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開発者のためのPostgreSQLマスター

2024年2月3日

Postgresのパワーを引き出す完全ガイド

目次

  • はじめに - この包括的なガイドでは、PostgreSQL(Postgres)の堅牢な世界を掘り下げ、その強力な機能、他のデータベースシステムとの違い、そしてその機能をフルに活用する方法を探ります。
  • Postgresとは - Postgresと呼ばれるPostgreSQLは、拡張性とSQLコンプライアンスを重視した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管理システム(ORDBMS)です。1996年にリリースされて以来、Postgresはデータを管理・操作する際に開発者が好む選択肢の1つとなっています。
  • PostgresとMySQL、AWS RDS、その他のデータベースとの違い - Postgresは、MySQLやその他のデータベースと様々な重要な点で異なります。MySQLはその速度と効率性で賞賛されることが多いですが、Postgresの高度な機能セットと標準準拠、データ整合性、堅牢性を重視することで、複雑なエンタープライズレベルのアプリケーションに適した選択肢となっています。
  • Postgresでの作業 - さまざまなデータ型、JSON、効率的なインデックス作成メカニズムなどのサポートなど、Postgresの堅牢な機能と特徴を理解する。 
  • Postgresにリモートでアクセスする - Postgresデータベースにリモートでアクセスする一般的な方法の1つは、SSHトンネルを作成することです。その他の方法としては、機能豊富なPostgreSQL管理ツールであるpgAdminを使用する方法や、PostgreSQLネイティブのpsqlコマンドラインインタフェースを使用する方法があります。
  • リモートアクセスの一般的な課題 - PostgreSQLデータベースにリモートでアクセスすることは、開発者に大きな柔軟性と利便性を提供します。しかし、リモートアクセスには独自の課題や潜在的な問題が伴います。これらの問題は、ネットワークの問題やセキュリティ上の問題から、設定や権限の問題にまで及びます。
  • Remote.Itでリモートアクセスの課題を克服 - Remote.itは、PostgreSQLなどのデータベースを含むデバイスやサービスへのセキュアなリモート接続を提供するプラットフォームです。Remote.itは、プライベートなセキュア接続を作成し、ユーザがネットワーク設定の変更を待つことなく、どこからでもサービスにアクセスできるようにします。
  • 開発者が知っておくべきPostgresの10のTipsとTricks - Postgresは、その堅牢性と幅広い機能で支持されている、強力な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。Postgresの可能性を最大限に活用するために、Postgres開発者が知っておくべき10の重要なTipsとTricksをまとめました。
  • 概要

このガイドでは、PostgreSQLを包括的に理解し、その長所を探り、他のデータベースとの差別化を図り、関連する課題を克服する方法を取り上げます。また、PostgreSQLを使用する際の効率性を高めるための実践的なヒントやトリックも提供しています。これらの側面を習得することで、Postgres の機能を十分に活用し、堅牢で高性能なアプリケーションを構築することができます。

はじめに

開発者にとって、PostgreSQLのパワーを活用する能力ほど切望されるスキルはほとんどありません。現在利用可能な最も先進的なオープンソースデータベースシステムの1つであるPostgreSQLは、最新のデータ駆動型アプリケーションを構築するための性能、堅牢性、および柔軟性を比類なく兼ね備えています。

しかし、PostgreSQLの可能性を最大限に引き出すには、そのユニークな機能を使いこなす必要があります。この包括的なガイドでは、PostgreSQLの高度な機能を深く掘り下げ、MySQLなどの代替機能との違いを検証し、PostgreSQLデータベースへのアクセス、最適化、およびセキュリティ保護に関する実用的なヒントを提供することで、初心者からエキスパートまでを目指すことを目的としています。

レガシーアプリケーションを最適化するにしても、新しい製品を一から構築するにしても、PostgreSQLのスキルを向上させることは重要な競争上の優位性をもたらします。ビジネスデータの量が年々飛躍的に増加する中、PostgreSQLの専門家に対する需要は高まる一方です。このガイドは、エリートPostgreSQL開発者の仲間入りをするために必要な知識を提供します。

PostgreSQLのコンセプトの直感的な説明、すぐに適用できる実践的な例、そして一般的な課題を解決するための専門的な視点が満載です。最後には、PostgreSQLを使用した堅牢でエンタープライズグレードのアプリケーションをデータストレージや分析用に構築し始める自信がつくでしょう。唯一の問題は、PostgreSQLの開発スキルを次のレベルに引き上げる準備ができているかどうかです。

Postgresとは?

PostgreSQL(Postgres)は、1996年にカリフォルニア大学バークレー校で作成された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は、30年以上にわたって活発に開発されており、その実証済みのアーキテクチャ、信頼性、データ整合性、堅牢な機能セット、拡張性、オープンソースコミュニティの献身によって高い評価を得ています。

エンタープライズクラスのオープンソースデータベースとして、PostgreSQLは高いパフォーマンスとスケーラビリティを提供し、政府、金融、医療、製造、教育、通信などの主要なアプリケーションをサポートするために不可欠な高度な機能を備えています。PostgreSQLはSQL標準に準拠することを目指し、多くのSQLデータベースシステムとの互換性を提供しています。

プロプライエタリなデータベースとは異なり、PostgreSQLはユーザがデータを完全に制御することができます。組織は、高価な商用データベースライセンスを支払うことなく、またベンダーとの堅苦しい契約に縛られることなく、PostgreSQLを利用することができます。世界中の活発なPostgreSQLコミュニティは、PostgreSQLの改良と強化に絶えず取り組んでおり、オープンソースソフトウェアとして頻繁に更新版をリリースしています。

全体として、PostgreSQLは高度な能力を持ち、信頼性が高く、カスタマイズ可能なデータベースシステムを提供し、必要不可欠なビジネスアプリケーションを大規模に強化します。PostgreSQLはオープンソースで利用可能であり、高度な機能を備えているため、データ管理のための堅牢な環境の構築を検討している組織にとって最適な選択肢です。

PostgresとMySQL、AWS RDS、その他のデータベースとの違いは?

Postgresは、MySQLやAWS RDSのようなデータベースの中で様々な点で際立っている。 

  • 複雑なデータ型:MySQLとは異なり、Postgresは配列、キー・バリュー・ストレージ用のhstore、非構造化データ用のJSONなど、多くの複雑なデータ型をサポートしています。
  • トランザクションとマルチバージョン同時実行制御(MVCC):Postgresは完全なACIDコンプライアンス(原子性、一貫性、分離、耐久性)、優れたトランザクション整合性、および高い同時実行性能を提供するMVCCを提供します。MySQLのInnoDBエンジンもACIDをサポートしていますが、PostgresのMVCC機能がありません。
  • 拡張性:Postgresは拡張性が高い。カスタム関数、演算子、データ型が可能であり、MySQLでは容易に実現できない。
  • AWS RDSとの比較:AWS RDSは、MySQLやPostgresなどの異なるデータベースエンジンを使用するマネージドサービスである。違いはデータベースの機能ではなく、これらのデータベースに対してAWSが提供する管理、スケーリング、メンテナンスにある。

データベース比較表

POSTGRESでの作業

この強力なデータベースツールをより理解するために、Postgresの内部構造に関するよくある質問を掘り下げてみましょう。

Postgresはいつデータを保存しますか?

Postgresはトランザクションがコミットされるとデータを保存します。PostgresはWrite-Ahead Logging (WAL)を使用しており、変更はまずログに記録され、その後中央データベースに記録されます。

列は大文字と小文字を区別しますか?

デフォルトでは、Postgresは識別子(カラム名やテーブル名など)では大文字と小文字を区別しますが、データクエリでは大文字と小文字を区別しません。しかし、引用符で囲まれない限り、全ての識別子は自動的に小文字に変換されます。

使用しているPostgresのバージョンは?

使用しているPostgresのバージョンを調べるには、以下のSQLコマンドを実行してください:SELECT version();`これはPostgresのバージョンに関する情報を返します。

Postgresは数十億行を処理できますか?

はい、Postgresは数十億行を扱うことができます。テーブルのサイズは利用可能なストレージによってのみ制限されます。しかし、大規模なデータセットを管理するには、適切なインデックス作成とパーティショニング戦略が必要です。

PostgresはJSONを保存できますか?

多くの伝統的なリレーショナルデータベースとは異なり、PostgreSQLはJSON(JavaScript Object Notation)データの格納と問い合わせをネイティブにサポートしています。これにより、PostgreSQL内でスキーマのないJSONを、堅苦しいリレーショナル構造に変換することなく直接格納することができます。

PostgreSQLはJSONとJSONBの2つのJSONデータ型を提供します。JSONBはJSONをバイナリ形式で格納するため、ほとんどの使用例で推奨されるオプションです。JSONデータ型は、JSONをプレーンテキストとして格納します。

ネイティブのJSONサポートにより、開発者は別のJSONデータストアを統合することなく、PostgreSQLで柔軟でスケーラブルなアプリケーションを構築することができます。PostgreSQLの堅牢なJSON機能により、複雑なアプリケーションデータの格納、アジャイル手法による機能の迅速な反復、IoTデータストリームの管理など、半構造化データを扱うための主要な選択肢となります。

Postgres Indexはどのように動作しますか?

インデックスはPostgresにおいてデータ検索を高速化するために不可欠なツールです。Postgresにはいくつかのインデックスタイプがあります:B-Tree、Hash、GiST、SP-GiST、GIN、BRINがあり、それぞれ異なる種類の問い合わせに適しています。最も一般的に使用されるB-Treeは、等式クエリや範囲クエリの処理に優れています。

Postgresは、多様なデータベースニーズに対して、柔軟で堅牢かつ高度なソリューションを提供します。複雑なデータ型の取り扱いから数十億行の効率的な管理まで、その機能は膨大です。Postgresの仕組みや、MySQLやAWS RDSのような他のデータベースとの違いを理解することで、Postgresを最大限に活用することができます。小規模な新興企業であれ、大企業であれ、Postgresにはデータニーズにマッチするツールとスケーラビリティがあります。 

Postgresを効果的に活用することで、データ管理は大きく変わります。では、Postgresを最大限に活用する準備はできていますか?

Postgresにリモートでアクセスする

今日の分散チームやクラウドベースの環境では、PostgreSQLデータベースにどこからでも安全にアクセスできる能力は、開発者が生産性とコラボレーションを維持するために非常に重要になっています。

PostgreSQL、通称Postgresは、その幅広い機能と堅牢性で広く賞賛されています。しかし、これらの機能を最大限に活用するためには、開発者はデータベースにリモートでアクセスできる必要があります。ここでは、Secure Shell(SSH)、pgAdmin、PostgreSQLネイティブのpsqlコマンドラインインタフェースを含む、Postgresにリモートでアクセスする標準的な方法を探ります。

セキュアシェル (SSH) トンネル

Postgresデータベースにリモートアクセスする一般的な方法は、SSHトンネルを作成することです。SSHトンネルは、ローカルシステムとリモートサーバ間の安全な接続を提供し、基本的にPostgresデータベースが実行されているポートをローカルマシンに転送します。SSHはネットワーク上で送信されるデータを暗号化するため、この方法は高いセキュリティレベルで賞賛されています。

以下はSSHトンネルをセットアップする手順である:

1.ローカルマシンでターミナルを開く。

2.以下のコマンドを使用して、SSHトンネルを開始する(プレースホルダを自分の情報に置き換える):

   ``ssh -L local_port:localhost:postgres_port username@your_server_ip``。

3.これで、ローカルマシンで実行しているのと同じように、リモートデータベースにアクセスできるようになります。

pgAdmin 

pgAdminはオープンソースの機能豊富なPostgreSQL管理ツールです。データベースとのインタラクションをより直感的にするグラフィカルなインタフェースを提供します。Webブラウザからアクセスでき、PostgreSQLの全ての機能をサポートしています。 

pgAdminを使用してリモートのPostgresサーバに接続するには、以下の手順が必要です:

1.pgAdminを起動し、ブラウザウィンドウの'Servers'タブに移動します。

2.Servers'を右クリックし、'Create' -> 'Server'を選択する。

3.Create Server(サーバーの作成)」ウィンドウで、サーバーの名前を指定します。

4.Connection'タブに切り替え、ホスト名/IP、ポート、データベース名、ユーザー名、パスワードを入力する。

5.保存」をクリックします。すべての詳細が正しければ、リモートサーバーに接続されているはずです。

PostgreSQLのネイティブpsqlコマンドラインインタフェース

PostgreSQLには、データベースに接続できるネイティブのコマンドラインインタフェースpsqlが付属しています。 

psqlを使用してPostgresサーバーにリモート接続するには、以下のコマンドを使用する:

``psql -h hostname -p port -U username -d database_name``

次に、プロンプトが表示されたらパスワードを入力します。

これらの方法はPostgresデータベースへのリモートアクセスを可能にしますが、データを保護するために暗号化やセキュアパスワードなどの必要なセキュリティ対策を実装することが重要であることを覚えておく必要があります。これらのアプローチにより、開発者はPostgresデータベースをどこからでも快適に操作できるようになり、データベース管理がより柔軟かつ効率的になります。

リモートアクセスでよくある課題

PostgreSQLデータベースにリモートでアクセスすることは、開発者にとって大きな柔軟性と利便性を提供します。しかし、これには独自の課題や潜在的な問題が伴います。最もよく遭遇する課題をいくつか探ってみましょう:

ネットワークの問題

PostgreSQLデータベースへのリモートアクセスで最も一般的な問題の1つは、ネットワークの不安定性です。ネットワークの待ち時間はデータベース操作の性能に大きな影響を及ぼし、断続的なネットワーク接続は進行中の処理を中断させる可能性があります。さらに、ファイアウォールやVPNはセキュリティ上不可欠ですが、時にはリモートデータベースへのアクセスを妨害することがあります。

セキュリティへの懸念

データベースにリモートでアクセスする場合、必ずセキュリティ上の脆弱性が生じます。特に公衆ネットワーク上では、送信中にデータが傍受されるリスクがある。SSHトンネルのようなデータ伝送のための強力な暗号化と、安全な認証方法の実施は、このリスクを軽減することができます。

コンフィギュレーションの問題

PostgreSQLがリモート接続を受け付けるように正しく設定されていないと、開発者はアクセスの問題に遭遇します。よくある誤った設定には、クライアント認証を制御する'pg_hba.conf'ファイルや、サーバ全体の設定を管理する'postgresql.conf'ファイルでの誤った設定があります。例えば、postgresql.confファイルのlisten_addressesパラメータが'localhost'に設定されている場合、サーバはリモート接続を受け付けません。

許可の問題

PostgreSQLは権限に厳しいです。よくある問題は、ユーザがデータベース内の特定のテーブルにアクセスしたり、特定のコマンドを実行したりするのに必要な権限を持っていない場合です。ユーザロールが実行しなければならない操作に対して適切な権限を持っていることを確認する必要があります。

タイムゾーンの違い

リモートのデータベース、特に異なるタイムゾーンでホストされているデータベースを使用する場合、開発者は時間に関連するデータの問題に直面する可能性があります。この問題は、データの挿入や取得の際に混乱や不正確さにつながる可能性がある。

バージョン互換性

PostgreSQLのバージョンが異なると、機能や構文に違いがあるかもしれません。開発者がローカルとリモートで異なるバージョンを使用した場合、互換性の問題が発生し、特定の操作が失敗したり、予測できない動作をしたりする可能性があります。

このような課題は大変に思えるかもしれないが、入念な計画、優れた実践方法、堅牢なツールを使えば克服可能だ。ネットワークの問題は安定した安全な接続で軽減することができ、セキュリティは暗号化と強力な認証機構で強化することができ、設定と権限の問題は慎重な設定と管理で対処することができます。これらの課題に対処することで、PostgreSQLをシームレスにリモートで利用する道が開けます。

Remote.Itでリモートアクセスの課題を克服

Remote.Itは、PostgreSQLのようなデータベースを含む、デバイスやサービスへのセキュアなリモート接続を提供するプラットフォームです。リモートワーク、クラウドサービス、クラウド間接続など、どこからでもサービスにアクセスすることができます。Remote.Itは、PostgreSQLにリモートアクセスする際のネットワークの不安定性、セキュリティの脆弱性、設定の問題などの一般的な課題を克服するのに役立ちます。その方法をご紹介します:

ネットワークの問題

リモート.モバイル、衛星、低帯域幅環境など、さまざまなネットワーク上で安定した信頼性の高い接続を提供します。そのため、ネットワークの不安定性が懸念される場合でも、堅牢なソリューションとなります。さらに、VPNやファイアウォールルールのような複雑なネットワーク設定を管理する必要もありません。

セキュリティへの懸念

このプラットフォームはエンドツーエンドで暗号化された接続を確立するため、デバイスとPostgresサーバー間で送信されるデータは安全で、潜在的な盗聴者に読み取られることはありません。さらに、各Remote.It接続はプライベートであるため、お客様のデバイスとサービスは公共のインターネットに公開されず、攻撃対象が減少します。アクセスはサービスレベルで許可されるため、開発者はSSHアクセスを許可されなくても、ポート5432のデフォルトデータベースへのアクセスを許可されます。

コンフィギュレーションの問題

Remote.Itは設定プロセスを簡素化します。Remote.Itアカウントを作成し、Remote.ItソフトウェアをPostgreSQLが稼働しているサーバ、または同じコンテナネットワーク内のコンテナとしてインストールすることで、データベースにどこからでもアクセスできるサービスを作成することができます。これにより、PostgreSQLの複雑な設定やサーバーのネットワーク設定が不要になります。Remote.Itが自動的にネットワーク接続を管理するので、IPアドレスの重複やサブネットの衝突を管理する必要はありません。

許可の問題

Remote.ItはPostgreSQLの権限問題を直接扱うことはできませんが、ゼロトラストの最小権限アクセスにより、データベースや、同じサーバや同じネットワーク内で動作している他のサービスへの不正アクセスを防ぐことができます。正しいRemote.Itサービスレベルの認証情報を持つユーザのみが接続を確立することができ、追加の保護レイヤーを追加します。

タイムゾーンの違い

Remote.Itはタイムゾーンの問題に直接対処するものではないが、一貫性のある信頼性の高いセキュアな接続を持つことで、開発者は地理的・時差に関係なく効率的に作業することができる。これはリアルタイムの共同作業やデバッグに役立ちます。

バージョン互換性

PostgreSQLの全てのバージョンと互換性があります。セキュアな接続部分を確保し、アプリケーションのPostgreSQLのバージョン互換性の調整に集中することができます。 Remote.Itは複数のPostgreSQLバージョンを持つ場合の互換性には対応していません。

Remote.Itは、Postgresへのリモートアクセスに関連するすべての課題を解決することはできませんが、プロセスを大幅に簡素化します。Remote.Itは、セキュアで安定した、セットアップが簡単な接続を提供することができるため、開発者はリモートデータベースアクセスに関連する多くの一般的な落とし穴を回避することができます。

無料アカウントを作成して、Remote.Itを始めましょう。

開発者のためのPostgreSQLの10のヒントとコツ

  1. EXPLAINを使用してクエリ・プランを表示する - リソース集約型のクエリを実行する前に、EXPLAINコマンドを使用してクエリ・プランを表示し、潜在的なパフォーマンス問題を特定します。
  2. インデックスを実装して性能を向上させる - PostgreSQLはB-tree、Hash、BRIN、GISTなどのインデックスをサポートしています。インデックスを適切に使用して問い合わせを最適化してください。
  3. ネイティブJSONBサポートの活用 - 半構造化データでは、JSONBはJSONを凌駕します。より高速なパフォーマンスとJSONドキュメントの効率的なインデックスを提供します。
  4. 全文検索の有効化 - 外部ライブラリを必要とせず、PostgreSQLに組み込まれた強力なテキスト検索機能を利用できます。検索アプリケーションに便利です。
  5. 配列の使用によるパフォーマンスの向上 - 配列を使用することで、関連するデータをより少ないテーブルに統合し、コストのかかる結合操作を減らすことができる。
  6. 大きなテーブルのパーティション - 巨大なテーブルを小さなパーティションに分割し、クエリのパフォーマンスと管理を向上させます。
  7. 効率的なアップサートの実行 - INSERT ON CONFLICT DO UPDATEを使用して、1回のクエリで既存行の更新や新規行の挿入を行います。
  8. CTEを使用したクエリの記述 - WITH句を使用して定義された共通テーブル式(CTE)は、よりクリーンで保守性の高いクエリ・コードのための一時ビューを提供します。
  9. 影響を受ける行を返す - 挿入、更新、削除の後にRETURNINGを使用して、影響を受ける行を返します。余計なselectは避けてください。
  10. オートバキュームの調整 - オートバキュームのしきい値を適切に設定し、パフォーマンスと古い行による肥大化のバランスをとる。

これらはPostgresが提供する数多くの強力な機能のほんの一部です。いつものように、自由に使えるツールを理解することが、データベースを最大限に活用する鍵です。

PostgreSQL(Postgres)は、堅牢な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。JSONのような複雑なデータ型のサポート、洗練されたインデックス作成メカニズム、ACID特性への完全準拠など、その高度な機能は際立っています。Postgresは、データの完全性を保証し、高負荷時でも卓越したパフォーマンスを提供するため、複雑なエンタープライズレベルのアプリケーションに最適です。

概要

Postgresの柔軟性はもう一つの大きな利点であり、多数のプログラミング言語とプラットフォームをサポートしています。大量の読み書きワークロードを処理し、大量のデータを効率的に管理できるため、金融サービスから物流、ヘルスケアまで、さまざまなアプリケーションに適しています。

さらに、Postgresは拡張性を推進しており、開発者は独自のデータ型、演算子、関数を定義することができます。また、強力な組み込みの全文検索機能を提供するため、外部の検索プラットフォームを使用する必要がありません。

PostgresとRemote.Itの組み合わせは、安全で信頼性の高いリモートアクセスを提供することで、これらの利点を増幅します。Remote.Itは、エンドツーエンドの暗号化を保証するピアツーピア(P2P)接続を採用し、サービスをプライベートに保つことで、攻撃対象領域を縮小します。これにより、どこからでも Postgres データベースにアクセスできる強固なセキュリティ層が追加されます。

さらに、Remote.It は、複雑なネットワーク設定や VPN の必要性を回避し、設定プロセスを簡素化します。このユーザーフレンドリーなアプローチにより、開発者はPostgresを使用した効率的なアプリケーションの構築に集中することができ、複雑なリモートデータベースアクセスに集中する必要がなくなります。Remote.Itを使用すると、Postgresデータベースの管理がシームレスで安全かつ柔軟なプロセスになります。

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