نظرة عامة على Postgres وتاريخها

يجدر بنا معرفة بعض المزايا الأساسية لقواعد بيانات Postgres في مقدمة هذا الدليل، وذلك كي يكون واضحًا للقارئ الفوائد التي سيجنيها من التعرف إليها، وتطوير قدراته في التعامل معها.

إن أردت فهم أي موضوع فهمًا جيدًا، فيجب أن تملك معرفة تاريخية جيدة عنه خصوصًا بداية نشأته وسببها وآثار ذلك وحتى الحاضر؛ وبناءً على ذلك، سنطلع أولًا على تاريخ Postgres منذ بداية ظهورها وحتى يومنا هذا.

لمحة تاريخية

الولادة الأولى لقواعد بيانات Postgres

في عام 1986 نشر Michael Stonebraker ورقة بحثية في جامعة بيركلي، كاليفورنيا بعنوان the design of Postgres ليعلن ولادة قواعد بيانات Postgres الأولى، ذكر في ورقته أن قاعدة البيانات هذه هي النسخة المحسنة المطورة من قواعد بيانات سابقة لها اسمها INGRES (أُنشئت عام 1975)، ومن هنا جاءت التسمية POST inGRES أي أنها لاحقة لقواعد INGRES، كما ذكر أن أهم أهداف إنشائها هو دعم تخزين أنواع معقدة، والسماح للمستخدمين بإنشاء امتدادات للغة، وغيره من الأهداف المتعلقة بالتخزين والمعالجة، وكانت في ولادتها هذه من أوائل أنظمة قواعد البيانات التي تتيح استخدام أنواع البيانات المتعددة، مع إمكانية شرح العلاقات بين الجداول بشكل كامل، إلا أنها كانت في ذلك الوقت لا تستخدم لغة الاستعلامات المُهيكلة SQL بل لغة مشابهة خاصة بها.

نُشرت بعد ذلك في عام 1989 النسخة الأولى من اللغة لعدد قليل من المستخدمين، تبعتها النسخة 2 عام 1990 مع بعض التحسينات، والنسخة 3 في عام 1991 مع تحسينات في إدارة التخزين وتحسينات على محرك الاستعلام الأساسي، ولكن في عام 1993 بلغت كمية طلبات الدعم والتحسينات حدا تجاوز إمكانيات فريق التطوير في ذلك الوقت،فتم إيقاف المشروع في 30 حزيران 1994.

الولادة الثانية

قامت جامعة بيركلي بفتح مصدر Postgres مما سمح لجميع المستخدمين باستخدام الشيفرة البرمجية والتعديل عليها، فقام Andrew Yu و Jolly Chen المتخرجَين من جامعة بيركلي في عام 1994 بجعل Postgres تستخدم لغة الاستعلامات المُهيكلة SQL وتم إنشاء صدفة psql ونُشرت النسخة الجديدة Postgres95 عام 1995 بعد فترة تجريبية قصيرة، وبرخصة مفتوحة المصدر أيضًا.

ظهور PostgreSQL و postgresql.org

تم تغيير اسم نظام قواعد البيانات Postgres95 إلى PostgreSQL للدلالة على أنها تستخدم لغة SQL عام 1996 وظهر أخيرًا الموقع postgresql.org في ذلك العام لتظهر النسخة 6 من النظام عام 1997 ثم تبدأ مسيرة التطوير مفتوحة المصدر من خلال المطورين المتطوعين حول العالم تحت مسمّى (مجموعة تطوير Postgres العالمية).

أهم خصائص قواعد بيانات Postgres

تتصف قواعد بيانات Postgres بالخصائص التالية:

أكثر قواعد البيانات تقدّمًا

إن هذا هو شعار قواعد بيانات Postgres (وليس تقييمًا حقيقيًّا) ولكنها ظلّت ملتزمة به منذ نشأتها عام 1986، وذلك عن طريق التحسين المستمر وإضافة المزايا الجديدة وتلافي الأخطاء القديمة.

الأسرع نموًّا

حسب إحصائيات موقع db-engines حيث يعطي علامة score لكل نظام قاعدة بيانات حسب عدة عوامل، منها وتيرة الأسئلة التقنية على المواقع التقنية المشهورة مثل Stack Overflow وكذلك عدد عروض العمل المطلوبة على مواقع شهيرة مثل Indeed، وغيرها من العوامل التي تشير إلى ازدياد الاهتمام وعدد المستخدمين والمحترفين لهذه الأنظمة.

ربما يمكنك أن ترى النمو المتسارع لقواعد بيانات PostgreSQL من الشكل التالي بوضوح:

إن ميزة النمو في الأنظمة تعني أن تعلّمك اليوم لقواعد البيانات PostgreSQL هو استثمار صحيح للمستقبل سواء للعمل في وظيفة تطلب منك خبرة Postgres أو لكي تستخدمها في موقعك الخاص.

نموذج تخزين البيانات فيها من النوع SQL

نقصد في هذه الفقرة تثبيت فكرة كون Postgres من النوع SQL وليس NoSQL، وذلك يعني باختصار أن قواعد بيانات Postgres تخزّن البيانات ضمن جداول لها قوالب معدّة مسبقًا، ويمكنك الاطلاع على مقال شرح الفروقات بين قواعد بيانات SQL ونظيراتها NoSQL للمزيد من المعلومات عن هذا الموضوع.

تسمح بأنواع بيانات غير مُهيكلة

قام المبرمجون المشاركون في تطوير قواعد بيانات Postgres بإضافة النوع JSONB الذي يسمح بتخزين كائنات JSON ضمن الجداول، وبذلك تكون قد استحوذت أيضًا على بعض مزايا قواعد بيانات NoSQL رغم كونها قواعد بيانات مهيكلة.

مفتوحة المصدر

يمكن تحميل الشيفرة المصدرية لقواعد بيانات Postgres من المستودع الرسمي على موقع github وهي مكتوبة بلغة C، ولكونها مفتوحة المصدر فيمكن للمبرمج فهم آلية العمل الدقيقة لأي تفصيل يبحث عنه، كما يمكنه تحسينه وتطويره ونشره إن أراد ليكون جزءًا من نسخة مستقبلية من قواعد البيانات Postgres، أو ليكون رقعة Patch لنسخة حالية موجودة.

قابلة للتوسيع

ذكرنا قبل قليل أنه يمكن تعديل الشيفرة المصدرية لقواعد بيانات Postgres، ولكننا الآن نتحدث عن إمكانية كتابة امتدادات لها، دون المساس بالشيفرة المصدرية أو الحاجة إلى الاطلاع عليها، وهذا يعني أنه بإمكانك كتابة توابع جديدة خاصة بك وربطها بقاعدة البيانات لاستخدامها لاحقا.

ذات توثيق تفصيلي

يمكنك الاطلاع على توثيق قواعد بيانات Postgres الذي يشرح كافة التفاصيل مع تقديم أمثلة لكل منها ودليل تدريبي للمبتدئين كذلك، وهو يشمل كافة المواضيع المتعلقة بها بدءًا من أبسط عبارات SQL وانتهاءً بكيفية تمديد اللغة وكتابة شيفرات برمجية لتحسينها وتطويرها.

متى تختار Postgres؟

للإجابة على هذا السؤال، من المهم التفريق بين المبتدئ والمتوسط، فبالنسبة للمبتدئ، فإن أهم ما يحتاجه للبدء هو سهولة التثبيت وسهولة التعلم ووجود المصادر العربية، وهذا من أهم ميزات Postgres بالنسبة للمبرمج العربي المبتدئ فأكاديمية حسوب تعتني بإغناء المحتوى العربي الخاص بها نظرًا لسرعة نموها وانتشارها المستمر.

أما لمن تجاوز الأساسيات وبدأ يهتم بالخطوة التالية، فإنك الآن قادر على كتابة استعلامات SQL بمهارة، وترغب الآن بتحسين كفاءة الاستعلامات، أو زيادة موثوقية قاعدة البيانات لديك لمنع حدوث ضياع للبيانات أو لتسريع عمل قاعدة البيانات أو تخفيض حجم قاعدة البيانات في الذاكرة، وفي هذه الحالة فإن Postgres تتيح لك إدارة سهلة وفعالة للأداء، للذاكرة ولكتابة استعلامات أوضح وأكثر سرعة في التنفيذ، كما أن الأدوات المرفقة مع قاعدة بيانات Postgres سهلة التثبيت والاستخدام، ستكون بداية قوية لك في إدارة قواعد البيانات.

في حال كنت متقدمًا في استخدام قواعد البيانات، فقد تضطر لإنشاء توابع خاصة بك، أو لتعديل أمور جوهرية في محرك قواعد البيانات نفسه لعمل تعديلات مخصصة لتطبيقك أو لمنتج مميز له مزايا خاصة، فهناك العديد من الشركات اعتمدت على Postgres لتطوير قواعد بياناتها الخاصة مثل Sun وRed Hat وAmazon وYahoo والقائمة تطول.

نظرة عامة على نموذج الخادم/عميل في Postgres

من المفيد قبل البدء التعرف على بنية نظام قواعد بيانات PostgreSQL وفهم كيفية ارتباط أجزاء النظام ببعضها.

تستخدم PostgreSQL نموذج خادم/عميل (client/server) بحيث تتكون الجلسة من الجزئين التاليين:

عملية الخادم، اسمها postgres تدير ملفات قاعدة البيانات، وتستقبل اتصالات التطبيقات من طرف العميل، وتنفّذ العمليات التي يطلبها العميل على قاعدة البيانات.
تطبيق العميل الخاص بالمستخدم، (الواجهة الأمامية)، هو التطبيق الذي يريد القيام بعمليات على قاعدة البيانات، ويمكن أن يكون بأشكال عديدة: واجهة سطر أوامر psql، تطبيق رسومي، خادوم ويب أو أداة صيانة قواعد بيانات ما، بعض هذه الأدوات تأتي مرفقة مع نظام قواعد بيانات PostgreSQL كما يمكن أن تكون من تطوير المستخدمين.

يتواصل البرنامج العميل مع الخادم عن طريق الشبكة بواسطة بروتوكول TCP/IP كما هو حال تطبيقات الخادم/عميل المعتادة، وهذا يعني أن العميل لا يمكنه الوصول إلى الملفات الموجودة على الجهاز الخاص بالخادم إذا كان كل منهما على جهاز مختلف.

يمكن للخادم استقبال عدة اتصالات بآن واحد من العملاء، حيث تقوم العملية الأساسية للخادم postgres بعمل fork بحيث تتفرع لعدة عمليات كل منها يعالج أحد هذه الاتصالات لتبقى العملية الأساسية متحررة طوال الوقت من الطلبات وتنتظر استقبال الطلبات الجديدة، وعند انتهاء تنفيذ الطلب يتم تحرير العملية المرتبطة بها وإزالتها (طبعا يبقى كل ذلك غير مرئي للعميل).

الخلاصة

أخذت في هذا المقال لمحة تاريخية عن Postgres وتعرفت على خصائصها والمزايا التي تقدمها كما أجبنا عن سؤال مهم يُسأَل دومًا قبل استخدام أي شيء وهو متى نستخدم Postgres ثم ألقينا نظرة على نموذج الاتصال الذي تتبعه Postgres. حان الآن وقت بدء العمل مع Postgres.