PostgreSQL là gì? 6 lý do nên sử dụng PostgreSQL?

PostgreSQL là một trong những hệ quản trị cơ sở dữ liệu ORDBMS mã nguồn mở phổ biến nhất hiện nay. Với khả năng lưu trữ, xử lý dữ liệu quy mô lớn và đảm bảo tính toàn vẹn cao, PostgreSQL được coi là trái tim của nhiều ứng dụng doanh nghiệp hiện đại. Cùng khám phá chi tiết Postgresql là gì, các tính năng nổi bật cũng như cách cài đặt và sử dụng Postgresql hiệu quả trong bài viết dưới đây của Tenten nhé. 

Postgresql là gì? 

PostgreSQL (hay còn gọi là Postgres) là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ đối tượng (ORDBMS) mã nguồn mở tiên tiến. PostgreSQL nổi tiếng nhờ độ ổn định cao, khả năng mở rộng mạnh mẽ và tuân thủ tiêu chuẩn ACID, là lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng web và doanh nghiệp lớn. 

Dự án Postgres được khởi xướng bởi Giáo sư Michael Stonebraker tại  tại Đại học California, Berkeley vào năm 1986. Sau khi bổ sung hỗ trợ SQL vào năm 1995, dự án được đổi tên thành PostgreSQL và chính thức phát hành phiên bản mã nguồn mở đầu tiên vào năm 1996. Ngày nay, Postgresql được nâng cấp bởi cộng đồng người dùng trên toàn cầu.

Các tính năng nổi bật của PostgreSQL

PostgreSQL đi kèm với nhiều tính năng giúp các nhà phát triển xây dựng ứng dụng, hỗ trợ quản trị viên bảo vệ tính toàn vẹn dữ liệu và xây dựng môi trường có khả năng chịu lỗi cao, đồng thời cho phép quản lý dữ liệu hiệu quả dù quy mô nhỏ hay rất lớn.

Các kiểu dữ liệu đa dạng

PostgreSQL hỗ trợ đa dạng kiểu dữ liệu, từ dữ liệu cơ bản đến dữ liệu phi cấu trúc và kiểu dữ liệu tùy chỉnh, đáp ứng nhiều nhu cầu lưu trữ khác nhau.

• Kiểu dữ liệu nguyên thủy: Integer, Numeric, String, Boolean.
• Kiểu dữ liệu có cấu trúc: Date/Time, Array, Range, Multirange, UUID.
• Kiểu dữ liệu tài liệu: JSON, JSONB, XML, Hstore (Key-value).
• Kiểu dữ liệu hình học: Point, Line, Circle, Polygon.
• Hỗ trợ kiểu dữ liệu tổng hợp (Composite) và kiểu dữ liệu tùy chỉnh (Custom Types).

Tính toàn vẹn dữ liệu

PostgreSQL cung cấp nhiều cơ chế giúp đảm bảo dữ liệu luôn chính xác, nhất quán và duy trì mối quan hệ giữa các bảng:

• Ràng buộc UNIQUE và NOT NULL.
• Khóa chính (Primary Key).
• Khóa ngoại (Foreign Key).
• Ràng buộc loại trừ (Exclusion Constraints).
• Hỗ trợ khóa tường minh (Explicit Locks) và khóa tư vấn (Advisory Locks).

Hiệu năng và khả năng xử lý đồng thời

PostgreSQL được tối ưu để xử lý khối lượng dữ liệu lớn, nhiều truy vấn đồng thời và các tác vụ có yêu cầu hiệu năng cao.

• Hỗ trợ nhiều loại chỉ mục như B-tree, Multicolumn, Expression và Partial Index.
• Hỗ trợ các chỉ mục nâng cao như GiST, SP-GiST, KNN GiST, GIN, BRIN, Covering Index và Bloom Filter.
• Bộ lập kế hoạch và tối ưu hóa truy vấn (Query Planner/Optimizer) thông minh.
• Hỗ trợ Index-only Scan và thống kê đa cột.
• Giao dịch (Transactions) và giao dịch lồng nhau thông qua Savepoint.
• Kiểm soát đồng thời đa phiên bản (MVCC).
• Thực thi song song truy vấn đọc và xây dựng chỉ mục B-tree.
• Phân vùng bảng (Table Partitioning).
• Hỗ trợ đầy đủ các mức cô lập giao dịch theo tiêu chuẩn SQL, bao gồm Serializable.
• Biên dịch Just-in-time (JIT) cho biểu thức.
• Hỗ trợ Asynchronous I/O (AIO).

Độ tin cậy, phục hồi sau thảm họa

PostgreSQL được thiết kế nhằm đảm bảo tính sẵn sàng cao của hệ thống và hỗ trợ khôi phục dữ liệu khi xảy ra sự cố.

• Ghi nhật ký Write-Ahead Logging (WAL).
• Hỗ trợ sao chép dữ liệu Asynchronous, Synchronous và Logical Replication.
• Khôi phục dữ liệu theo thời điểm (Point-in-Time Recovery – PITR).
• Hỗ trợ máy chủ dự phòng hoạt động (Active Standbys).
• Quản lý Tablespaces.

Bảo mật

PostgreSQL tích hợp nhiều cơ chế xác thực và phân quyền nhằm tăng cường bảo mật cho hệ thống cơ sở dữ liệu.

• Hỗ trợ nhiều phương thức xác thực như GSSAPI, SSPI, LDAP, SCRAM-SHA-256, Certificate, OAuth 2.0…
• Hệ thống kiểm soát truy cập mạnh mẽ.
• Bảo mật ở cấp cột (Column-level Security) và cấp hàng (Row-level Security).
• Hỗ trợ xác thực đa yếu tố bằng chứng chỉ kết hợp phương thức xác thực bổ sung.

Khả năng mở rộng

PostgreSQL được thiết kế với khả năng mở rộng cao, cho phép bổ sung tính năng và tùy chỉnh hệ thống để đáp ứng nhiều nhu cầu phát triển ứng dụng cũng như tích hợp dữ liệu:

• Hỗ trợ Stored Functions và Stored Procedures.
• Hỗ trợ các ngôn ngữ thủ tục như PL/pgSQL, Perl, Python và Tcl.
• Có thể mở rộng để sử dụng thêm nhiều ngôn ngữ lập trình khác như Java, JavaScript (V8), R, Lua và Rust thông qua Extension.
• Hỗ trợ SQL/JSON Constructors, Query Functions, Path Expressions và JSON_TABLE để xử lý dữ liệu JSON.
• Hỗ trợ Foreign Data Wrappers (FDW), cho phép kết nối tới các cơ sở dữ liệu hoặc luồng dữ liệu bên ngoài thông qua giao diện SQL tiêu chuẩn.
• Cung cấp giao diện lưu trữ (Storage Interface) có thể tùy chỉnh cho bảng.
• Hỗ trợ nhiều Extension bổ sung nhằm mở rộng chức năng, bao gồm PostGIS để xử lý dữ liệu không gian (GIS).

Quốc tế hóa, tìm kiếm văn bản

PostgreSQL hỗ trợ xử lý dữ liệu đa ngôn ngữ và cung cấp khả năng tìm kiếm văn bản toàn diện:

• Hỗ trợ nhiều bộ ký tự quốc tế thông qua ICU Collations.
• Hỗ trợ sắp xếp và so sánh không phân biệt chữ hoa, chữ thường hoặc dấu.
• Tích hợp tính năng tìm kiếm toàn văn (Full-text Search).

Ưu, nhược điểm của PostgreSQL

PostgreSQL nổi bật với tính toàn vẹn dữ liệu cao, hỗ trợ nhiều tính năng phức tạp và khả năng tùy biến linh hoạt miễn phí. Tuy nhiên, PostgreSQL có những hạn chế nhất định về hiệu năng xử lý các tác vụ đọc/ghi đơn giản so với MySQL.

Ưu điểm

 Dưới đây là những ưu và nhược điểm cốt lõi của PostgreSQL:

• Hoàn toàn miễn phí sử dụng, chỉnh sửa và phân phối theo giấy phép riêng.
• Dễ cài đặt và sử dụng.
• Hỗ trợ tốt cho các website và ứng dụng web động trong mô hình LAMP.
• Hỗ trợ đầy đủ các giao dịch ACID, đảm bảo dữ liệu luôn nhất quán và an toàn tuyệt đối.
• Xử lý tốt các kiểu dữ liệu phức tạp, dữ liệu lớn và hỗ trợ không gian địa lý.
• Có Khả năng mở rộng mạnh mẽ, cho phép người dùng tự định nghĩa kiểu dữ liệu, hàm hoặc tối ưu hóa truy vấn nâng cao.
• Sở hữu cộng đồng phát triển đông đảo trên toàn cầu, tài liệu hướng dẫn phong phú và được cập nhật liên tục.
• Có độ ổn định cao, giúp giảm chi phí bảo trì hệ thống.

Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm trên, PostgreSQL bộc lộc một số hạn chế nhất định như:

• Không được quản lý bởi một tổ chức nào nên gây khó khăn cho người dùng khi muốn tiếp cận với đầy đủ tính năng.
• Chiếm nhiều bộ nhớ hơn so với các cơ sở dữ liệu đơn giản như MySQL khi chạy các tác vụ nhẹ.
• Tốc độ đọc/ghi với dữ liệu đơn giản có thể chậm hơn so với một số đối thủ như MySQL.
• Không tối ưu khi lưu trữ trực tiếp các tệp đa phương tiện lớn dạng thô (video/audio lớn) bên trong bảng.
• Đòi hỏi người quản trị có chuyên môn cao vì cấu hình khá phức tạp,
• Không được hỗ trợ bởi một số ứng dụng mã nguồn mở.

Đối tượng sử dụng PostgreSQL

Nhiều công ty lớn trên thế giới đã và đang sử dụng PostgreSQL để xây dựng và cung cấp các sản phẩm, giải pháp cho khách hàng của mình, bao gồm Apple, Fujitsu, Red Hat, Cisco, Juniper Network, v.v. Điều này cho thấy sức mạnh và tiềm năng phát triển của PostgreSQL trong thị trường quản trị cơ sở dữ liệu. 

Hướng dẫn cài đặt PostgreSQL

PostgreSQL hỗ trợ nhiều hệ điều hành từ Windows, Ubuntu/Linux cho đến MacOS. Dưới đây là các cách cài đặt phổ biến giúp bạn nhanh chóng bắt đầu sử dụng PostgreSQL.

Đối với Windows 

Để cài đặt PostgreSQL trên Windows, bạn làm theo các bước sau:

• Bước 1: Truy cập https://www.postgresql.org/download/windows/ và chọn phiên bản mới nhất để tải PostgreSQL về máy.
• Bước 2: Mở file .exe vừa tải về bằng quyền Quản trị viên (Administrator).
• Bước 3: Tích chọn PostgreSQL Server, pgAdmin (công cụ quản lý giao diện), và Command Line Tools.
• Bước 4: Giữ nguyên các thư mục mặc định và cổng kết nối (Port: 5432).
• Bước 5: Đặt mật khẩu cho tài khoản siêu quản trị mặc định (postgres). Hãy ghi nhớ mật khẩu này để kết nối cơ sở dữ liệu sau này.

Đối với Ubuntu/Linux

Đối với Ubuntu/Linux, bạn thực hiện cài đặt theo các bước sau:

Bước 1: Mở cửa sổ dòng lệnh (Terminal) trên Linux.

Bước 2: Cập nhật danh sách gói hệ thống và cài đặt PostgreSQL bằng lệnh:
sudo apt update

sudo apt install postgresql postgresql-contrib

Bước 3: Sau khi cài xong, PostgreSQL sẽ tự động khởi động. Bạn có thể kiểm tra trạng thái bằng lệnh:

sudo systemctl status postgresql

Bước 4: Để chuyển sang quyền truy cập cơ sở dữ liệu mặc định và tạo mật khẩu mới, dùng lệnh:
sudo -i -u postgres

psql

\password postgres

Đối với MacOS

Trên macOS, cách cài đặt phổ biến nhất là sử dụng Homebrew.

Bước 1: Cài đặt PostgreSQL

brew install postgresql

Bước 2: Khởi động dịch vụ PostgreSQL

brew services start postgresql

Bước 3: Kiểm tra phiên bản PostgreSQL

psql --version

Cài với câu lệnh Docker

Nếu muốn triển khai nhanh PostgreSQL trong môi trường container, bạn có thể sử dụng Docker.

Bước 1: Kéo PostgreSQL Image

docker pull postgres

Bước 2: Khởi chạy PostgreSQL Container

docker run --name my-postgres -e POSTGRES_PASSWORD=mysecretpassword -p 5432:5432 -d postgres

Ý nghĩa các tham số:

• –name my-postgres: Đặt tên cho container.
• -e POSTGRES_PASSWORD=mysecretpassword: Thiết lập mật khẩu cho tài khoản postgres.
• -p 5432:5432: Ánh xạ cổng 5432 của container ra máy chủ để có thể truy cập từ bên ngoài.
• -d postgres: Chạy container ở chế độ nền (Detached Mode).

Hướng dẫn sử dụng PostgreSQL

Sau khi cài đặt thành công PostgreSQL, bạn có thể kết nối và quản lý PostgreSQL.

Kết nối tới PostgreSQL

PostgreSQL cung cấp cả công cụ dòng lệnh và giao diện trực quan, giúp người dùng dễ dàng truy cập, quản lý cơ sở dữ liệu và thực thi các câu lệnh SQL.

1 – Sử dụng psql (dòng lệnh)

psql là công cụ dòng lệnh mặc định của PostgreSQL, cho phép kết nối tới máy chủ cơ sở dữ liệu và thực hiện các thao tác quản trị hoặc truy vấn SQL.

Kết nối bằng tài khoản postgres:

sudo -u postgres psql

Kết nối tới một cơ sở dữ liệu cụ thể:

psql -U myuser -d mydatabase

Trong đó:

• –U myuser: Chỉ định tài khoản người dùng PostgreSQL.
• –d mydatabase: Chỉ định cơ sở dữ liệu cần kết nối.

2 – Sử dụng pgAdmin 4 (giao diện)

pgAdmin 4 là công cụ quản trị PostgreSQL với giao diện đồ họa (GUI), phù hợp với người mới bắt đầu cũng như quản trị viên cơ sở dữ liệu.

Các bước thực hiện:

• Bước 1: Mở pgAdmin 4 từ menu hoặc danh sách ứng dụng.
• Bước 2: Kết nối tới PostgreSQL Server bằng tài khoản postgres và mật khẩu đã thiết lập khi cài đặt.
• Bước 3: Sau khi kết nối thành công, bạn có thể quản lý cơ sở dữ liệu, bảng, schema và thực thi các câu lệnh SQL trực tiếp trên giao diện.

Các câu lệnh SQL cơ bản

Bạn có thể bắt đầu làm việc với dữ liệu thông qua các câu lệnh SQL cơ bản như tạo bảng, thêm dữ liệu, truy vấn, cập nhật và xóa dữ liệu.

1 – Tạo bảng

Sử dụng câu lệnh CREATE TABLE để tạo bảng mới và định nghĩa cấu trúc dữ liệu.

CREATE TABLE employees (

  id SERIAL PRIMARY KEY,

  name VARCHAR(100) NOT NULL,

  position VARCHAR(100),

  salary NUMERIC,

  department_id INTEGER REFERENCES departments(id)

);

Một số thành phần quan trọng trong câu lệnh trên:

• SERIAL: Kiểu dữ liệu tự động tăng.
• PRIMARY KEY: Xác định khóa chính của bảng.
• REFERENCES: Thiết lập khóa ngoại để tạo mối quan hệ giữa các bảng.

2 – Thêm dữ liệu vào bảng

Sử dụng câu lệnh INSERT INTO để thêm một hoặc nhiều bản ghi vào bảng.

INSERT INTO departments (name) VALUES ('Sales'), ('Marketing'), ('IT');

INSERT INTO employees (name, position, salary, department_id)

VALUES

  ('Viet', 'Manager', 7000, 1),

  ('Nghia', 'Developer', 5000, 3),

  ('Yen', 'Designer', 4500, 2);

Ví dụ trên thêm dữ liệu vào hai bảng departments và employees, đồng thời thiết lập mối quan hệ thông qua trường department_id.

3 – Truy vấn dữ liệu với JOIN

Sử dụng JOIN để kết hợp dữ liệu từ nhiều bảng có liên quan.

SELECT e.name, e.position, d.name AS department

FROM employees e

JOIN departments d ON e.department_id = d.id;

Câu lệnh trên truy vấn tên nhân viên, chức vụ và tên phòng ban bằng cách kết nối bảng employees với bảng departments thông qua khóa ngoại.

4 – Cập nhật dữ liệu

Sử dụng câu lệnh UPDATE để thay đổi dữ liệu của các bản ghi hiện có.

UPDATE employees

SET salary = salary * 1.1

WHERE department_id = 1;

Ví dụ trên tăng 10% mức lương cho toàn bộ nhân viên thuộc phòng ban có department_id = 1.

5 – Xóa dữ liệu

Sử dụng câu lệnh DELETE để xóa các bản ghi không còn cần thiết.

DELETE FROM employees

WHERE name = 'Yen';

Tối ưu hoá và bảo mật trong PostgreSQL

Để tối ưu hiệu suất truy vấn, PostgreSQL cung cấp các công cụ phân tích và lập chỉ mục giúp cải thiện tốc độ xử lý dữ liệu.

1 – Kiểm tra thực thi và hiệu suất truy vấn

Sử dụng EXPLAIN ANALYZE để xem cách PostgreSQL thực thi truy vấn và đánh giá hiệu suất.

EXPLAIN ANALYZE

SELECT * FROM employees WHERE salary > 5000;

2 – Tạo chỉ mục (INDEX) để tăng tốc truy vấn

Sử dụng CREATE INDEX để tạo chỉ mục cho các cột thường xuyên được truy vấn.

CREATE INDEX idx_employees_salary

ON employees(salary);

• EXPLAIN ANALYZE cung cấp thông tin chi tiết về kế hoạch và hiệu suất thực thi truy vấn.
• INDEX giúp tăng tốc độ truy vấn bằng cách giảm số lượng bản ghi cần đọc.

Sao lưu và phục hồi dữ liệu

1 – Sao lưu dữ liệu

Sử dụng pg_dump để tạo bản sao lưu của cơ sở dữ liệu.

pg_dump -U myuser -F c -b -v -f mydatabase.backup mydatabase

Ý nghĩa các tham số:

• -F c: Lưu bản sao lưu ở định dạng nén.
• -b: Bao gồm các đối tượng lớn (BLOB).
• -v: Hiển thị thông tin chi tiết trong quá trình sao lưu.
• -f: Chỉ định tệp đầu ra.

2 – Khôi phục dữ liệu

Sử dụng pg_restore để phục hồi dữ liệu từ tệp sao lưu.

createdb -U myuser newdatabase

pg_restore -U myuser -d newdatabase -v mydatabase.backup

PostgreSQL khác gì Mysql?

PostgreSQL và MySQL đều là hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong phát triển website, ứng dụng và hệ thống doanh nghiệp. 

Dưới đây là một số điểm giống nhau giữa PostgreSQL và MySQL:

• Đều sử dụng SQL để truy vấn và quản lý dữ liệu
• Đều là phần mềm mã nguồn mở với cộng đồng phát triển lớn
• Đều tích hợp các tính năng sao lưu dữ liệu, sao chép dữ liệu (Replication) và kiểm soát quyền truy cập

Tuy nhiên, PostgreSQL và Mysql cũng có những điểm khác biệt rõ rệt:

Cách lựa chọn giữa PostgreSQL và MySQL

Cả PostgreSQL và MySQL đều phù hợp với hầu hết các nhu cầu phát triển ứng dụng. Tuy nhiên, trước khi đưa ra quyết định nên chọn PostgreSQL hay MySQL, bạn nên cân nhắc một số yếu tố quan trọng dưới đây:

• Phạm vi ứng dụng: PostgreSQL phù hợp hơn với các ứng dụng cấp doanh nghiệp, hệ thống có nhiều thao tác ghi dữ liệu và truy vấn phức tạp. MySQL thích hợp để phát triển các dự án thử nghiệm ứng dụng nội bộ có ít người dùng hoặc các hệ thống chủ yếu đọc dữ liệu và ít cập nhật.
• Kinh nghiệm phát triển cơ sở dữ liệu: MySQL là lựa chọn phù hợp cho người mới bắt đầu nhờ dễ sử dụng. Ngược lại, PostgreSQL có độ phức tạp cao hơn, thường đòi hỏi kinh nghiệm về triển khai hạ tầng và quản trị cơ sở dữ liệu.
• Yêu cầu về hiệu năng: Nếu ứng dụng thường xuyên cập nhật dữ liệu hoặc có nhiều thao tác ghi đồng thời, PostgreSQL sẽ mang lại hiệu quả tốt hơn nhờ cơ chế MVCC (Multi-Version Concurrency Control). Nếu hệ thống chủ yếu thực hiện các truy vấn đọc và hiển thị dữ liệu, MySQL thường có hiệu năng tốt hơn.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

PostgreSQL là SQL hay NoSQL?

PostgreSQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS), thuộc nhóm SQL và tối ưu hóa cho dữ liệu có cấu trúc. 

PostgreSQL có miễn phí không?

Có, PostgreSQL hoàn toàn miễn phí và là mã nguồn mở. PostgreSQL cho phép bạn tải xuống, sửa đổi và sử dụng cho cả dự án cá nhân hay thương mại mà không phải trả phí bản quyền.

PostgreSQL có phải Oracle không?

Không. PostgreSQL là một dự án mã nguồn mở do cộng đồng toàn cầu phát triển và quản lý. Ngược lại, Oracle là một phần mềm thương mại, độc quyền thuộc sở hữu của Tập đoàn Oracle.

PostgreSQL có thay thế MySQL được không?

Có, PostgreSQL hoàn toàn có thể thay thế MySQL trong hầu hết các ứng dụng. Cả hai đều là cơ sở dữ liệu SQL phổ biến, nhưng PostgreSQL nổi trội hơn về khả năng xử lý truy vấn phức tạp và phân tích dữ liệu. 

PostgreSQL có phù hợp với doanh nghiệp lớn không?

Có. PostgreSQL là hệ cơ sở dữ liệu cấp doanh nghiệp, được thiết kế để xử lý lượng dữ liệu khổng lồ, hỗ trợ giao dịch phức tạp (ACID) và có khả năng mở rộng mạnh mẽ, đáp ứng các tiêu chuẩn bảo mật khắt khe của các hệ thống lớn.

PostgreSQL và Postgres có giống nhau không?

Có, PostgreSQL và Postgres thực chất là tên của cùng một hệ quản trị cơ sở dữ liệu. “Postgres” là tên gọi gốc từ những năm 1980 và hiện vẫn được cộng đồng sử dụng phổ biến như một tên gọi tắt tiện lợi, trong khi “PostgreSQL” là tên phát hành chính thức.

PostGIS là gì?

PostGIS là một tiện ích mở rộng mã nguồn mở, giúp biến hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL thành một cơ sở dữ liệu không gian địa lý (GIS) đầy đủ tính năng.

pgadmin là gì

pgAdmin là công cụ quản lý cơ sở dữ liệu mã nguồn mở và giao diện đồ họa phổ biến nhất dành cho PostgreSQL, cho phép người dùng dễ dàng tạo cơ sở dữ liệu, viết và thực thi truy vấn SQL.

Như vậy, PostgreSQL là hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở mạnh mẽ, nổi bật với khả năng mở rộng linh hoạt, tính ổn định và hiệu năng cao. Qua bài viết, mong rằng bạn đã hiểu rõ PostgreSQL là gì, các tính năng nổi bật, ưu nhược điểm, sự khác biệt so với MySQL và biết cách cài đặt, sử dụng PostgreSQL hiệu quả.