PostgreSQL 数据库实战指南

📚书籍概述

PostgreSQL 不再只是一个传统的关系型数据库。随着插件生态的发展和原生特性的增强，它已经演变为一个支持多种数据模型（关系型、JSON、图、时序、空间）、多租户架构、分布式部署、流式处理等场景的通用数据库平台。

本书将围绕 PostgreSQL 最新版（v17）的功能体系，结合企业级实战案例，深入讲解其在不同数据库领域中的应用与优化技巧，帮助读者掌握 PostgreSQL 在现代数据架构中的核心地位。

🧩全书结构概览

📘第一部分：关系型数据库实战（共6章）

第1章 PostgreSQL 基础与安装配置

• 安装 PostgreSQL 17（Linux/Windows/Docker）
• 初始化集群与基本配置（pg_hba.conf, postgresql.conf）
• 使用 psql 工具与图形化客户端（如 pgAdmin）
• 用户权限管理基础
• 实战：搭建本地开发环境并导入样例数据集

第2章 SQL 语法与高级查询

• SELECT、JOIN、CTE、窗口函数详解
• 索引类型（B-tree, Hash, GiST, SP-GiST, BRIN, Bloom）
• 查询优化技巧与执行计划解读
• 实战：使用窗口函数分析销售数据趋势

第3章 事务控制与并发机制

• ACID 特性实现机制
• 多版本并发控制（MVCC）原理
• 锁机制与死锁检测
• 实战：高并发下单系统事务设计

第4章 函数、触发器与过程语言

• PL/pgSQL 编写存储过程
• 触发器的定义与使用场景
• 支持的其他语言：PL/Python、PL/Perl、PL/V8
• 实战：订单状态变更自动记录日志

第5章 表分区与继承

• 范围、列表、哈希分区策略
• 原生分区表 vs 继承表对比
• 自动分区策略设置
• 实战：按年份分区的历史数据归档系统

第6章 扩展与插件生态

• 常用扩展介绍（uuid-ossp, hstore, citext, ltree）
• 如何安装和使用扩展
• 实战：使用 pg_trgm 提升模糊搜索效率

📘第二部分：图数据库支持与实战（共3章）

第7章 PostgreSQL 中的图数据库能力

• 使用 LTree 实现树形结构
• pgGraph 插件简介（或使用 Apache AGE）
• 图遍历与路径查找
• 实战：组织架构图的构建与查询

第8章 使用 JSON + SQL 模拟图模型

• 使用 JSONB 存储节点与边关系
• 构建图结构并进行递归查询
• 实战：社交网络中好友推荐算法模拟

第9章 Apache AGE 集成与图数据库实战

• Apache AGE 简介与安装
• Cypher 查询语言支持
• 图数据库与关系数据混合查询
• 实战：知识图谱的构建与查询优化

📘第三部分：NoSQL 能力扩展实战（共4章）

第10章 JSON 与 JSONB 数据类型深度解析

• JSON vs JSONB 的区别
• GIN 索引与 JSONB 查询优化
• 支持的操作符与函数
• 实战：日志系统的灵活字段存储与检索

第11章 文档型数据库风格操作

• 使用 jsonpath 进行复杂文档查询
• 动态 Schema 设计与更新策略
• 实战：电商商品信息灵活字段管理

第12章 时间序列数据处理

• TimescaleDB 插件集成与使用
• hypertable 创建与压缩策略
• 实战：物联网设备监控数据存储与分析

第13章 全文搜索与向量相似度匹配

• tsvector 与 GIN 索引全文搜索
• 使用 pgvector 插件进行向量检索
• 实战：图像特征匹配与文本语义搜索

📘第四部分：分布式数据库架构实战（共5章）

第14章 PostgreSQL 的分布式方案概览

• Citus 扩展简介
• Postgres-XC / Postgres-XL 对比
• 实战：选择适合业务场景的分布式架构

第15章 Citus 扩展实战

• 安装 Citus 并创建分布式表
• 分片策略（hash, range, append）
• 分布式 JOIN 与聚合查询
• 实战：用户行为数据的分布式统计分析

第16章 多主复制与读写分离

• 使用 BDR（Bi-Directional Replication）
• 逻辑复制与物理复制对比
• 实战：跨地域部署下的数据同步方案

第17章 PostgreSQL + Kubernetes 实战

• 使用 Crunchy Data Operator 部署
• 自动备份、恢复、扩缩容
• 实战：云原生环境下 PostgreSQL 集群管理

第18章 多租户架构设计

• 行级安全策略（RLS）与 Row-Level Security
• 使用模式隔离或多租户扩展（如 TenantKit）
• 实战：SaaS 应用中的多租户数据隔离

📘第五部分：高可用、安全与性能调优（共4章）

第19章 高可用与故障转移

• 流复制（Streaming Replication）配置
• Patroni + etcd 高可用集群部署
• 实战：实现自动故障切换的生产级架构

第20章 安全机制与合规性

• SSL/TLS 加密连接
• 行级安全与列级权限控制
• 数据脱敏与审计日志
• 实战：金融系统中的访问控制与审计

第21章 性能调优实战

• 查询优化技巧（索引、重写、缓存）
• 配置参数调优（shared_buffers, work_mem, etc.）
• 实战：电商平台高峰期性能瓶颈排查

第22章 监控与运维自动化

• Prometheus + Grafana 监控 PostgreSQL
• 使用 pgBadger 分析慢查询日志
• 自动化巡检脚本编写
• 实战：建立完整的数据库健康检查体系