PostgreSQL SQL

Sissejuhatus

Andmebaasi kasutamise eesmärgiks on saada andmeid salvestada, sälitada ja teha kättesaadavaks. SQL (Structured Query Languag) keel võimaldab kasutada relatsioonilist andmebaasisüsteemi (RDBMS, relational database management system).

Kaasaegsel RDBMS andmebaasil on tavaliselt sellised omadused

• http://www.postgresql.org/about.html
• vastab standardile, nt http://en.wikipedia.org/wiki/SQL:2008 (http://www.postgresql.org/docs/8.4/static/features.html)
• toetab MVCC (Multiversion Concurrency Control)
• ACID tugi, http://en.wikipedia.org/wiki/ACID

SQL keele võimalusi liigitatakse vahel kolmeks

• DML (Data Manipulation Language, nt INSERT, UPDATE, DELETE käsud) - http://en.wikipedia.org/wiki/Data_Manipulation_Language
• DDL (Data Definition Language, nt CREATE, ALTER, DROP käsud) - http://en.wikipedia.org/wiki/Data_Definition_Language
• DCL (Data Control Language, nt GRANT, REVOKE käsud) - http://en.wikipedia.org/wiki/Data_Control_Language

Käesolev tekst eeldab, et andmebaasi tarkvara on juurutatud ja kasutajal on olemas sobivad ligipääsud andmebaasiserverile, kusjuures andmete esitamiseks kasutatakse UTF-8 kodeeringut. Näideteks kasutatakse käsurea jaoks selliseid tähistusi

• $ või # - vastavalt operatsioonisüsteemi tavakasutaja või juurkasutaja shelli prompt
• psql> - psql andmebaasi sql kliendi prompt
• sql> - suvalise andmebaasi sql kliendi prompt, nt pgadmin SQL query editor ja sealhulgas psql

Andmebaasiga ühendumine

Andmebaasi kasutamise eelduseks on, et

• kasutajal on sobiv klientprogramm
• kasutajale on usaldatud ligipääs andmebaasile

Tavaliselt toimub andmebaasi kasutamine üle võrgu, st kasutaja töötab andmebaasi klientprogrammiga ühes ja andmebaas töötab teises arvutis. Andmebaasi klientprogrmm ja andmebaasi server suhtlevad omavahel kasutades spetsiaalset selleks ettenähtud protokolli, mis sõltub konkreetsest andmebaasi tarkvarast. Reeglina sisaldab andmebaasitarkvara lisaks andmebaasi serverile ka mingit terminalil kasutatavat nö käsurea klientprogrammi, nt PostgreSQL puhul on selleks programm psql.

Andmebaasiühenduse moodustamiseks sobib nt PostgreSQL puhul kasutades psql programmi öelda

$ psql -h baas.loomaaed.tartu.ee -U priit baasinimi
Password for user priit: <parool>
sql> 

kus

• -h baas.loomaaed.tartu.ee - andmebaasi hostname või ip aadress
• -U priit - kasutajanimi
• baasinimi - andmebaasi nimi

Ilma, et oleks vaja andmebaasis andmeid, saab andmebaasi kasutada nt selliselt

• andmebaasi kliendi kasutamine kalkulaatorina

sql> select (5 * 5);
 ?column? 
----------
       25
(1 row)

• andmebaasi klient töötab sõnedega

sql> select 'Hello' || ' World!';
   ?column?   
--------------
 Hello World!
(1 row)

• Andmebaasi kliendi juures saab määrata esituse formaati, nt (vaikimisi on see aligned)

psql> \pset format html

• arvutada arvu ruutjuur

sql> select sqrt(25);

Andmebaasi objektide hierarhia

Andmebaasis sisalduvaid objekte võib kujutleda sellises hierarhias

• andmekluster - andmebaasile vastavad failid failisüsteemis, nt kataloogis /var/lib/postgresql/8.4/main, PostgreSQL andmekluster moodustatakse öeldes

$ pg_createcluster --locale et_EE.UTF-8 8.4 main --start

• andmebaas - käivitatud andmebaasis olev objekt, andmebaasi klustris võib olla mitu andmebaasi

sql> create database andmebaasinimi;

• skeem - andmebaasis olev objekt, andmebaasis võib olla mitu skeemi

sql> create schema skeeminimi;

• tabel - skeemis olev objekt, skeemis võib olla mitu tabelit

sql> create table skeemininimi.tabelinimi (nimi varchar(50), kaugus integer);

Skeem

Enamus andmbaasi objekte, nt tabelid, mida kasutaja peale andmebaasiga ühendumist kasutab asuvad skeemides (ingl. k. schema) http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/ddl-schemas.html. Objektile viitades tuleb skeemi nime kasutada prefiksina, nt olgu andmebaasis kolm skeemi

• public - vaikeskeem
• sport_2009 - skeem kuhu on ette nähtud paigutada 2009 aasta treeningute tulemused
• sport_2010 - skeem kuhu on ette nähtud paigutada 2009 aasta treeningute tulemused

Seejuures võib olla olemas kaks tabeli nime mõttes sama nimega tabelit, kuid andmebaasis siiski on nad erinevad tabelid

sport_2009.ujumine
sport_2010.ujumine

Kui tabeliga tegelemisel ei ole esitatud skeemi nime, siis vaikimisi tegeldakse skeemi public objektidega.

Kasutajaõigused

Andmebaasi tavakasutajal on tavaliselt voli tegutseda ühe andmebaasi ühes kasutajanimelises skeemis. Kõik kasutaja poolt moodustatud objektid kuuluvad kasutaja omandusse, st tal on võimalik nendega teha igasuguseid tegevusi, sh neid muuta ja kustutada, lisaks kontrollida neile teiste kasutajate ligipääse.

Vaikimisi saab PostgreSQL kasutaja töötada lisaks omanimelisele skeemile ka public skeemis.

Tabel

Andmebaasis paiknevad andmed asuvad tabelites. Tabelis esitatakse andmeid ridade kaupa, kusjuures iga rida koosneb mitmest veerust ehk väljast. Kirjeldades tabelit sellise konkreeste näite alusel

id      isikukood    eesnimi  perekonnanimi       synniaeg        sissekande_aeg 
 1    37802249999      Priit           Kask     1978-02-24   2010-03-29 15:45:20
 2    46406259999      Maila            Laa     1964-06-25   2010-03-29 15:46:24
 3    38612249999       Mart           Kask     1886-12-24   2010-03-29 15:47:44

võib öelda

• ühte tabelisse kantakse sama tüüpi objektide erinevate eksemplaride kohta käivaid andmeid
• tabelil on nimi, näiteks võiks see olla inimene
• tabelis esineb viis välja (ingl. k. field), öeldakse ka, et viis atribuuti: id, isikukood, eesnimi, perekonnanimi, synniaeg ja sissekande_aeg
• igal rea väljal on väärtus
• tabelis on kolm rida (ingl. k. row) ehk kirjet (ingl. k. record)
• tabeli atribuutid on alati mingit kindlat tüüpi, nt täisarv, määratletud või määratlemata pikkusega tekst, kuupäev
• põhimõtteliselt ei ole tabelis read järjestatud
• põhimõtteliselt ei ole reas väljad järjestatud
• reeglina on tabelid hästi pikad ja kitsad, st tabelis on suhteliselt palju ridu ja vähe veerge

Relatsioonilises andmebaasis on tabeliga seotud lisaks seal paiknevatele andmete ka mitmeid lisaomadusi, nt

• tabeli read on unikaalsed
• primaarne võti (ingl. k. primary key) - võtmega seotud välja väärtuse järgi saab rida identifitseerida
• välisvõti (ingl. k. foreign key) - kasutatakse seose loomiseks antud tabeli mõne välja ja mõne teise tabeli samatüübilise välja vahel
• võimalused mitmete tabelite andmete kooskõlalise (ingl. k. integrity) tagamiseks

Tabeli moodustamiseks sobib öelda

CREATE TABLE inimene
(
  inimene_id serial NOT NULL,
  isikukood character (13),
  eesnimi varchar(50),
  perekonnanimi varchar(50),
  synniaeg date,
  sissekande_aeg timestamp with time zone DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
  CONSTRAINT inimene_id_pkey PRIMARY KEY (inimene_id)
)

kus

• tabeli nimi esitatakse tavaliselt ainsuses
• serial tähendab, et välja väärtus on täisarv ja seda suurendatakse iga sissekande tegemisel automaatselt ühe võrra
• NOT NULL tähendab, et andmebaas kontrollib, et väljal oleks määratletud väärtus
• isikukood välja tuleb alati sisestada 13 tähelise pikkusega sõna, ei lühem ega pikem
• eesnimi, perekonnanimi väljade väärtustes võivad olla kuni 50 tähe pikkused sõned
• synniaeg - välja väärtus on kuupäev, st kujul YYYY-MM-DD (aasta-kuu-päev ehk year-month-day)
• sissekande_aeg välja väärtus peab olema kuupäeva ja kellaaeg tüüpi, nt '2010-03-29 15:45:20', kusjuures väärtus sisestatakse kirja moodustamisel automaatselt
• CONSTRAINT tähendab, et inimene_id väljale moodustatakse primaarne võti

Relatsioonilises andmebaasis nimetatakse tabelit ka relatsiooniks, ja mitte tablite vahelisi seoseid.

Tabeli kasutamine

Põhiliselt seisneb andmebaasi tabeli kasutamine kolme sorti tegevustes

• andmete lisamine (insert) - tabelisse lisatakse rida
• andmete lugemine (select) - tabelist loetakse andmeid
• andmete muutmine (update) - tabeli olemasoleva rea ühe või enama välja väärtusi muudetakse
• andmete kustutamine (delete) - tabelist kustutatakse rida

Andmete lisamine

Tabelisse kirje lisamiseks on käsk insert, nt selliselt

sql> insert into inimene (isikukood, eesnimi, perekonnanimi, synniaeg) values ('46705079999', 'Marta', 'Maara','1967-05-07');

Andmete lugemine

Tabelist andmete lugemiseks on käsk select, nt küsides rea, kus isikukoodi väärtus on 46705079999

sql> select isikukood, perekonnanimi from inimene where isikukood = '46705079999';

Andmete muutmine

Tabelis andmete muutmiseks on käsk update, nt muudame selle rea perekonnanimi Marat'iks kus on isikukood 46705079999

sql> update inimene set perekonnanimi = 'Marat' where isikukood = '46705079999';

Andmete kustutamine

Tabelist andmete kustutamiseks on käsk dalete, nt kustutame rea, kus isikukood on 46705079999

sql> delete from inimene where isikukood = '46705079999';

Kogu tabeli sisu saab nö kiiresti kustutada öeldes

sql> truncate table inimene;

Andmetüübid

PostgreSQL SQL implementatsioon on tugeva tüübiskeemiga (ingl. k. strongly typed) keel, mis tähendab, et teatud tehted saab teha vaid sama tüüpi andmetega või tuleb sooritada eelnevalt vastav tüübiteisendus. Käesolevas punktis käisitletakse PostgreSQLis kasutusel olevaid andmetüüpe (ingl. k. data type) http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/datatype.html.

Ilmutatud kujul saab andmete tüüpi väljendada kahel samaväärsel viisil

sql> select varchar(20) 'tere';
 varchar 
---------
 tere

sql> select 'tere'::varchar(20);
 varchar 
---------
 tere

Lisaks on tüübi täpsustamiseks cast funktsioon, nt

sql> select cast ('Loomaaed on avatud tööpäeviti' as text);
            text            
----------------------------
 Loomaaed on avatud tööpeviti

Arvulised tüübid

Näiteks saab kasutada sellised arvutilisi tüüpe

• integer - 4 baiti pikk täisarv, omandab väärtusi vahemikus -2147483648 kuni +2147483647
• serial - automaatselt suurenev täisarv, omandab väärtusi vahemikus 1 kuni 2147483647
• real - 4 baiti pikk reaalarvuline tüüp

Sõnetüübid

PostgreSQL'is on olemas sellised sõnetüübid (ingl. k. character type)

• varchar(n), character varying(n) - vahemikus 0 - n muutuva suurusega string
• char(n) - täpselt pikkusega n string
• text - piiramatu pikkusega string

Kuupäev/kellaaeg tüübid

Kuupäev/kellaaeg (ingl. k. Date/Time types) tüüpi andmed väljendavad

• date - kuupäeva
• time - kellaaeg
• timestamp - kuupäeva ja kellaaega

Lisaks on võimalik kahe viimase puhul täpsustada ajavööndit.

Tõeväärtustüübid

Tõeväärtustüüpi atribuudid saavad omada väärtusi 0 või 1 ehk false või true.

Võrguaadresstüübid

• inet - ipv4 ja ipv6 addressi tüüpi andmed
• mac - mac aadressi tüüpi andmed

Nt saab inet kujul esitatud andmetega teha liitmistehet, mis suurendab ip aadressi osa

sql> select ip + 20 from serverivorguseadistused where hostname = 'baas.loomaaed';

Massiivtüübid

Massiivitüüp võimaldab atribuudi väärtustena kasutada kõiki eelkirjeldatud andmetüüpe, kuid selliselt, et neist saab moodustada määratlemata pikkusega massiive.

sql> select '{"element üks", "element kaks"}';

NULL

NULL väärtust kasutatakse kahes erinevas tähenduses

• väärtust ei ole teada
• väärtus ei ole rakendatav (ingl. k. not applicable, N/A)

Kasulikud lisamaterjalid

• http://en.wikipedia.org/wiki/Null_(SQL)

Andmetüüpide vahelised teisendused

Funktsiooni cast abil saab andmete tüüpe teisendandada, nt

sql> select cast (3.14 as text);

Loendur

Loenduri (ingl. k. sequence) käest saab küsida järjestikulisi väärtusi, vaikimisi need väärtused kasvavad alatest ühest ühe kaupa.

Loenduri moodustamiseks sobib öelda

CREATE SEQUENCE loendurinimi start 1;

ja loenduri käest saab küsida järgmist väärtust

SELECT nextval('loendurinimi');

Praktiliselt kasutatakse loendureid mõne tabeli unikaalsete automaatselt kasvavate väärtustega attribuudina. Nt moodustades tabeli selliselt

CREATE TABLE mart.inimene
(
  inimene_id serial NOT NULL,
  nimi character varying(50),
  vanus integer,
  CONSTRAINT inimene_id_pkey PRIMARY KEY (inimene_id)
)

tekitatakse automaatselt loendur inimene_inimene_id_seq

CREATE SEQUENCE mart.inimene_inimene_id_seq
  INCREMENT 1
  MINVALUE 1
  MAXVALUE 9223372036854775807
  START 5
  CACHE 1;

Failisüsteemi kasutamine

copy käsu abil saab kopeerida andmeid failisüsteemist andmebaasi ja vastupidi. Failis asuvad andmed peavad esinema üks kirje real ning väljad arusaadavalt eraldatud, kuid muus osas on tegu tavalise tekstifailiga.

Failisüsteemi salvestamine

Andmebaasi tabeli nimed sisu kopeerimiseks failisüsteemi sobib öelda

sql> copy nimed to '/tmp/priit.txt';

Failisüsteemist lugemine

Olemasolevasse tabelisse priit.priidutabel failisüsteemi failist /tmp/andmed.txt andmete kopeerimiseks sobib öelda

copy priit.priidutabel (vanus, nimi) from '/tmp/andmed' with delimiter ' ';

SQL skripti kasutamine

psql programmi abil saab täita kliendi failisüsteemis asuvat skripti /tmp/skript.sql

psql> \i /tmp/skript.sql

Tabelite vahelised seosed

Tabelite vahelisi seoseid kasutatakse andmete kooskõlalisuse kehtestamiseks ja neid kirjeldatakse võtmete abil.

Primaarne võti

Primaarse võtmega (ingl. k. primary key) tabeli moodustamine

CREATE TABLE tabelinimi (
  id          SERIAL PRIMARY KEY,
  title       CHARACTER VARYING(80)
);

Olemasolevale tabelile võtme lisamine

sql> ALTER TABLE tabelinimi ADD CONSTRAINT valjanimi_id_pk PRIMARY KEY (valjanimi_id);

Primaarse võtme eemaldamiseks sobib öelda

sql> ALTER TABLE tabelinimi DROP CONSTRAINT valjanimi_id_pk;

Välisvõti

Välisvõtme (ingl. k. foreign key) kasutamiseks sobib moodustada tabel selliselt

CREATE TABLE rentals (
  tape_id     CHARACTER(8) REFERENCES tapes,
  customer_id INTEGER      REFERENCES customers,
  rental_date DATE
);

Enesele viitav välisvõti

Enesele viitav välisvõti (ingl. k self-refrencing foreign key) viitab sama tabeli mõnele unikaalsele väljale, nt

CREATE TABLE vanemadjalapsed
(
  inimesenimi character varying(50) NOT NULL,
  lapsenimi character varying(50),
  vanemanimi character varying(50),
  CONSTRAINT vanemajalapsed_pkey PRIMARY KEY (inimesenimi),
  CONSTRAINT vanemadjalapsed_fk FOREIGN KEY (vanemanimi)
     REFERENCES vanemadjalapsed (inimesenimi) MATCH SIMPLE
     ON UPDATE CASCADE ON DELETE NO ACTION
)

kus

• inimesenimi - ...
• lapsenimi - ...
• vanemanimi - ...
• on update cascade - tagab, et kui mõni inimesenimi väärtus muutub, siis muutub ka vastava nime kasutus kõigis vanemanimi lahtrites kus seda on kasutatud

Indeks

Indeks (ingl. k. index) http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/indexes.html on andmebaasi instrument, mida kasutatakse selleks, et kiirendada päringuid. Põhimõtteliselt on andmebaasi indeks saranane raamatu lõpus kasutatavale indeksile, kuna indeksis on sissekanded esitatud tähestikulises järjekorras, saab leida suhteliselt kiire huvipakkuva sissekande ning seejärel lehekülje numbri järgi koha raamatu tekstis endas.

Andmebaasis indekseeritakse tavaliselt neid tabeli välju, mida kasutatakse tavaliselt tabelist päringute tegemisel nö where järele. Kuna indeksi pidamisega kaasneb täiendav ressursikulu, siis ei maksa indeksitega ka liialdada

• indeks võtab salvestusseadmel märkimisväärselt ruumi
• indeksi moodustamisel on tabel reeglina kirjutamiste jaoks lukustatud olekus
• kuna tabeli andmete muutmisel tuleb muuta vastavalt ka indeksit, siis tuleb andmebaasil selleks teha lisatööd

Tabeli priit.priidutabel atribuudile nimi indeksi moodustamiseks sobib öelda

sql> CREATE INDEX nimi_idx ON priit.priidutabel (nimi);

Indeksi eemaldamiseks sobib öelda

sql> drop index priit.nimi_idx;

Samas skeemis peavad kõigil indeksitel olema unikaalsed nimed. Indeksi moodustamisel peab arvestama, et kuigi tabelit saab lugeda, on sel ajal update, insert ja delete operatsioonid keelatud.

Vaade

Vaade (ingl. k. view) http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/tutorial-views.html on virtuaalne tabel, mis on moodustatakse igal vaate poole pöördumisel vaate kirjeldamisel kasutatud sql päringu alusel. Iseenesest on vaade ainult lugemiseks ja seal muuta ega sinna lisada andmeid ei saa.

Näiteks olgu olemas kaks tabelit, priit.linn

CREATE TABLE priit.linn
(
  linn_id serial NOT NULL,
  nimi character varying(50),
  CONSTRAINT linn_id_pkey PRIMARY KEY (linn_id)
)

ja priit.inimene

CREATE TABLE priit.inimene
(
  inimene_id serial NOT NULL,
  nimi character varying(50),
  linn_id integer,
  CONSTRAINT nimi_id_pkey PRIMARY KEY (inimene_id),
  CONSTRAINT linn_fkey FOREIGN KEY (linn_id)
      REFERENCES priit.linn (linn_id) MATCH SIMPLE
      ON UPDATE NO ACTION ON DELETE NO ACTION
)

Tartlaste nimesid ja linnanime sisaldava vaate moodustamiseks sobib öelda

sql> create view tartlane as 
  select priit.inimene.nimi as inimesenimi, priit.linn.nimi as linnanimi
  from priit.inimene, priit.linn 
  where priit.inimene.linn_id=priit.linn.linn_id and priit.linn.nimi='Tartu';

Vaate kasutamiseks sobib öelda

sql> select * from tartlane;

Vaate eemaldamiseks tuleb öelda

sql> drop view tartlane;

Kasulikud lisamaterjalid

• http://en.wikipedia.org/wiki/View_(database)

Reeglid

Reeglid (ingl. k. rules) http://www.postgresql.org/docs/current/static/rules.html võimaldavad muuta päringuid enne nende päringu plaanija (ingl. k. query planner) juurde jõudmist ja päringute täitmist.

Nt eeldusel, et skeemis reeglid on olemas tabelid essa ja tessa võiks selline reegel kõik insert sisestused sooritada tabelisse tessa juhul, kui nimi väärtuseks on 'Mart'

CREATE RULE sisesta_tessasse AS
ON INSERT TO reeglid.essa WHERE nimi = 'mart'
DO INSTEAD
   INSERT INTO reeglid.tessa values (new.*);

Samaaegsete tegevuste kontroll

Samaaegsete tegevuste kontroll (ingl. k. concurrency control) http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/mvcc.html võimaldab tagada, et samaaegselt andmebaasis toimuvad tegevused oleksid vajalikul määral üksteisest isoleeritud.

Transaktsioon

Transaktsiooniks nimetatakse sellist järgnevust tegevusi, mis toimuvad kas kõik või siis ei toimu neist ühtegi. See on üks fundamentaalne andmebaaside omandus, et tagada andmete kooskõlalisus.

PostgreSQLis märgib transaktsiooni algus begin ning lõppu end, nt

sql> begin;
sql> select ... ;
sql> update ... ;
sql> commit;

Kui transaktsioon mingil põhjusel ei õnnestunud, siis öeldakse, et sooritatakse rollback (ingl. k. tagasikerimine). Ilmutatud kujul saab teha rollback'i öeldes transaktsiooni lõpus commit asemel

sql> rollback;

Lukud

Transaktsiooni sees saab ilmutatult kasutada lukku, nt

sql> begin;
BEGIN
sql> lock table priit.priidutabel in access exclusive mode;
LOCK TABLE
...
sq> commit;

kus access exclusive lukk tagab, et ainult kõneksolev transaktsioon kasutab tabelit priit.priidutabel.

PostgreSQL andmebaasis on kasutada seitse erinevat lukustust

• ACCESS SHARE MODE -
• ROW SHARE MODE -
• ROW EXCLUSIVE MODE
• SHARE MODE
• SHARE ROW EXCLUSIVE MODE
• EXCLUSIVE MODE
• ACCESS EXCLUSIVE MODE

Ülidselt võib öelda, et shared lukud keelevad vastavale ressursile saada samaaegselt mõnda exclusive lukku. Kui mõni teine kasutaja pöördub parasjagu lukustatud ressursi poole, siis ta ei saa veateadet vaid ootab seni kuni ressurss vabastatakse lukust.

FOR UPDATE

TODO

Tupik

Tupik (ingl. k. deadlock) on selline situatsioon, kus kaks protsessi ootavad üksteise järel, et saada tegevusega edasi minna. Üldiselt PostgreSQL lahendab tupiku olukorrad automaatselt.

Kasulikud lisamaterjalid

• http://www.phpriot.com/articles/locking-in-postgresql
• http://www.sai.msu.su/~megera/postgres/gist/papers/concurrency/transactions.pdf
• http://www.postgresql.org/files/developer/concurrency.pdf

Protseduurilised keeled

Protseduurilised keeled (ingl. k. procedural language, PL) http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/xplang.html võimaldavad kirjutada funktsioone (nt triggerite jaoks) muudes keeltes peale otseselt SQL ja C. PL keeles kirjutatud funktsiooni puhul andmebaas ise ei oska interpreteerida funktsiooni lähtekoodi, kuid see ülesanne delegeeritakse vastava keelega seotud handlerile. Handler esineb C shared teegi kujul ja tegeleb funktsiooniga ise või omakorda kasutab selleks operatsioonisüsteemi paigaldatud teisi teeke.

PostgreSQL sisaldab otseselt tuge neljale PL keelele

• PL/pgSQL
• PL/Tcl
• PL/Perl
• PL/Python

Lisamoodulitena saab kasutada sellised PL keeli, http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/external-pl.html

• PL/Java - Java, http://pljava.projects.postgresql.org/
• PL/PHP - PHP, http://www.commandprompt.com/community/plphp/
• PL/Py - Python, http://python.projects.postgresql.org/
• PL/R - R, http://www.joeconway.com/plr/
• PL/Ruby - Ruby, http://raa.ruby-lang.org/project/pl-ruby/
• PL/Scheme - Scheme, http://plscheme.projects.postgresql.org/
• PL/sh - Unix shell, http://plsh.projects.postgresql.org/
• PL/Proxy, http://plproxy.projects.postgresql.org/

PL/pgSQL

Lihsamal juhul võiks kirjeldada funktsiooni selline järgnevus

CREATE OR REPLACE FUNCTION liitja (INTEGER, INTEGER) RETURNS INTEGER AS $$
  BEGIN
    return $1 + $2;
  END;
$$ LANGUAGE 'plpgsql';

Funktsiooni kasutamiseks sobib öelda

select liitja(10,50);

Funktsiooni kustutamiseks sobib öelda

drop function liitja(integer, integer);

PL/Perl

PL/Perl (Perl Procedural Language) http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/plperl.html võimaldab kirjutada andmebaasi funktsiooni Perl keeles.

Nt selline funktsioon tegeleb sünniaasta arvutamisega 2010 aastal

CREATE OR REPLACE FUNCTION plperlu_synniaastaarvutaja(character varying, integer)
  RETURNS character varying AS
$BODY$
 $synniaasta=2010 - $_[1];
 return "Kasutaja: $_[0] synniaasta on: $synniaasta";
$BODY$
  LANGUAGE 'plperlu' VOLATILE

Funktsiooni kasutamiseks tuleb öelda

SQL> select plperlu_synniaastaarvutaja('Priit Kask', '60')

plperlu keeles saab ka operatsioonisüsteemi vahendeid kasutada sh failisüsteemi

CREATE OR REPLACE FUNCTION pgenv()
  RETURNS character varying AS
$BODY$
open (fh, '>>/tmp/pgenv.log');
foreach $key (sort(keys %ENV)) {
  print fh "$key = $ENV{$key}\n";
}
close fh;
return "printisin just keskkonnamuutujad /tmp/pgenv.log faili";$BODY$
LANGUAGE 'plperlu' VOLATILE

Funktsiooni kasutamiseks tuleb öelda

SQL> select pgenv();

ja tulemusena tekitatakse fail /tmp/pgenv.log.

PL/Proxy

PL/Proxy kasutamiseks peab tarkvara olema paigaldatud ainult sellesse andmebaasi, kust päriguid esitatakse teise andmebaasi.

Teises andmebaasis peab olema kirjeldatud huvipakkuv funktsioon, nt

CREATE OR REPLACE FUNCTION plproxy.liitja(integer, integer)
  RETURNS integer AS
$BODY$
  BEGIN
    return $1 + $2;
  END;
$BODY$
  LANGUAGE 'plpgsql' VOLATILE

ja nö esimeses andmebaasis kirjeldatud plproxy keeles funktsioon

CREATE OR REPLACE FUNCTION plproxy.eemal_liitja(arv1 integer, arv2 integer)
  RETURNS text AS
$BODY$
  CONNECT 'dbname=test host=192.168.10.206 user=postgres password=parool';
  SELECT * from plproxy.liitja(arv1, arv2);
$BODY$
  LANGUAGE 'plproxy' VOLATILE

Funktsiooni kasutamiseks sobib öelda esimese baasis

select plproxy.eemal_liitja(50, 100);

Kasulikud lisamaterjalid

• http://kaiv.wordpress.com/category/plproxy/

PL/Python

PL/Python (Python Procedural Language) http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/plpython.html võimaldab kirjutada andmebaasi funktsiooni Python keeles.

Nt selline funktsioon tegeleb sünniaasta arvutamisega 2010 aasta

CREATE OR REPLACE FUNCTION plpythonu_synniaastaarvutaja(nimi character varying, vanus integer)
  RETURNS character varying AS
$BODY$ 
 synniaasta = 2010 - vanus
 return "Kasutaja: " + nimi + "synniaasta on: " + str(synniaasta)
$BODY$
  LANGUAGE 'plpythonu' VOLATILE

Funktsiooni kasutamiseks sobib öelda

select plpythonu_synniaastaarvutaja('Priit Kask', '60')

PL/Java

• Java teegi andmebaasi kopeerimiseks tuleb öelda

 SQL> select sqlj.install_jar('file:///home/mart/helloworld.jar', 'helloworld_jar',  false);

Kusjuures baasi laaditud java teekide nimekirja saab küsida

 SQL> select jarname, jarorigin from sqlj.jar_repository;

• Seostame selle skeemiga, kust PL/Java funktsioone kasutatakse classpath'i öeldes

 SQL> SELECT sqlj.set_classpath('skeeminimi', 'helloworld_jar');

• PL/Java funktsiooni tekitamine

 CREATE OR REPLACE FUNCTION helloworld()
   RETURNS "varchar" AS
     'com.mycompany.helloworld.HelloWorld.helloWorld'
   LANGUAGE 'java' VOLATILE;

• PL/Java funktsiooni käivitamine

 SQL> select * from helloworld();

• PL/Java funktsiooni kasutamine plpgsql funktsioonist

 CREATE OR REPLACE FUNCTION testlocale() RETURNS TIMESTAMP AS
 $body$
 DECLARE
   dummy timestamp;
 BEGIN
   perform helloworld();
   dummy := current_timestamp;
   return dummy;
 END;
 $body$
 LANGUAGE 'plpgsql';

Aja kasutamine

PostgreSQL andmebaasis saab aega esitada viiel moel, http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/datatype-datetime.html ja http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/functions-datetime.html

• timestamp without time zone - kuupäev ja kellaaeg ilma ajatsoonita
• timestamp with time zone - kuupäev ja kellaaeg ajatsooniga
• data - kuupäev
• time without time zone - kellaaeg ilma ajatsoonita
• time with time zone - kellaaeg ajatsooniga
• interval - ajavahemik

Aja väljendamine sisendis ja väljundis

PostgreSQL lubab väljandada aega sisendis üsna paindlikult, nt töötavad sellised variandid

sql> select timestamp '2010-03-27 22:44:55';
      timestamp      
---------------------
 2010-03-27 22:44:55

sql> select timestamp with time zone '2010-03-27 22:44:55';
      timestamptz       
------------------------
 2010-03-27 22:44:55+02

sql> select date 'Mar 27 2010';
    date    
------------
 2010-03-27

sql> select date '27 Mar 2010';
    date    
------------
 2010-03-27

Vaikimisi väljendatakse aega väljundis igal juhtumil ISO standardile vastavalt.

Tehted ajaga

Põhiliselt kasutatakse seoses ajaga kahte tehet: liitmine/lahutamine ja võrdlus. Seejuures on abiks ajavahemiku tüüp 'interval'.

• liitmine ja lahutamine, nt arvutame milline oli kuupäev ja kellaaeg 9 päeva ja 23 minutit tagasi

sql> select current_timestamp - interval '9 days 23 minutes';
           ?column?            
-------------------------------
 2010-03-18 23:39:08.328026+02

• võrdlus, nt võrdleme, kas inimene on sündinud enne või peale 1. jaanuar 1980

CREATE OR REPLACE FUNCTION kunassyndis(synniaeg timestamp)
  RETURNS character varying AS
$BODY$
  declare
  vastus varchar(50);
begin
    if synniaeg < '1980-01-01' then
       vastus = 'Sündinud enne 1. jaanuar 1980';
    else
       vastus = 'syndinud peale 1. jaanuar 1980';
    end if;
    return vastus;
end;
    $BODY$
LANGUAGE 'plpgsql' VOLATILE

ja funktsiooni kasutamine toimub

select kunassyndis('1970-02-31');
         kunassyndis          
-------------------------------
 Sündinud enne 1. jaanuar 1980

extract ja date_trunk funktsioonid

• extract funktsiooni abil saab timestamp tüüpi andmetest välja eraldada elemente, nt küsida sajandit

SELECT EXTRACT(CENTURY FROM TIMESTAMP '1999-12-16 12:21:13');
 date_part 
-----------
       20

• date_trunc funktsioon esitab esimesena antud parameetrist kõik vähemtäpsed väljad

SELECT date_trunc('hour', TIMESTAMP '2001-02-16 20:38:40');
 date_trunc      
---------------------
 2001-02-16 20:00:00

Ajatsoonide vahelised teisendused

'at time zone' abil saab teisendada ühe tsooni aega teise tsooni kohalikuks ajaks, nt küsida, et kui Hong Kongis on kell 17:20, mis on siis kohalik aeg Almatas

SELECT TIMESTAMP with time zone '2001-02-16 17:20 HKT' at time zone 'ALMT';
      timezone       
---------------------
 2001-02-16 15:20:00

Aeg ja transaktsioon

Käesoleva aja väärtusega vastamisel eristab PostgreSQL kahte juhtumit

• transaktsiooni algus
• reaalne käesolev aeg

Selliselt

sql> begin;
BEGIN
sql> select current_timestamp;
             now              
------------------------------
 2010-03-28 12:35:42.77614+03

sql> select current_timestamp;
             now              
------------------------------
 2010-03-28 12:35:42.77614+03

sql> select clock_timestamp();
       clock_timestamp        
-------------------------------
 2010-03-28 12:35:58.983693+03

sql> select clock_timestamp();
       clock_timestamp        
-------------------------------
 2010-03-28 12:36:02.399565+03

sql> commit;
COMMIT

kust on näha, et currect_timestamp andis samu väärtusi transaktsiooni sees, kusjuures clock_timestamp() vastas reaalse kelleajaga.

Päästik

Päästikuks (ingl. k. trigger) http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/trigger-datachanges.html nimetatakse sellist funktsiooni, mille täitmine kaasneb automaatselt vastavas tabelis toimuva muudatusega. Nt olgu olemas tabel customers

CREATE TABLE customers 
(
  customer_id    integer primary key,
  customer_name  character varying(50) not null,
  phone          character(8) ,
  birth_date     date,
  balance        decimal(7,2)
);

ning tabel customers_archive

CREATE TABLE customer_archive
( 
  customer_id     integer,
  customer_name   character varying(50) not null,
  phone           character(8) ,
  birth_date      date,
  balance         decimal(7,2) ,
  user_changed    varchar,
  date_changed    date,
  operation       varchar
);

Eesmärgiks on kõik customers tabelis toimunud muudatused arhiveerida tabelis customers_archive. Selleks sobib kirjeldada funktsioon

CREATE FUNCTION archive_customer() RETURNS TRIGGER AS $$
  BEGIN
    INSERT INTO customer_archive 
      VALUES
      ( 
        OLD.customer_id,
        OLD.customer_name,
        OLD.phone,
        OLD.birth_date,
        OLD.balance,
        CURRENT_USER,
        now() ,
        TG_OP
      );
    RETURN NULL;
  END;
$$ LANGUAGE 'plpgsql';

Ning lõpuks moodustada trigger archive_customer seostades funktsiooni tabeliga customers

CREATE TRIGGER archive_customer 
  AFTER DELETE OR UPDATE 
  ON customers
  FOR EACH ROW 
    EXECUTE PROCEDURE archive_customer();

Pärilus

Pärilus (ingl. k. inheritance) http://www.postgresql.org/docs/current/interactive/ddl-inherit.html väljendab asjaolu, et PostgreSQL on objekt-relatsiooniline (teatud mõttes objekt-orienteeritud) andmebaas. Nt võimaldab pärilus moodustada tabeleid, mis moodustavad hierarhia, kus üks tabel pärib ühe või mitme muu tabeli omadusi.Päriluse peamiseks kasutusalaks on järgmises punktis kirjeldatud tabeli partitsioneerimine, antud punktis kirjeldatakse päriluse endaga seotud asjaolusid.

Olgu nn master tabel priit.loomad, st tabel mille omadusi mõni teine tabel hakkab pärima selline

CREATE TABLE priit.loomad
(
  loom_id serial NOT NULL,
  liik character varying(50),
  vanus integer,
  nimi character varying(50),
  CONSTRAINT loom_id_pkey PRIMARY KEY (loom_id)
)

Sisaldugu tabelis priit.loomad endas sellised andmed

1  karu  20  Mõmmi
2  hunt  10  Kriim Silm
3  kana   2  Cana

Olgu teine tabel priit.loomad_haruldased, mis pärib tabeli priit.loomad omadusi

CREATE TABLE priit.loomad_haruldased
(
-- Inherited from table priit.loomad_haruldased:  loom_id integer NOT NULL DEFAULT nextval('priit.loomad_loom_id_seq'::regclass),
-- Inherited from table priit.loomad_haruldased:  liik character varying(50),
-- Inherited from table priit.loomad_haruldased:  vanus integer,
-- Inherited from table priit.loomad_haruldased:  nimi character varying(50),
  haruldusaste character varying,
  CONSTRAINT loom_haruldus_id_key PRIMARY KEY (loom_id)
)
INHERITS (priit.loomad)

Sisaldugu priit.loomad_haruldased endas sellised andmed

1  merivart      120  Merra    väga haruldane
2  viiger          1  Vii      haruldane
3  peipsi tink     5  Tint     väga haruldane

Selline konstruktsioonil on järgmised omadused

• tehes päringuid tabelist priit.loomad saab kasutada kõiki andmeid, st tabelis priit.loomad endas sisalduvaid andmeid ning ka tabeli priit.loomad_haruldased andmeid

sql> select * from priit.loomad;
 loom_id |     liik     | vanus |    nimi    
---------+--------------+-------+------------
       1 | karu         |    20 | Mõmmi
       2 | hunt         |    10 | Kriim Silm
       3 | kana         |     2 | Cana
       1 | merivart     |    12 | Merra
       2 | viiger       |     1 | Vii
       3 | peipsi tink  |     5 | Tint

• kasutades tabelit priit.loomad_haruldased saab teha efektiivselt päriguid haruldaste loomade kohta

sql> select * from priit.loomad_haruldased;
 loom_id |     liik     | vanus |  nimi  |  haruldusaste  
---------+--------------+-------+--------+----------------
       1 | merivart     |    12 | Merra  | väga haruldane
       2 | viiger       |     1 | Vii    | haruldane
       3 | peipsi tink  |     5 | Tint   | väga haruldane

• kasutades tabelit priit.loomad päringut kaas only direktiiviga, saab küsida kõiki mitte-haruldasi loomi

sql> select * from only priit.loomad;

 loom_id |     liik     | vanus |    nimi    
---------+--------------+-------+------------
       1 | karu         |    20 | Mõmmi
       2 | hunt         |    10 | Kriim Silm
       3 | kana         |     2 | Cana

Andmete sisestamisel peab arvestama, et

• andmeid saab sisestada nö füüsilisse tabelisse
• andmeid muutmine toimub ka läbi päriluse, nt

sql> update priit.loomad set vanus='10' where nimi='Tint'; 

Päriluse võimalusi otstarbekalt kasutades on võimalik tekitada selline andmemudel, mis on kompaktne ning võimaldab andmetega efektiivselt töötada.

Olemasolevate tabelite vahel pärimise tekitamiseks või lõpetamiseks sobib öelda vastavalt

alter table priit.loomad_haruldased inherit priit.loomad
alter table priit.loomad_haruldased no inherit priit.loomad

Kasulikud lisamaterjalid

• http://knol.google.com/k/postgresql-inheritance?hl=en#

Tabeli partitsioneerimine

Tabeli partitsioneerimise http://www.postgresql.org/docs/current/static/ddl-partitioning.html tulemusena koosneb üks suur loogiline tabel mitmest väiksemast füüsilisest tabelist. Partisioneerimisel on sellised eelised

• päringu jõudlus suureneb teatud juhtumitel, nt kui päring töötab valdavalt ainult mõnes partitsioonis; efekt toimub muuseas tänu selle, et nt ühe suure indeksi asemel on tegu mitme väiksema indeksiga mis mahub paremine mällu
• massilised kirjete kustutamised toimuvad oluliselt kiiremini eeldusel, et andmemudel näeb ette võimaluse kustutada kogu kogu partitsiooni
• harva kasutatavate andmetega partitsioone saab paigutada odavamale ja aeglasemale salvestusseadmele

PostgreSQL andmebaasis saab partitsioneerimist korraldada iseensest kahel viisil

• toetudes tabeli pärilusele - eelistatud viis, mida järgnevas põhiliselt kirjeldatakse
• kasutades view ja union võimalusi

Näiteks kirjeldatakse partitsioneeritud tabeli kasutamist pika ajavahemiku jooksul tabelisse loomadsoovad andmete kogumisel. Efekt tuleneb sellest, et suur hulk andmeid jaotatakse aastate kaupa mitmete füüsiliste tabelite vahel ära.

Partitsiooni master tabel partitsioon.loomadsoovad moodustamiseks sobib öelda

CREATE TABLE partitsioon.loomadsoovad
(
  loomadsoovad_id serial NOT NULL,
  kuupaev date,
  rasvad integer,
  valgud integer,
  sysivesikud integer,
  CONSTRAINT loomadsoovad_id_pkey PRIMARY KEY (loomadsoovad_id)
)

ning sellest pärinevad tabelid, oluline on rakendada selliseid piiranguid, et partitsioonides ei oleks korduvaid andmeid

create table partitsioon.loomadsoovad_2005 (
  CHECK ( kuupaev >= DATE '2005-01-01' AND kuupaev < DATE '2005-12-31' ) 
) inherits (partitsioon.loomadsoovad);

create table partitsioon.loomadsoovad_2006 (
  CHECK ( kuupaev >= DATE '2006-01-01' AND kuupaev < DATE '2006-12-31' ) 
) inherits (partitsioon.loomadsoovad);
...

Kirjeldatakse funktsioon

CREATE OR REPLACE FUNCTION partitsioon.loomadsoovad_insert_trigger()
RETURNS TRIGGER AS $$
BEGIN
    INSERT INTO partitsioon.loomadsoovad_2010 VALUES (NEW.*);
    RETURN NULL;
END;
$$
LANGUAGE plpgsql;

Kirjeldatakse trigger

CREATE TRIGGER insert_loomadsooad_trigger
  BEFORE INSERT
  ON partitsioon.loomadsoovad
  FOR EACH ROW
  EXECUTE PROCEDURE partitsioon.loomadsoovad_insert_trigger();

Andmete sisestamine toimub sellised, kusjuures need andmed satuvad tabelisse partitsioon.loomadsoovad_2010

insert into partitsioon.loomadsoovad (kuupaev, rasvad, valgud, sysivesikud) values ('2010-03-25', '50', '500', '5000');

Partitsiooneeritud tabeli kasutamiseks sobib öelda

select * from partitsioon.loomadsoovad;

või siis ka otse

select * from partitsioon.loomadsoovad_2010;

Märkused

TODO

contrib moodulite kasutamine

dblink

dblink tehnika võimaldab ühe andmebaasi päringutes kasutada teise andmebaasi andmeid.

• Näiteks lihtsalt päringut teha

SELECT *
FROM dblink.dblink('dbname=test host=192.168.10.205 user=postgres','SELECT nimi, vanus FROM priit.priidutabel')
  AS tabelinimi(nimi varchar(50), vanus integer);

• Tekitada teise andmebaasi andmetest vaade

create view dblink.dblink_view as
  select *
    from dblink.dblink('dbname=test host=192.168.10.205 user=postgres', 'SELECT nimi, vanus FROM priit.priidutabel')
    as tabelinimi(nimi varchar(50), vanus integer);

ja vaate kasutamiseks öelda nt

select * from dblink_view;

pgcrypto

pgcrypto moodul võimaldab kasutada andmebaasis krüptimise funktsioone. Nt md5 vormingus parooli genereerimiseks sobib öelda

 UPDATE pgcrypto.priidutabel SET parool = pgcrypto.crypt('new password', pgcrypto.gen_salt('md5'));

tsearch2

tsearch2 on täisteksti otsingu moodul.

SELECT 'Priit ei ole Mart'::tsvector @@ 'Priit & Mart'::tsquery;
 ?column? 
----------
 t
(1 row)

Massiivi kasutamine

PostgreSQLi atriibuut saab olla ka massiiv (ingl. k. array). Nt selliselt

CREATE TABLE domeeninimi
(
  domeeninimi_id serial NOT NULL,
  tld character(2),
  domeeninimed character varying(50)[]
)

kus tüüp 'character varying(50)[]' näitab, et tegu on määramatu arvu varchar(50) elementidega massiiviga.

Andmete sisestamine toimub öeldes

sql> insert into domeeninimi (tld, domeeninimed) values ('lv', '{"riga.lv", "pritus.lv", "latvia.lv", "sagrebis.lv"}')

Andmete päring toimub öeldes

sql> select tld, domeeninimed[1] from domeeninimi;
 tld | domeeninimed 
-----+--------------
 ee  | tartu.ee
 lv  | riga.lv

Binary andmete hoidmine andmebaasis

Vt http://kuutorvaja.eenet.ee/wiki/Python#Binary_andmete_sisestamine

Tehted hulkadega

UNION, INTERSECT JA EXECPT abil on võimalik kombineerida mitut select lauset kusjuures

• UNION - esitatakse read, mis on ühes või mõlemas result setis
• INTERSECT - esitatakse read, mis on mõlemas result setis
• EXECPT - esitatakse read, mis on esimeses kuid mitte teises result setis

Näiteks

select nimi from hulgad.hulk1 except select nimi from hulgad.hulk2;

Misc

• tabel ühte tehtud päringu tulemuste lisamine tabel kahte

insert into tabel2 (nimi, aadress) select nimi, aadress from tabel1

• coalesce tagastab esimese mitte-null väärtuse

sql> select coalesce(null, 'vaartus');
 coalesce 
----------
 vaartus

• Ajutine tabel eksisteerib kuni andmebaasiühenduse lõpuni

CREATE TEMP TABLE tabelinimi(name varchar(50), vanus integer);

• result set - vastus andmebaasile esitatud päringule, või sisaldada mitte midagi, ühte või enamat rida

• jõudlus

explain verbose select * from teenused where nimi='teenuse nimi_O_13437';
                                 QUERY PLAN                                 
----------------------------------------------------------------------------
 Bitmap Heap Scan on teenused2  (cost=6.60..196.17 rows=48 width=48)
   Output: id, nimi, aadress
   Recheck Cond: ((nimi)::text = 'teenuse nimi_O_13437'::text)
   ->  Bitmap Index Scan on teenused_idx  (cost=0.00..6.59 rows=48 width=0)
         Index Cond: ((nimi)::text = 'teenuse nimi_O_13437'::text)

• Viivituse esilekutsumiseks sobib kasutada, kus 2 tähendab kahte sekundit

select pg_sleep(2);

• Tabeliga

alter table test.inimene add constraint inimene_id primary key (inimesed_id);
alter table test.inimene add eesnimi varchar(50);

• Tabeli ümbernimetamine

sql> alter table skeeminimi.inimesed rename to inimesed2;

Kasulikud lisamaterjalid

• http://www.conjectrix.com/ - PostgreSQL, 2nd edition
• Database Design for Mere Mortals: A Hands-On Guide to Relational Database Design, Second Edition, Michael J. Hernandez
• Logic Data Modeling kursus - http://www.youtube.com/watch?v=IiVq8M5DBkk&feature=related
• UML kursus - http://www.youtube.com/watch?v=RRXe1omEGWQ&feature=PlayList&p=749853D118C90D9C&index=1
• UHCL Graduate Database Course - http://www.youtube.com/watch?v=DjHhZLdPjH0&feature=PlayList&p=7E6294372C9EAF06&index=0&playnext=1
• Designing Effective Database Systems, Rebecca M. Riordan
• PostgreSQL: Introduction and Concepts, Bruce Momjian - http://www.postgresql.org/files/documentation/books/aw_pgsql/
• Practical PostgreSQL - John Worsley, Joshua Drake - http://www.commandprompt.com/ppbook/
• http://publib.boulder.ibm.com/infocenter/rsdvhelp/v6r0m1/index.jsp?topic=/com.ibm.xtools.modeler.doc/topics/ccompasn.html
• http://momjian.us/main/writings/pgsql/internalpics.pdf
• http://www.pgcon.org/
• http://www.2ndquadrant.com/
• GIS