MAQUETA DCC POSTGRESQL

Software Libre y Compromiso Social

Autor: Fc. Javier González Rivera

Fecha: 2014/05/12

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ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 3 1.1. Breve descripción del trabajo a realizar .............................................................................. 3 1.2. Lenguajes de Programación/Tecnologías utilizados .......................................................... 3 1.3. Descripción de cada elemento desarrollado ....................................................................... 3

2. SOBRE POSTGRESQL .............................................................................................. 4 2.1. ¿Qué es PostgreSQL? ........................................................................................................ 4 2.2. Características .................................................................................................................... 5 2.2.1. Características Generales ........................................................................................ 5 2.2.2. Características Programación / Desarrollo ............................................................... 6 2.2.3. Características SQL .................................................................................................. 6 2.2.4. Características versiones PostgreSQL ..................................................................... 7 2.2.5. Algunos de los límites de PostgreSQL ..................................................................... 7

3. HISTORIA ................................................................................................................... 7 3.1. Ingres 1977-1985 - "El comienzo" ....................................................................................... 7 3.2. Postgres 1986-1994 - Después (post) de Ingres ................................................................ 8 3.3. Postgres95 1994-1995 - Nueva vida en el mundo opensource .......................................... 8 3.4. PostgreSQL 1996-actualidad - Proyecto PostgreSQL ........................................................ 9

4. CICLO DE VIDA (EOL) Y SOPORTE ....................................................................... 10 5. INSTALACIÓN BÁSICA PostgreSQL 9.3.4 EN UBUNTU 12.04 ............................. 11 6. ALGUNOS CONCEPTOS A TENER ENCUTA PARA TRABRAJAR CON

POSTGRESQL ......................................................................................................... 12 6.1. Jerarquía de PostgreSQL.................................................................................................. 12 6.2. Transacciones ................................................................................................................... 12 6.3. PSQL ................................................................................................................................. 12 6.4. pgAdmin III ........................................................................................................................ 13 6.5. Tablespace ........................................................................................................................ 14 6.6. Tabla DUAL ....................................................................................................................... 14

7. MAQUETA DCC ....................................................................................................... 15 7.1. Tabla DUAL ....................................................................................................................... 15 7.2. Tipos de datos utilizados ................................................................................................... 15

8. REFERENCIAS Y ENLACES DE INTERÉS ............................................................. 16

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1. INTRODUCCIÓN

En este trabajo se pretende analizar/estudiar el sistema de gestión de bases de datos PostgreSQL y las posibilidades que ofrece.

1.1. Breve descripción del trabajo a realizar

Mediante la elaboración de una maqueta del modelo de datos de la aplicación DCC (Diraya Clínico Centralizado) en el sistema de gestión de bases de datos PostgreSQL, se analizará el manejo y las características de PostgreSQL, basándonos en la experiencia laboral sobre el sistema de gestión de bases de datos Oracle. La idea es evaluar PostgreSQL y la viabilidad de poder utilizarlo en pequeñas aplicaciones multiusuario de servicio online.

1.2. Lenguajes de Programación/Tecnologías utilizados

SQL

PL/pgSQL (similar al PL/SQL de Oracle)

1.3. Descripción de cada elemento desarrollado

Con la Maqueta DCC PostgreSQL se evaluarán los siguientes elementos de desarrollo:

Tablas y tipos de datos principales (numéricos, cadenas, fechas, booleanos, campos de gran tamaño estilo LONG, CLOB de Oracle)

Claves Primarias, Claves Foráneas y Constraint (restricciones)

Índices

Secuencias

Disparadores (triggers)

Objetos PL/pgSQL: funciones, procedimientos y paquetes

Sinónimos

Vistas

Enlaces de bases de datos

Vistas Materializadas

Replicación de Vistas Materializadas (completas e incrementales)

Usuarios

Roles

Jobs

Contextos

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2. SOBRE POSTGRESQL

La información de este punto se puede obtener en: http://www.postgresql.org.es/sobre_postgresql

2.1. ¿Qué es PostgreSQL?

PostgreSQL es un sistema de gestión de bases de datos objeto-relacional, distribuido bajo licencia BSD y con su código fuente disponible libremente. PostgreSQL utiliza un modelo cliente/servidor y usa multiprocesos en vez de multihilos para garantizar la estabilidad del sistema. Un fallo en uno de los procesos no afectará el resto y el sistema continuará funcionando. A continuación tenéis un gráfico que ilustra de manera general los componentes más importantes en un sistema PostgreSQL.

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Aplicación cliente: Esta es la aplicación cliente que utiliza PostgreSQL como administrador de bases de datos. La conexión puede ocurrir via TCP/IP o sockets locales.

Demonio postmaster: Este es el proceso principal de PostgreSQL. Es el encargado de escuchar por un puerto/socket por conexiones entrantes de clientes. También es el encargado de crear los procesos hijos que se encargaran de autentificar estas peticiones, gestionar las consultas y mandar los resultados a las aplicaciones clientes.

Ficheros de configuración: Los 3 ficheros principales de configuración utilizados por PostgreSQL, postgresql.conf, pg_hba.conf y pg_ident.conf.

Procesos hijos postgres: Procesos hijos que se encargan de autentificar a los clientes, de gestionar las consultas y mandar los resultados a las aplicaciones clientes.

PostgreSQL share buffer cache: Memoria compartida usada por PostgreSQL para almacenar datos en caché.

Write-Ahead Log (WAL): Componente del sistema encargado de asegurar la integridad de los datos (recuperación de tipo REDO).

Kernel disk buffer cache: Caché de disco del sistema operativo.

Disco: Disco físico donde se almacenan los datos y toda la información necesaria para que PostgreSQL funcione.

2.2. Características

La última serie de producción es la 9.3. Sus características técnicas la hacen una de las bases de datos más potentes y robustas del mercado. Su desarrollo comenzó hace más de 16 años, y durante este tiempo, estabilidad, potencia, robustez, facilidad de administración e implementación de estándares han sido las características que más se han tenido en cuenta durante su desarrollo. PostgreSQL funciona muy bien con grandes cantidades de datos y una alta concurrencia de usuarios accediendo a la vez al sistema. A continuación tenéis algunas de las características más importantes y soportadas por PostgreSQL:

2.2.1. Características Generales

Es una base de datos 100% ACID.

Integridad referencial.

Tablespaces.

Nested transactions (savepoints).

Replicación asincrónica/sincrónica / Streaming replication - Hot Standby

Two-phase commit.

PITR - point in time recovery.

Copias de seguridad en caliente (Online/hot backups).

Unicode.

Juegos de caracteres internacionales.

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Regionalización por columna.

Multi-Version Concurrency Control (MVCC).

Multiples métodos de autentificación.

Acceso encriptado vía SSL.

Actualización in-situ integrada (pg_upgrade).

SE-postgres.

Completa documentación.

Licencia BSD.

Disponible para Linux y UNIX en todas sus variantes (AIX, BSD, HP-UX, SGI IRIX, Mac OS X, Solaris, Tru64) y Windows 32/64bit.

2.2.2. Características Programación / Desarrollo

Funciones/procedimientos almacenados (stored procedures) en numerosos lenguajes de programación, entre otros PL/pgSQL (similar al PL/SQL de Oracle), PL/Perl, PL/Python y PL/Tcl.

Bloques anónimos de código de procedimientos (sentencias DO).

Numerosos tipos de datos y posibilidad de definir nuevos tipos. Además de los tipos estándares en cualquier base de datos, tenemos disponibles, entre otros, tipos geométricos, de direcciones de red, de cadenas binarias, UUID, XML, matrices, etc.

Soporta el almacenamiento de objetos binarios grandes (gráficos, videos, sonido, ...).

APIs para programar en C/C++, Java, .Net, Perl, Python, Ruby, Tcl, ODBC, PHP, Lisp, Scheme, Qt y muchos otros.

2.2.3. Características SQL

SQL92, SQL99, SQL2003, SQL2008.

Llaves primarias (primary keys) y foráneas (foreign keys).

Check, Unique y Not null constraints.

Restricciones de unicidad postergables (deferrable constraints).

Columnas auto-incrementales.

Índices compuestos, únicos, parciales y funcionales en cualquiera de los métodos de almacenamiento disponibles, B-tree, R-tree, hash o GiST.

Sub-selects.

Consultas recursivas.

Funciones 'Windows'.

Joins.

Vistas (views).

Disparadores (triggers) comunes, por columna, condicionales.

Reglas (Rules).

Herencia de tablas (Inheritance).

Eventos LISTEN/NOTIFY.

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2.2.4. Características versiones PostgreSQL

Podéis consultar la lista completa en inglés de características disponibles en todas las versiones de PostgreSQL en la dirección: http://www.postgresql.org/about/featurematrix

2.2.5. Algunos de los límites de PostgreSQL

Límite Valor

Máximo tamaño base de dato Ilimitado (Depende de tu sistema de almacenamiento)

Máximo tamaño de tabla 32 TB

Máximo tamaño de fila 1.6 TB

Máximo tamaño de campo 1 GB

Máximo número de filas por tabla Ilimitado

Máximo número de columnas por tabla 250 - 1600 (dependiendo del tipo)

Máximo número de índices por tabla Ilimitado

3. HISTORIA

El proyecto PostgreSQL tal y como lo conocemos hoy en día empezó en 1996, aunque las bases y el trabajo en la que se asienta tienen sus comienzos en la década de los 70. A continuación teméis una corta descripción de la historia de PostgreSQL.

3.1. Ingres 1977-1985 - "El comienzo"

La década de los 70 fue una década de desarrollos y pruebas de nuevos conceptos en el nuevo mundo de los gestores de bases de datos. IBM había estado trabajando desde 1973 con los primeros conceptos, ideas y teorías sobre bases de datos relacionales. Su proyecto "System R" fue entre otras cosas la primera implementación del lenguaje SQL (Structured Query Language). Este proyecto, sus decisiones de diseño y muchos de los algoritmos usados, influenciaron muchos de los sistemas de bases de datos relacionales que aparecieron posteriormente. Por aquel entonces un profesor de la Universidad de Berkeley, Michael Stonebraker, leyó unos artículos publicados por IBM sobre "Sistema R" que le hicieron interesarse en el tema. Utilizando el dinero de otro proyecto que ya tenía asignado, Ingres (INteractive Graphics REtrieval System), Stonebraker empezó a desarrollar sus ideas sobre bases de datos relacionales. Durante estos años Ingres mantuvo su código fuente abierto y permaneció en gran medida similar en conceptos a "System R".

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A principio de los 80, Ingres estuvo compitiendo con Oracle por el liderazgo en el mundo de bases de datos relacionales y su código e implementación evolucionaron y fueron el origen de otras bases de datos relacionales, entre ellas podemos citar a Informix, NonStop SQL y Sybase (Microsoft SQL Server fue una versión licenciada de Sybase hasta su versión 6.0). Michael Stonebraker dejo la Universidad de Berkeley en 1982 para comercializar Ingres pero volvio a la misma en 1985 con nuevas ideas.

3.2. Postgres 1986-1994 - Después (post) de Ingres

Después de su vuelta a Berkeley en 1985, Michael Stonebraker lideró un nuevo proyecto llamado Postgres (después de Ingres) patrocinado por la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), la Army Research Office (ARO), la National Science Foundation (NSF), y ESL, Inc. Con este proyecto y basándose en la experiencia obtenida con Ingres, Stonebraker tenía como meta mejorar lo que habían conseguido y aprendido en el desarrollo de Ingres. Y aunque se basó en muchas ideas de Ingres, no se basó en el código fuente del mismo. Los objetivos iniciales de este proyecto fueron:

Proporcionar un mejor soporte para objetos complejos.

Proporcionar a los usuarios la posibilidad de extender los tipos de datos, operadores y métodos de acceso.

Proporcionar los mecanismos necesarios para crear bases de datos activas (triggers, etc).

Simplificar el código encargado de la recuperación del sistema después de una caída del mismo.

Hacer cambios mínimos (preferiblemente ninguno) en el modelo relacional.

Mejorar el lenguaje de consulta QUEL heredado de Ingres (POSTQUEL). La última versión de Postgres en este projecto fue la versión 4.2.

3.3. Postgres95 1994-1995 - Nueva vida en el mundo opensource

En 1994, dos estudiantes de Berkeley, Andrew Yu y Jolly Chen, empezaron a trabajar con el código de Postgres (versión 4.2) y llamaron al proyecto Postgres95. Hicieron una limpieza general del código, arreglaron errores en el mismo, e implementaron otras mejoras, entre las que destacan:

Sustitución de POSTQUEL por un intérprete del lenguaje SQL.

Reimplementación de las funciones agregadas.

psql fue creado para ejecutar consultas SQL.

El interface de objetos grandes (large-object) fue revisado.

Un pequeño tutorial sobre Postgres fue creado.

Postgres se pudo empezar a compilar con GNU make y GCC sin parchear.

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La versión 1.0 de Postgre95 vio la luz en 1995, el código era 100% ANSI C, un 25% más corto en relación con la versión 4.2 y un 30-50% más rápido. El código fue publicado en la web y liberado bajo una licencia BSD, y más y más personas empezaron a utilizar y a colaborar en el proyecto.

3.4. PostgreSQL 1996-actualidad - Proyecto PostgreSQL

En 1996, Andrew Yu y Jolly Chen ya no tenían tanto tiempo para dirigir y desarrollar Postgres95. Algunos de los usuarios habituales de las listas de correo del proyecto decidieron hacerse cargo del mismo y crearon el llamado "PostgreSQL Global Development Team". En un principio este equipo de desarrolladores al cargo de la organización del proyecto estuvo formado por Marc Fournier en Ontario, Canadá, Thomas Lockhart en Pasadena, California, Vadim Mikheev en Krasnoyarsk, Rusia y Bruce Momjian in Philadelphia, Pennsylvania. El nombre fue cambiado de Postgres95 a PostgreSQL y lanzaron la versión 6.0 en enero de 1997. Hoy en día el grupo central (core team) de desarrolladores está formado por 6 personas, existen 38 desarrolladores principales y más 21 desarrolladores habituales. En total alrededor de 65 personas activas, contribuyendo con el desarrollo de PostgreSQL. Podéis encontrar más información sobre este equipo de desarrolladores en: http://www.postgresql.org/community/contributors/ Existe también una gran comunidad de usuarios, programadores y administradores que colaboran activamente en numerosos aspectos y actividades, relacionadas con el proyecto. Informes y soluciones de problemas, tests, comprobación del funcionamiento, aportaciones de nuevas ideas, discusiones sobre características y problemas, documentación y fomento de PostgreSQL son solo algunas de las actividades que la comunidad de usuarios realiza. No tenemos que olvidar tampoco que existen muchas empresas que también colaboran con dinero y/o con tiempo/personas en mejorar PostgreSQL. Muchos desarrolladores y nuevas características están muchas veces patrocinadas por empresas privadas. En los últimos años los trabajos de desarrollo se han concentrado mucho en la velocidad de proceso y en características demandadas en el mundo empresarial. En este gráfico podéis ver cuando las diferentes versiones de PostgreSQL han visto la luz y las principales características en las que se ha centrado el desarrollo.

Durante los años de existencia del Proyecto PostgreSQL, el tamaño del mismo, tanto en número de desarrolladores, como en números de línea de código, funciones y complejidad del mismo ha ido aumentando año a año. En el siguiente gráfico teméis una gráfica con la evolución del número de líneas de código en cada versión de PostgreSQL.

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Los datos de este gráfico están generados con CLOC. Contabilizamos como líneas de código a todas las líneas de código en diferentes lenguajes, más comentarios, menos líneas en blanco. Los ficheros HTML y CSS no se cuentan como código. Usando el modelo de estimación de costes de software "COCOMOII" (Constructive COst MOdel) podemos obtener unos datos meramente orientativos pero que nos pueden ayudar a entender la complejidad del proyecto PostgreSQL y los recursos que se necesitarían para desarrollar un producto similar desde cero. Según COCOMOII, obtendríamos estos números para PostgreSQL 9.0.0:

Descripción Valor

Números de lineas de código (PG-9.0.0) 969.562

Habilidad de los programadores (alta) 0,6

Complejidad del projecto (alta) 1,24

Precio/hora ($100.000/año - 1.875horas/año)

$53,3

Programadores-año 618,71

Precio por linea de código $65,30

Precio Total $63.316.697

Lineas de código por persona/dia 7

Tiempo de desarrollo del proyecto (años) 3.6

Número medio de programadores 171,4

4. CICLO DE VIDA (EOL) Y SOPORTE

El Proyecto PostgreSQL tiene como objetivo mantener y soportar cada versión de PostgreSQL durante 5 años desde el momento de su lanzamiento. A continuación teméis un resumen del ciclo de vida de las diferentes versiones de PostgreSQL:

Versión Versión menor Soportada Lanzamiento Soporte

9.2 9.2.0 Si Sep 2012 Sep 2017

9.1 9.1.5 Si Sep 2011 Sep 2016

9.0 9.0.9 Si Sep 2010 Sep 2015

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8.4 8.4.13 Si Jul 2009 Jul 2014

8.3 8.3.20 Si Feb 2008 Feb 2013

8.2 8.2.23 No Dic 2006 Dic 2011

8.1 8.1.23 No Nov 2005 Nov 2010

8.0 8.0.26 No Ene 2005 Oct 2010

7.4 7.4.30 No Nov 2003 Oct 2010

7.3 7.3.21 No Nov 2002 Nov 2007

7.2 7.2.8 No Feb 2002 Feb 2007

7.1 7.1.3 No Abr 2001 Abr 2006

7.0 7.0.3 No May 2000 May 2005

6.5 6.5.3 No Jun 1999 Jun 2004

6.4 6.4.2 No Oct 1998 Oct 2003

6.3 6.3.2 No Mar 1998 Mar 2003

5. INSTALACIÓN BÁSICA PostgreSQL 9.3.4 EN UBUNTU 12.04

Para realizar una instalación básica de PostgreSQL 9.3.4 en Ubuntu 12.04, realizar los siguientes pasos:

Descargar el paquete postgresql-9.3.4-3-linux.run con PostgreSQL 9.3.4 para Linux de 32bite, de la URL: http://www.enterprisedb.com/products-services-training/pgdownload

Para instalar PostgreSQL 9.3.4 ejecuto en un terminal: sudo ./postgresql-9.3.4-3-linux.run

Introducir los siguientes datos durante la instalación: Directorio de Instalación: /opt/PostgreSQL/9.3 Directorio de Datos: /opt/PostgreSQL/9.3/data Contraseña super-usuario de la bbdd (postgres): postgres Puerto escucha del servidor: 5432 Configuración Regional: Configuración Regional por defecto

Si se desea instalar más herramientas de PostgreSQL, utilizar la aplicación: Application Stack Builder

Algunas notas de la instalación se encuentran en la ruta: /opt/PostgreSQL/9.3/doc/installation-notes.html

Editar el fichero /home/usuario/.bashrc y le añadir las líneas siguientes para automatizar algunas rutas y parámetros: # Ruta de programas de PostgreSQL export PATH=$PATH:/opt/PostgreSQL/9.3/bin # variable de entorno con el superusuario de PostgreSQL export PGUSER=postgres # variable de entorno con el nombre de la máquina servidor de bbdd #export PGHOST=127.0.0.1 # variable de entorno con el pueto del servidor de bbdd #export PGPORT=5432

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6. ALGUNOS CONCEPTOS A TENER ENCUTA PARA TRABRAJAR CON POSTGRESQL

6.1. Jerarquía de PostgreSQL

A la hora de trabajar con PostgreSQL hay que tener en cuenta la siguiente jerarquía, en la que un elemento superior puede contener varios elementos inferiores:

1. Máquina Hardware 2. Instancia Servidor PostgreSQL 3. Base de Datos 4. Esquema 5. Objetos (Tablas, índices, procedimientos,…)

6.2. Transacciones

PostgreSQL trata cada declaración de SQL como si se estuviera ejecutando dentro de una transacción. Si uno no especifica una orden BEGIN, entonces cada declaración individual tiene un BEGIN y, si es exitosa, un COMMIT alrededor de ella. Algunas veces, a un grupo de declaraciones encerradas entre BEGIN y COMMIT se les llama un bloque de transacción. En los siguientes enlaces se puede obtener información más detallada: http://pgsqltutorial.readthedocs.org/en/latest/part_iii/transactions.html file:///opt/PostgreSQL/9.3/doc/postgresql/html/tutorial-transactions.html

6.3. PSQL

El interfaz del cliente de línea de comandos que viene con la instalación por defecto de PostgreSQL es PSQL. La ruta en la que se instala por defecto en Ubuntu es: :/opt/PostgreSQL/9.3/bin/psql Para conectar a una base de datos PosgreSQL con PSQL la sintaxis sería: psql nombre_bbdd nombre_usuario Para ejecutar sentencias en PSQL todas tienen que terminar con “;”, ejemplo: select now(); Para salir de PSQL ejecutar el comando \q y pulsar intro. En la siguiente imagen podemos ver una captura de los comandos indicados anteriormente:

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6.4. pgAdmin III

La interfaz gráfica que instala por defecto PostgreSQL 9.3.4 se llama pgAdmin III. Desde ella podremos gestionar la mayoría de elementos y objetos de PostgreSQL.

En la imagen anterior podemos observar en la parte izquierda el árbol de objetos que muestra pgAdmin III y en la parte derecha las propiedades del tablespace data_dcc y así como el sql para crearlo.

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6.5. Tablespace

En PostgreSQL el concepto tablespace no está compuesto por datafiles como en Oracle. Un tablespace en PostgreSQL equivale a un directorio, en el que se irá guardando un fichero por cada objeto del tablespace y con su contenido. Ejemplo:

En la imagen anterior podemos ver el directorio correspondiente al tablespace data_dcc del punto anterior y los ficheros de los distintos objetos que alberga.

6.6. Tabla DUAL

En Oracle existe la tabla DUAL para realizar muchas select, en PostgreSQL se puede hacer lo mismo pero poniendo la select sin el from y terminándola directamente con ;

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Esta tabla fue creada en PostgreSQL como un objeto para aliviar los problemas de portabilidad. Esto permite que el código permanezca un tanto compatible con Oracle SQL, sin molestar el analizador de PostgreSQL.

7. MAQUETA DCC

7.1. Tabla DUAL

En la siguiente imagen se muestra el modelo de datos a implementar en la Maqueta DCC. Indicar que en este modelo de datos los tipos de datos que aparecen son de Oracle, por lo que habrá que hacer en PostgreSQL la equivalencia correspondiente.

7.2. Tipos de datos utilizados

La siguiente tabla muestra los tipos de datos utilizados en la Maqueta DCC de PostgreSQL, así como su equivalencia con los de Oracle. PostgreSQL Oracle

BOOLEAN = bool BOOLEAN

TIMESTAMP[(P)][WITHOUT TIMEZONE] DATE

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(Existe un tipo DATE pero sólo almacena la fecha sin hora)

NUMERIC = decimal NUMBER

NUMERIC(1) = decimal(1) NUMBER(1)

NUMERIC(2) = decimal(2) NUMBER(2)

NUMERIC(10) = decimal(10) NUMBER(10)

NUMERIC(38) = decimal(38) NUMBER(38)

CHARACTER VARYING(6) = varchar(6) VARCHAR2(6)

CHARACTER VARYING(8) = varchar(8) VARCHAR2(8)

CHARACTER VARYING(10) = varchar(10) VARCHAR2(10)

CHARACTER VARYING(12) = varchar(12) VARCHAR2(12)

CHARACTER VARYING(32) = varchar(32) VARCHAR2(32)

CHARACTER VARYING(50) = varchar(50) VARCHAR2(50)

CHARACTER VARYING(100) = varchar(100) VARCHAR2(100)

CHARACTER VARYING(200) = varchar(200) VARCHAR2(200)

CHARACTER VARYING(255) = varchar(255) VARCHAR2(255)

CHARACTER VARYING(500) = varchar(500) VARCHAR2(500)

CHARACTER VARYING(2048) = varchar(2048)

VARCHAR2(2048)

CHARACTER VARYING(4000) = varchar(4000)

VARCHAR2(4000)

TEXT LONG

TEXT CLOB

Junto con este documento se adjuntan dos ficheros, utilizados como base para elaborar la tabla anterior: SLCS_TiposDeDatosPostgreSQL8.4.4.pdf y SLCS_TiposDatosOracle11g.pdf.

8. REFERENCIAS Y ENLACES DE INTERÉS

Portal en inglés de PostgreSQL: http://www.postgresql.org/

Portal en Español de PostgreSQL: http://www.postgresql.org.es/

Documentación: http://www.postgresql.org.es/documentacion

Documentación de la instalación de PostgreSQL 9.3.4: file:///opt/PostgreSQL/9.3/doc/postgresql/html/index.html

Tutorial PostgreSQL en español:

http://www.postgresql.org.es/node/391