PostgreSQLは、複雑なデータワークロードを安全に保存・拡張できる、オープンソースのオブジェクトリレーショナルデータベースシステムです。本記事では、PostgreSQLの概要や用途、メリットについて解説します。
PostgreSQLとは？
PostgreSQLは、高度なオープンソースのリレーショナルデータベース管理システム（RDBMS）です。PostgreSQL Global Development Groupが開発しました。1986年にカリフォルニア大学バークレー校でPOSTGRESプロジェクトの一環として始まり、1996年7月8日に初めてリリースされました。
PostgreSQLは、リレーショナルクエリと非リレーショナルクエリの両方に対応するエンタープライズクラスのリレーショナルデータベースです。次のような手続き型言語をサポートしています。PL/pgSQL、PL/Python、PL/Tcl、PL/Perlのほか、Java、.Net、Go、Ruby、C、C++、ODBCなどの標準外の手続き型言語にも対応します。
このRDBMSは、構造化データと非構造化データの両方を1つの製品に保存できます。また、次のような大半のデータ型に対応しています。数値、金額、文字、バイナリ、日付・時刻、ブール、列挙、幾何、ネットワークアドレス、BitString、テキスト検索、UUID、XML、JSON、配列、複合、範囲、ドメイン、オブジェクト識別子、pg_lsn、疑似型などです。
PostgreSQLは、macOS、Windows、Linux、FreeBSD、OpenBSD、NetBSD、AIX、HP-UX、Solaris、UnixWareの各OSで利用できます。そのほか、ほとんどのUnix系システムでも動作します。さらに、PostgreSQLはAppleのmacOS Serverのデフォルトデータベースです。
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PostgreSQLにおけるSQL
SQL（構造化クエリ言語）は、データの保存、操作、取得を目的として設計されています。PostgreSQLでのSQL言語の利用により、拡張性と標準への準拠が実現します。このRDBMSは、組み込みデータ型向けに多数の演算子と関数を提供しています。さらに、その他の高度なSQL言語操作にも対応しているため、効果的で強力な選択肢となっています。
サーバー管理
PostgreSQLサーバーの管理では、多くの重要な最適化タスクを実行できます。データベース管理には、ソフトウェアのインストール、サーバーのセットアップと設定、ユーザーとデータベースの管理、保守作業などの基本的な業務が含まれます。
インターフェース
PostgreSQLの基本ディストリビューションには、2つのクライアントインターフェースであるlibpqとECPGが含まれています。このRDBMSのグラフィカルユーザーインターフェース（GUI）ツールを使えば、オープンソースデータベースのユーザーはデータを管理、操作、可視化できます。代表的なGUIツールには、pgAdmin、DBeaver、Navicat、DataGrip、OmniDBなどがあります。
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PostgreSQLの用途
PostgreSQLは、より安定性の高いデータベース管理システムの1つであり、Webサイト、地理空間、分析アプリケーションの主要なデータストアやデータウェアハウスとして広く利用されています。
- 汎用OLTP：オンライン・トランザクション処理（OLTP）システムは、データベース内のトランザクションデータを取得・維持します。OLTPデータベースでは、迅速な処理を重視し、データの書き込み、読み取り、更新が頻繁に行われます。多くのスタートアップや大企業が、製品やインターネット規模のアプリケーション、ソリューションの主要なデータストアとしてこのRDBMSを利用しています。
- フェデレーションハブ：PostgreSQLはデータをフェデレーションし、インフラ内のハブとして機能させることができます。MySQL、Oracle、MongoDB、CouchDB、Redis、Informix、Neo4jなどに対応する外部データラッパーを備えています。これらの拡張機能の開発には、コミュニティが大きく貢献しました。ODBC、JDBC、LDAPインターフェースにマッピングすることも可能です。
- 地理空間：空間データや地理データの分析は、場所、距離、その他の地理的特性の特定に役立つ、データ分析の重要な側面です。PostgreSQLのPostGIS拡張機能は地理オブジェクトに対応し、位置情報サービス向けの地理情報システム（GIS）や地理空間データストアとして利用できます。特にPostGISは、他の空間データベースではほとんど見られない独自機能を数多く備えています。
- LAPPスタック：LAPP（Linux、Apache、PostgreSQL、PHP/Perl/Python）スタックは、動的なWebサイトやサーバーの稼働に利用できるオープンソースのWebプラットフォームです。そのため、このRDBMSは、強力なLAMPスタックの代替手段の一部として、動的なWebサイトやアプリケーションを実行できます。
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PostgreSQLを利用するメリットとは？
PostgreSQLは自らを「世界で最も高度なオープンソースのリレーショナルデータベース」と称しています。PostgreSQLの利用には多くのメリットがあります。
- オープンソースライセンス：必要に応じて、費用をかけずに自由に利用、実装、変更できるオープンソースライセンスの下で提供されています。ライセンス費用がかからないため、過剰導入のリスクもありません。あらゆるユーザーが高度なデータベースシステムやサービスを自由に体験できることが、最大のメリットです。
- 容易な拡張性：このシステムの機能は、開発者や管理者がアプリケーションを構築し、データの整合性を保護し、大規模・小規模なデータセットを管理できるよう支援することを目的としています。また、容易に拡張できるよう設計されており、データベースに読み込んだ拡張機能は組み込み機能と同じように動作します。
- 信頼性と整合性：信頼性はあらゆるデータベースシステムにとって重要な機能であり、PostgreSQLはデータの信頼性の高い運用を実現するためにあらゆる対策を講じています。例えば、データの整合性を確保するため、RDBMSは先行書き込みログ（WAL）に対応しています。
- 高可用性と負荷分散：継続的な計画、スタンバイサーバーの運用、プライマリサーバーのスタンバイサーバー向け準備、スタンバイサーバーの設定、ストリーミングレプリケーション、レプリケーションスロット、カスケードレプリケーション、同期レプリケーション、スタンバイでの継続的なアーカイブによって、高可用性と負荷分散を実現します。
- バックアップと復元：PostgreSQLデータベースは、貴重なデータを定期的にバックアップできるよう設定できます。データのバックアップには、SQLダンプ、ファイルシステムレベルのバックアップ、継続的なアーカイブという、基本的に異なる3つの方法があります。
「FlightAwareの野心的な目標の基盤として、どのツールが最適かを決める際には、かなりの議論がありました。しかし、基盤となるデータベースについては、最初からPostgreSQLを使うことが明確でした」と、FlightAwareのCIOであるDavid McNett氏は述べています。
このRDBMSは、30年以上にわたるコミュニティの開発に支えられ、高い拡張性が実証されています。日々利用される多くの主要なテクノロジーやアプリケーションの基盤となっています。開発者や企業は、PostgreSQLを利用して、信頼性と高可用性を備えたアプリケーションを構築できます。