大概理解了一部分源码

有许多的错误，主要是代码上的，包括大小写，缩进，还有一些书中的代码不完整，似乎是编辑的时候搞错了。另外书中的语言组织不是很适合自学，更像是大学中的教科书。

辛辛苦苦终于读完了，虽然只是走马观花，但毕竟对一个成熟的数据库系统有了一定的了解。