PostgreSQL Administration

Formation DBA1

Dalibo SCOP

24.09

29 août 2024

Sur ce document

Formation	Formation DBA1
Titre	PostgreSQL Administration
Révision	24.09
ISBN	N/A
PDF	https://dali.bo/dba1_pdf
EPUB	https://dali.bo/dba1_epub
HTML	https://dali.bo/dba1_html
Slides	https://dali.bo/dba1_slides

Chers lectrices & lecteurs,

Nos formations PostgreSQL sont issues de nombreuses années d’études, d’expérience de terrain et de passion pour les logiciels libres. Pour Dalibo, l’utilisation de PostgreSQL n’est pas une marque d’opportunisme commercial, mais l’expression d’un engagement de longue date. Le choix de l’Open Source est aussi le choix de l’implication dans la communauté du logiciel.

Au‑delà du contenu technique en lui‑même, notre intention est de transmettre les valeurs qui animent et unissent les développeurs de PostgreSQL depuis toujours : partage, ouverture, transparence, créativité, dynamisme… Le but premier de nos formations est de vous aider à mieux exploiter toute la puissance de PostgreSQL mais nous espérons également qu’elles vous inciteront à devenir un membre actif de la communauté en partageant à votre tour le savoir‑faire que vous aurez acquis avec nous.

Nous mettons un point d’honneur à maintenir nos manuels à jour, avec des informations précises et des exemples détaillés. Toutefois malgré nos efforts et nos multiples relectures, il est probable que ce document contienne des oublis, des coquilles, des imprécisions ou des erreurs. Si vous constatez un souci, n’hésitez pas à le signaler via l’adresse formation@dalibo.com !

À propos de DALIBO

DALIBO est le spécialiste français de PostgreSQL. Nous proposons du support, de la formation et du conseil depuis 2005.

Retrouvez toutes nos formations sur https://dalibo.com/formations

Remerciements

Ce manuel de formation est une aventure collective qui se transmet au sein de notre société depuis des années. Nous remercions chaleureusement ici toutes les personnes qui ont contribué directement ou indirectement à cet ouvrage, notamment :

Jean‑Paul Argudo, Alexandre Anriot, Carole Arnaud, Alexandre Baron, David Bidoc, Sharon Bonan, Franck Boudehen, Arnaud Bruniquel, Pierrick Chovelon, Damien Clochard, Christophe Courtois, Marc Cousin, Gilles Darold, Jehan‑Guillaume de Rorthais, Ronan Dunklau, Vik Fearing, Stefan Fercot, Pierre Giraud, Nicolas Gollet, Dimitri Fontaine, Florent Jardin, Virginie Jourdan, Luc Lamarle, Denis Laxalde, Guillaume Lelarge, Alain Lesage, Benoit Lobréau, Jean‑Louis Louër, Thibaut Madelaine, Adrien Nayrat, Alexandre Pereira, Flavie Perette, Robin Portigliatti, Thomas Reiss, Maël Rimbault, Julien Rouhaud, Stéphane Schildknecht, Julien Tachoires, Nicolas Thauvin, Be Hai Tran, Christophe Truffier, Cédric Villemain, Thibaud Walkowiak, Frédéric Yhuel.

Forme de ce manuel

Les versions PDF, EPUB ou HTML de ce document sont structurées autour des slides de nos formations. Le texte suivant chaque slide contient le cours et de nombreux détails qui ne peuvent être données à l’oral.

Licence Creative Commons CC-BY-NC-SA

Cette formation est sous licence CC-BY-NC-SA. Vous êtes libre de la redistribuer et/ou modifier aux conditions suivantes :

Paternité
Pas d’utilisation commerciale
Partage des conditions initiales à l’identique

Vous n’avez pas le droit d’utiliser cette création à des fins commerciales.

Si vous modifiez, transformez ou adaptez cette création, vous n’avez le droit de distribuer la création qui en résulte que sous un contrat identique à celui-ci.

Vous devez citer le nom de l’auteur original de la manière indiquée par l’auteur de l’œuvre ou le titulaire des droits qui vous confère cette autorisation (mais pas d’une manière qui suggérerait qu’ils vous soutiennent ou approuvent votre utilisation de l’œuvre). À chaque réutilisation ou distribution de cette création, vous devez faire apparaître clairement au public les conditions contractuelles de sa mise à disposition. La meilleure manière de les indiquer est un lien vers cette page web. Chacune de ces conditions peut être levée si vous obtenez l’autorisation du titulaire des droits sur cette œuvre. Rien dans ce contrat ne diminue ou ne restreint le droit moral de l’auteur ou des auteurs.

Le texte complet de la licence est disponible sur http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/fr/legalcode

Cela inclut les diapositives, les manuels eux-mêmes et les travaux pratiques. Cette formation peut également contenir quelques images et schémas dont la redistribution est soumise à des licences différentes qui sont alors précisées.

Marques déposées

PostgreSQL® Postgres® et le logo Slonik sont des marques déposées par PostgreSQL Community Association of Canada.

Versions de PostgreSQL couvertes

Ce document ne couvre que les versions supportées de PostgreSQL au moment de sa rédaction, soit les versions 12 à 16.

PostgreSQL : historique & communauté

Préambule

Quelle histoire !
- parmi les plus vieux logiciels libres
- et les plus sophistiqués
Souvent cité comme exemple
- qualité du code
- indépendance des développeurs
- réactivité de la communauté

Origines et historique du projet
Versions et feuille de route
Projets satellites
Sponsors et références
La communauté

Un peu d’histoire…

La licence
L’origine du nom
Les origines du projet
Les principes

Licence

Licence PostgreSQL
- libre (BSD/MIT)
- https://www.postgresql.org/about/licence/
Droit, sans coûts de licence, de :
- utiliser, copier, modifier, distribuer (et même revendre)
Reconnue par l’Open Source Initiative
Utilisée par un grand nombre de projets de l’écosystème

PostgreSQL est distribué sous une licence spécifique, la licence PostgreSQL, combinant la licence BSD et la licence MIT. Elle est reconnue comme une licence libre par l’Open Source Initiative.

Cette licence vous donne le droit de distribuer PostgreSQL, de l’installer, de le modifier… et même de le vendre. Certaines sociétés, comme EnterpriseDB et PostgresPro, produisent leur version propriétaire de PostgreSQL de cette façon.

PostgreSQL n’est pas pour autant complètement gratuit : il peut y avoir des frais et du temps de formation, des projets de migration depuis d’autres bases, ou d’intégration des différents outils périphériques indispensables en production.

Cette licence a ensuite été reprise par de nombreux projets de la communauté : pgAdmin, pgCluu, pgstat, etc.

PostgreSQL ?!?!

1985 : Michael Stonebraker recode Ingres
post « ingres » ⇒ postingres ⇒ postgres
postgres ⇒ PostgreSQL

Principes fondateurs

Sécurité des données (ACID)
Respect des normes (ISO SQL)
Portabilité
Fonctionnalités intéressant le plus grand nombre
Performances
- si pas de péril pour les données
Simplicité du code
Documentation

Depuis son origine, PostgreSQL a toujours privilégié la stabilité et le respect des standards plutôt que les performances.

La sécurité des données est un point essentiel. En premier lieu, un utilisateur doit être certain qu’à partir du moment où il a exécuté l’ordre COMMIT d’une transaction, les données modifiées relatives à cette transaction se trouvent bien sur disque et que même un crash ne pourra pas les faire disparaître. PostgreSQL est très attaché à ce concept et fait son possible pour forcer le système d’exploitation à ne pas conserver les données en cache, mais à les écrire sur disque dès l’arrivée d’un COMMIT.

L’intégrité des données, et le respect des contraintes fonctionnelles et techniques qui leur sont imposées, doivent également être garanties par le moteur à tout moment, quoi que fasse l’utilisateur. Par exemple, insérer 1000 caractères dans un champ contraint à 200 caractères maximum doit mener à une erreur explicite et non à l’insertion des 200 premiers caractères en oubliant les autres, comme cela s’est vu ailleurs. De même, un champ avec le type date ne contiendra jamais un 31 février, et un champ NOT NULL ne sera jamais vide. Tout ceci est formalisé par les propriétés (ACID) que possèdent toute bonne base de données relationnelle.

Le respect des normes est un autre principe au cœur du projet. Les développeurs de PostgreSQL cherchent à coller à la norme SQL le plus possible. PostgreSQL n’est pas compatible à cette norme à 100 %, aucun moteur ne l’est, mais il cherche à s’en approcher. Tout nouvel ajout d’une syntaxe ne sera accepté que si la syntaxe de la norme est ajoutée. Des extensions sont acceptées pour différentes raisons (performances, fonctionnalités en avance sur le comité de la norme, facilité de transition d’un moteur de bases de données à un autre) mais si une fonctionnalité existe dans la norme, une syntaxe différente ne peut être acceptée que si la syntaxe de la norme est elle-aussi présente.

La portabilité est importante : PostgreSQL tourne sur l’essentiel des systèmes d’exploitation : Linux (plate-forme à privilégier), macOS, les Unix propriétaires, Windows… Tout est fait pour que cela soit encore le cas dans le futur.

Ajouter des fonctionnalités est évidemment l’un des buts des développeurs de PostgreSQL. Cependant, comme il s’agit d’un projet libre, rien n’empêche un développeur de proposer une fonctionnalité, de la faire intégrer, puis de disparaître laissant aux autres la responsabilité de la corriger le cas échéant. Comme le nombre de développeurs de PostgreSQL est restreint, il est important que les fonctionnalités ajoutées soient vraiment utiles au plus grand nombre pour justifier le coût potentiel du débogage. Donc ne sont ajoutées dans PostgreSQL que ce qui est vraiment le cœur du moteur de bases de données et que ce qui sera utilisé vraiment par le plus grand nombre. Une fonctionnalité qui ne sert que une à deux personnes aura très peu de chances d’être intégrée. (Le système des extensions offre une élégante solution aux problèmes très spécifiques.)

Les performances ne viennent qu’après tout ça. En effet, rien ne sert d’avoir une modification du code qui permet de gagner énormément en performances si cela met en péril le stockage des données. Cependant, les performances de PostgreSQL sont excellentes et le moteur permet d’opérer des centaines de tables, des milliards de lignes pour plusieurs téraoctets de données, sur une seule instance, pour peu que la configuration matérielle soit correctement dimensionnée.

La simplicité du code est un point important. Le code est relu scrupuleusement par différents contributeurs pour s’assurer qu’il est facile à lire et à comprendre. En effet, cela facilitera le débogage plus tard si cela devient nécessaire.

Enfin, la documentation est là-aussi un point essentiel dans l’admission d’une nouvelle fonctionnalité. En effet, sans documentation, peu de personnes pourront connaître cette fonctionnalité. Très peu sauront exactement ce qu’elle est supposée faire, et il serait donc très difficile de déduire si un problème particulier est un manque actuel de cette fonctionnalité ou un bug.

Tous ces points sont vérifiés à chaque relecture d’un patch (nouvelle fonctionnalité ou correction).

Origines

Années 1970 : Michael Stonebraker développe Ingres à Berkeley
1985 : Postgres succède à Ingres
1995 : Ajout du langage SQL
1996 : Libération du code : Postgres devient PostgreSQL
1996 : Création du PostgreSQL Global Development Group

L’histoire de PostgreSQL remonte au système de gestion de base de données Ingres, développé dès 1973 à l’Université de Berkeley (Californie) par Michael Stonebraker.

Lorsque ce dernier décide en 1985 de recommencer le développement de zéro, il nomme le logiciel Postgres, comme raccourci de post-Ingres. Des versions commencent à être diffusées en 1989, puis commercialisées.

Postgres utilise alors un langage dérivé de QUEL, hérité d’Ingres, nommé POSTQUEL¹. En 1995, lors du remplacement par le langage SQL par Andrew Yu and Jolly Chen, deux étudiants de Berkeley, Postgres est renommé Postgres95.

En 1996, Bruce Momijan et Marc Fournier convainquent l’Université de Berkeley de libérer complètement le code source. Est alors fondé le PGDG (PostgreSQL Development Group), entité informelle — encore aujourd’hui — regroupant l’ensemble des contributeurs. Le développement continue donc hors tutelle académique (et sans son fondateur historique Michael Stonebraker) : PostgreSQL 6.0 est publié début 1997.

Plus d’informations :

Page associée sur le site officiel.

Apparition de la communauté internationale

~ 2000: Communauté japonaise (JPUG)
2004 : PostgreSQLFr
2006 : SPI
2007 : Communauté italienne
2008 : PostgreSQL Europe et US
2009 : Boom des PGDay
2011 : Postgres Community Association of Canada
2017 : Community Guidelines
…et ça continue

Les années 2000 voient l’apparition de communautés locales organisées autour d’association ou de manière informelle. Chaque communauté organise la promotion, la diffusion d’information et l’entraide à son propre niveau.

En 2000 apparaît la communauté japonaise (JPUG). Elle dispose déjà d’un grand groupe, capable de réaliser des conférences chaque année, d’éditer des livres et des magazines. Elle compte, au dernier recensement connu, plus de 3000 membres.

En 2004 naît l’association française (loi 1901) appelée PostgreSQL Fr. Cette association a pour but de fournir un cadre légal pour pouvoir participer à certains événements comme Solutions Linux, les RMLL ou d’en organiser comme le pgDay.fr (qui a déjà eu lieu à Toulouse, Nantes, Lyon, Toulon, Marseille). Elle permet aussi de récolter des fonds pour aider à la promotion de PostgreSQL.

En 2006, le PGDG intègre Software in the Public Interest, Inc.(SPI), une organisation à but non lucratif chargée de collecter et redistribuer des financements. Elle a été créée à l’initiative de Debian et dispose aussi de membres comme LibreOffice.org.

Jusque là, les événements liés à PostgreSQL apparaissaient plutôt en marge de manifestations, congrès, réunions… plus généralistes. En 2008, douze ans après la création du projet, des associations d’utilisateurs apparaissent pour soutenir, promouvoir et développer PostgreSQL à l’échelle internationale. PostgreSQL UK organise une journée de conférences à Londres, PostgreSQL Fr en organise une à Toulouse. Des « sur-groupes » apparaissent aussi pour aider les groupes locaux : PGUS rassemble les différents groupes américains, plutôt organisés géographiquement, par État ou grande ville. De même, en Europe, est fondée PostgreSQL Europe, association chargée d’aider les utilisateurs de PostgreSQL souhaitant mettre en place des événements. Son principal travail est l’organisation d’un événement majeur en Europe tous les ans : pgconf.eu, d’abord à Paris en 2009, puis dans divers pays d’Europe jusque Milan en 2019. Cependant, elle aide aussi les communautés allemande, française et suédoise à monter leur propre événement (respectivement PGConf.DE, pgDay Paris et Nordic PGday).

Dès 2010, nous dénombrons plus d’une conférence par mois consacrée uniquement à PostgreSQL dans le monde. Ce mouvement n’est pas prêt de s’arrêter :

En 2011, l’association Postgres Community Association of Canada voit le jour. Elle est créée par quelques membres de la Core Team pour gérer le nom déposé PostgreSQL, le logo, le nom de domaine sur Internet, etc.

Vu l’émergence de nombreuses communautés internationales, la communauté a décidé d’écrire quelques règles pour ces communautés. Il s’agit des Community Guidelines, apparues en 2017, et disponibles sur le site officiel.

Progression du code

1,6 millions de lignes
- dont 1/4 de commentaires
- le reste surtout en C
Nombres de commit par mois :

Évolution du nombre de commit dans le dépôt PostgreSQL

Le dépôt principal de PostgreSQL a été un dépôt CVS, passé depuis à git. Il est en accès public en lecture.

Le graphe ci-dessus (source) représente l’évolution du nombre de commit dans les sources de PostgreSQL. L’activité ne se dément pas. Le plus intéressant est certainement de noter que l’évolution est constante. Il n’y a pas de gros pic, ni dans un sens, ni dans l’autre.

Début 2023, PostgreSQL est composé d’1,6 millions de lignes de code, dont un quart de commentaires. Ce ratio montre que le code est très commenté, très documenté. Ceci fait qu’il est facile à lire, et donc pratique à déboguer. Et le ratio ne change pas au fil des ans. Le code est essentiellement en C, pour environ 200 développeurs actifs, à environ 200 commits par mois ces dernières années.

Les versions de PostgreSQL

Quelle version utiliser ?

Historique
Numérotation
Mises à jour mineures et majeures
Les versions courantes
Quelle version en production ?
Les forks & dérivés

Historique

Versions & fonctionnalités

1996 : v6.0 -> première version publiée
2003 : v7.4 -> première version réellement stable
2005 : v8.0 -> arrivée sur Windows
2008 : v8.3 -> performances et fonctionnalités, organisation (commitfests)
2010 : v9.0 -> réplication physique
2016 : v9.6 -> parallélisation
2017 : v10 -> réplication logique, partitionnement déclaratif
2023 : v16 -> performances, fonctionnalités, administration…

La version 7.4 est la première version réellement stable. La gestion des journaux de transactions a été nettement améliorée, et de nombreuses optimisations ont été apportées au moteur.

La version 8.0 marque l’entrée tant attendue de PostgreSQL dans le marché des SGDB de haut niveau, en apportant des fonctionnalités telles que les tablespaces, les routines stockées en Java, le Point In Time Recovery, ainsi qu’une version native pour Windows.

La version 8.3 se focalise sur les performances et les nouvelles fonctionnalités. C’est aussi la version qui a causé un changement important dans l’organisation du développement pour encourager les contributions : gestion des commitfests, création de l’outil web associé, etc.

Les versions 9.x sont axées réplication physique. La 9.0 intègre un système de réplication asynchrone asymétrique. La version 9.1 ajoute une réplication synchrone et améliore de nombreux points sur la réplication (notamment pour la partie administration et supervision). La version 9.2 apporte la réplication en cascade. La 9.3 et la 9.4 ajoutent quelques améliorations supplémentaires. La version 9.4 intègre surtout les premières briques pour l’intégration de la réplication logique dans PostgreSQL. La version 9.6 apporte la parallélisation, ce qui était attendu par de nombreux utilisateurs.

La version 10 propose beaucoup de nouveautés, comme une amélioration nette de la parallélisation et du partitionnement (le partitionnement déclaratif complète l’ancien partitionnement par héritage), mais aussi l’ajout de la réplication logique.

Les améliorations des versions 11 à 16 sont plus incrémentales, et portent sur tous les plans. Le partitionnement déclaratif et la réplication logique sont progressivement améliorés, en performances comme en facilité de développement. Les performances s’améliorent encore grâce à la compilation Just In Time, la parallélisation de plus en plus d’opérations, les index couvrants, l’affinement des statistiques. La facilité d’administration s’améliore : nouvelles vues système, rôles supplémentaires pour réduire l’utilisation du superutilisateur, outillage de réplication, activation des sommes de contrôle sur une instance existante.

Il est toujours possible de télécharger les sources depuis la version 1.0 jusqu’à la version courante sur postgresql.org.

Numérotation

Version récentes (10+)
- X : version majeure (10, 11, … 16)
- X.Y : version mineure (14.8, 15.3)
Avant la version 10 (toutes périmées !)
- X.Y : version majeure (8.4, 9.6)
- X.Y.Z : version mineure (9.6.24)

Une version majeure apporte de nouvelles fonctionnalités, des changements de comportement, etc. Une version majeure sort généralement tous les ans à l’automne. Une migration majeure peut se faire directement depuis n’importe quelle version précédente. Le numéro est incrémenté chaque année (version 12 en 2019, version 16 en 2023).

Une version mineure ne comporte que des corrections de bugs ou de failles de sécurité. Les publications de versions mineures sont plus fréquentes que celles de versions majeures, avec un rythme de sortie trimestriel, sauf bug majeur ou faille de sécurité. Chaque bug est corrigé dans toutes les versions stables actuellement maintenues par le projet. Le numéro d’une version mineure porte deux chiffres. Par exemple, en mai 2023 sont sorties les versions 15.3, 14.8, 13.11, 12.15 et 11.20.

Avant la version 10, les versions majeures annuelles portaient deux chiffres : 9.0 en 2010, 9.6 en 2016. Les mineures avaient un numéro de plus (par exemple 9.6.24). Cela a entraîné quelques confusions, d’où le changement de numérotation. Il va sans dire que ces versions sont totalement périmées et ne sont plus supportées, mais beaucoup continuent de fonctionner.

Mises à jour mineure

De M.m à M.m+n :

En général chaque trimestre
Et sans souci
- Release notes
- tests
- mise à jour des binaires
- redémarrage

Une mise à jour mineure consiste à mettre à jour vers une nouvelle version de la même branche majeure, par exemple de 14.8 à 14.9, ou de 16.0 à 16.1 (mais pas d’une version 14.x à une version 16.x). Les mises à jour des versions mineures sont cumulatives : vous pouvez mettre à jour une instance 15.0 en version 15.5 sans passer par les versions 15.1 à 15.4 intermédiaires.

En général, les mises à jour mineures se font sans souci et ne nécessitent que le remplacement des binaires et un redémarrage (et donc une courte interruption). Les fichiers de données conservent le même format. Des opérations supplémentaires sont possibles mais rarissimes. Mais comme pour toute mise à jour, il convient d’être prudent sur d’éventuels effets de bord. En particulier, il faudra lire les Release Notes et, si possible, effectuer les tests ailleurs qu’en production.

Versions courantes

1 version majeure par an
- maintenue 5 ans
Dernières mises à jour mineures
- https://www.postgresql.org/support/versioning/ (au 25 août 2024) :
- version 12.20
- version 13.16
- version 14.13
- version 15.8
- version 16.4
Prochaine sortie de versions mineures prévue : 14 novembre 2024

La philosophie générale des développeurs de PostgreSQL peut se résumer ainsi :

« Notre politique se base sur la qualité, pas sur les dates de sortie. »

Toutefois, même si cette philosophie reste très présente parmi les développeurs, en pratique une version stable majeure paraît tous les ans, habituellement à l’automne. Pour ne pas sacrifier la qualité des versions, toute fonctionnalité supposée insuffisamment stable est repoussée à la version suivante. Il est déjà arrivé que la sortie de la version majeure soit repoussée à cause de bugs inacceptables.

La tendance actuelle est de garantir un support pour chaque version majeure pendant une durée minimale de 5 ans. Ainsi ne sont plus supportées les versions 10 depuis novembre 2022 et 11 depuis novembre 2023. Il n’y aura pour elles plus aucune mise à jour mineure, donc plus de correction de bug ou de faille de sécurité. Le support de la version 12 s’arrêtera en novembre 2024. Le support de la dernière version majeure, la 16, devrait durer jusqu’en 2028.

Pour plus de détails :

Versions 9.4 à 11

jsonb
Row Level Security
Index BRIN, bloom
Fonctions OLAP
Parallélisation
SQL/MED : accès distants
Réplication logique
Partitionnement déclaratif
Réduction des inconvénients de MVCC
JIT
Index couvrants

Ces versions ne sont plus supportées !

La version 9.4 (décembre 2014) a apporté le type jsonb, binaire, facilitant la manipulation des objets en JSON.

La 9.5 parue en janvier 2016 apportait notamment les index BRIN et des possibilités OLAP plus avancées que GROUP BY. Pour plus de détails :

En 9.6, la nouvelle fonctionnalité majeure est certainement la parallélisation de certaines parties de l’exécution d’une requête. Le VACUUM FREEZE devient beaucoup moins gênant.

En version 10, les fonctionnalités majeures sont l’intégration de la réplication logique et le partitionnement déclaratif, longtemps attendus, améliorés dans les versions suivantes. Sont notables aussi les tables de transition ou les améliorations sur la parallélisation.

La version 10 a aussi été l’occasion de renommer plusieurs répertoires et fonctions système, et même des outils. Attention donc si vous rencontrez des requêtes ou des scripts adaptés aux versions précédentes. Entre autres :

le répertoire pg_xlog est devenu pg_wal ;
le répertoire pg_clog est devenu pg_xact ;
dans les noms de fonctions, xlog a été remplacé par wal (par exemple pg_switch_xlog est devenue pg_switch_wal) ;
toujours dans les fonctions, location a été remplacé par lsn.

Pour plus de détails :

La version 11 (octobre 2018) améliore le partitionnement de la version 10, le parallélisme, la réplication logique… et de nombreux autres points. Elle comprend aussi une première version du JIT (Just In Time compilation) pour accélérer les requêtes les plus lourdes en CPU, ou encore les index couvrants.

Pour plus de détails, voir notre workshop sur la version 11.

Version 12

Octobre 2019 - Novembre 2024
Amélioration du partitionnement déclaratif
Amélioration des performances
- sur la gestion des index
- sur les CTE (option MATERIALIZED)
Colonnes générées
Nouvelles vues de visualisation de la progression des commandes
Refonte de la configuration de la réplication

Version 13

Septembre 2020 - Septembre 2025
Améliorations :
- partitionnement déclaratif
- réplication logique
Amélioration des performances :
- index B-tree, objet statistique, tri et agrégat
Amélioration de l’autovacuum et du VACUUM :
- gestion complète des tables en insertion seule
- traitement parallélisé des index lors d’un VACUUM
Amélioration des sauvegardes :
- génération d’un fichier manifeste, outil pg_verifybackup
Nouvelles vues de progression de commandes :
- pg_stat_progress_basebackup, pg_stat_progress_analyze

Version 14

Septembre 2021 - Novembre 2026
Nouvelles vues système & améliorations
- pg_stat_progress_copy, pg_stat_wal, pg_lock.waitstart, query_id…
Lecture asynchrone des tables distantes
Paramétrage par défaut adapté aux machines plus récentes
Améliorations diverses :
- réplications physique et logique
- quelques facilités de syntaxe (triggers, tableaux en PL/pgSQL)
Performances :
- connexions en lecture seule plus nombreuses
- index…

Version 15

Octobre 2022 - Novembre 2027
Nombreuses améliorations incrémentales
- dont en réplication logique
Commande MERGE
Performances :
- DISTINCT parallélisable
- pg_dump & sauvegardes, recovery, partitionnement
Changements notables :
- public n’est plus accessible en écriture à tous
- sauvegarde PITR exclusive disparaît

Version 16

Septembre 2023 - Novembre 2028
Plus de tris incrémentaux (DISTINCT…)
Réplication logique depuis un secondaire
Expressions régulières dans pg_hba.conf
Vues systèmes améliorées : pg_stat_io…
Compression lz4 ou zstd pour pg_dump
Optimisation et améliorations diverses (parallélisation…)

Petit résumé

Versions 7.x :
- fondations
- durabilité
Versions 8.x :
- fonctionnalités
- performances
Versions 9.x :
- réplication physique
- extensibilité
Versions 10 à 16 :
- réplication logique
- parallélisation
- partitionnement
… et la 17 approche

Quelle version utiliser en production ?

12 et inférieures
- Danger !
- planifier une migration urgemment !
12, 13, 14, 15, 16
- mises à jour mineures uniquement
16
- nouvelles installations
- nouveaux développements (ou future 17 ?)
Tableau comparatif des versions

La version 12 ne sera plus supportée dès novembre 2024.

Si vous avez une version 12 ou inférieure, planifiez le plus rapidement possible une migration vers une version plus récente, comme la 16. (Si votre migration va être longue, vous pouvez même envisager la 17.)

La 10 et la 11 ne sont plus maintenues. Elles fonctionneront toujours aussi bien, mais il n’y aura plus de correction de bug, y compris pour les failles de sécurité ! Si vous utilisez ces versions ou des versions antérieures, il est impératif d’étudier une migration de version dès que possible.

Les versions 13 à 16 sont celles recommandées pour une production. Le plus important est d’appliquer les mises à jour correctives.

La version 16 est conseillée pour les nouvelles installations en production, et les nouveaux développements.

La 17.0 est annoncée pour l’automne 2024. Par expérience, quand une version x.0 paraît à l’automne, elle est généralement stable. Nombre de DBA préfèrent prudemment attendre les premières mises à jour mineures (en novembre généralement) pour la mise en production. Elle est envisageable pour un nouveau projet qui pourrait durer quelques mois. Cette prudence est à mettre en balance avec l’intérêt pour les nouvelles fonctionnalités.

Pour plus de détails, voir le tableau comparatif des versions.

Versions dérivées / Forks

Entre de nombreux autres :

Compatibilité Oracle :
- EnterpriseDB
Data warehouse :
- Greenplum, Netezza
Forks :
- Amazon RedShift, Aurora, Neon…
- attenton : support, extensions…
Extensions :
- Citus
- timescaledb
Packages avec des outils & support
Bases compatibles

Il existe de nombreuses versions dérivées de PostgreSQL. Elles sont en général destinées à des cas d’utilisation très spécifiques et offrent des fonctionnalités non proposées par la version communautaire. Leur code est souvent fermé et nécessite l’acquisition d’une licence payante. La licence de PostgreSQL permet cela, et le phénomène existait déjà dès les années 1990 avec divers produits commerciaux comme Illustra.

Modifier le code de PostgreSQL a plusieurs conséquences négatives. Certaines fonctionnalités de PostgreSQL peuvent être désactivées. Il est donc difficile de savoir ce qui est réellement utilisable. De plus, chaque nouvelle version mineure demande une adaptation de leur ajout de code. Chaque nouvelle version majeure demande une adaptation encore plus importante de leur code. C’est un énorme travail, qui n’apporte généralement pas suffisamment de plus-value à la société éditrice pour qu’elle le réalise. La seule société qui le fait de façon complète est EnterpriseDB, qui arrive à proposer des mises à jour régulièrement. Par contre, si on revient sur l’exemple de Greenplum, ils sont restés bloqués pendant un bon moment sur la version 8.0. Ils ont cherché à corriger cela. Fin 2021, Greenplum 6.8 est au niveau de la version 9.4, version considérée alors comme obsolète par la communauté depuis plus de deux ans. En janvier 2023, Greenplum 7.0 bêta n’est toujours parvenu qu’au niveau de PostgreSQL 12.12…

Rien ne dit non plus que la société ne va pas abandonner son fork. Par exemple, il a existé quelques forks créés lorsque PostgreSQL n’était pas disponible en natif sous Windows : ces forks ont majoritairement disparu lors de l’arrivée de la version 8.0, qui supportait officiellement Windows dans la version communautaire.

Il y a eu aussi quelques forks créés pour gérer la réplication. Là aussi, la majorité de ces forks ont été abandonnés (et leurs clients avec) quand PostgreSQL a commencé à proposer de la réplication en version 9.0.

Il faut donc bien comprendre qu’à partir du moment où un utilisateur choisit une version dérivée, il dépend fortement (voire uniquement) de la bonne volonté de la société éditrice pour maintenir son produit, le mettre à jour avec les dernières corrections et les dernières nouveautés de la version communautaire, et le rendre compatible avec la myriadr d’extensions existantes. Pour éviter ce problème, certaines sociétés ont décidé de transformer leur fork en une extension. C’est beaucoup plus simple à maintenir et n’enferme pas leurs utilisateurs. C’est le cas par exemple de citusdata (racheté par Microsoft) pour son extension de sharding ; ou encore de TimescaleDB, avec leur extension spécialisée dans les séries temporelles.

Dans les exemples de fork dédiés aux entrepôts de données, les plus connus historiquement sont Greenplum, de Pivotal (racheté par WMWare), et Netezza (racheté par IBM). Autant Greenplum tente de se raccrocher au PostgreSQL communautaire toutes les quelques années, autant ce n’est pas le cas de Netezza, optimisé pour du matériel dédié, et qui a forké de PostgreSQL 7.2.

Amazon, avec notamment les versions Redshift ou Aurora, a la particularité de modifier profondément PostgreSQL pour l’adapter à son infrastructure, mais ne diffuse pas ses modifications. Même si certaines incompatibilités sont listées, il est très difficile de savoir où ils en sont et l’impact qu’a leurs modifications.

Neon.tech est un autre fork ayant réécrit la couche de stockage et permettant de dupliquer des bases rapidement, notamment à l’usage des développeurs.

EDB Postgres Advanced Server est une distribution PostgreSQL d’EnterpriseDB. Elle permet de faciliter la migration depuis Oracle. Son code est propriétaire et soumis à une licence payante. Certaines fonctionnalités finissent par atterrir dans le code communautaire (une fois qu’EnterpriseDB le souhaite et que la communauté a validé l’intérêt de cette fonctionnalité et sa possible intégration).

Supabase est un exemple de société intégrant PostgreSQL dans une plateforme plus vaste pour du développement web.

BDR, anciennement de 2nd Quadrant, maintenant EnterpriseDB, est un fork visant à fournir une version multimaître de PostgreSQL, mais le code a été refermé dans les dernières versions. Il est très difficile de savoir où ils en sont. Son utilisation implique de prendre le support chez eux.

La société russe Postgres Pro, tout comme EnterpriseDB, propose diverses fonctionnalités dans sa version propre, tout en proposant souvent leur inclusion dans la version communautaire — ce qui n’est pas automatique.

Face au leadership de PostgreSQL, une tendance récente pour certaines bases de données est de se revendiquer « compatibles PostgreSQL », par exemple YugabyteDB. Certains éditeurs de solutions de bases de données distribuées propriétaires disent que leur produit peut remplacer PostgreSQL sans modification de code côté application. Il convient de rester critique et prudent face à cette affirmation, car ces produits n’ont parfois rien à voir avec PosgreSQL. Leurs évolutions n’intégreront sans doute pas la version communautaire.

(Cet historique provient en partie de la liste exhaustive des « forks », ainsi de que cette conférence de Josh Berkus de 2009 et des références en bibliographie.)

Sauf cas très précis, il est recommandé d’utiliser la version officielle, libre et gratuite. Vous savez exactement ce qu’elle propose et vous choisissez librement vos partenaires (pour les formations, pour le support, pour les audits, etc).

Quelques projets satellites

PostgreSQL n’est que le moteur ! Besoin d’outils pour :

Administration
Sauvegarde
Supervision
Migration
SIG

PostgreSQL n’est qu’un moteur de bases de données. Quand vous l’installez, vous n’avez que ce moteur. Vous disposez de quelques outils en ligne de commande (détaillés dans nos modules « Outils graphiques et consoles » et « Tâches courantes ») mais aucun outil graphique n’est fourni.

Du fait de ce manque, certaines personnes ont décidé de développer ces outils graphiques. Ceci a abouti à une grande richesse grâce à la grande variété de projets « satellites » qui gravitent autour du projet principal.

Par choix, nous ne présenterons ici que des logiciels libres et gratuits. Pour chaque problématique, il existe aussi des solutions propriétaires. Ces solutions peuvent parfois apporter des fonctionnalités inédites. Il faut néanmoins considérer que l’offre de la communauté Open-Source répond à la plupart des besoins des utilisateurs de PostgreSQL.

Administration, Développement, Modélisation

Entre autres, dédiés ou pas :

Administration :
- pgAdmin4
- temBoard
Développement :
- DBeaver
Modélisation :
- pgModeler

Il existe différents outils graphiques pour l’administration, le développement et la modélisation. Une liste plus exhaustive est disponible sur le wiki PostgreSQL.

pgAdmin4 est un outil d’administration dédié à PostgreSQL, qui permet aussi de requêter. (La version 3 est considérée comme périmée.)

temBoard est une console d’administration plus complète. temBoard intègre de la supervision, des tableaux de bord, la gestion des sessions en temps réel, du bloat, de la configuration et l’analyse des performances.

DBeaver est un outil de requêtage courant, utilisable avec de nombreuses bases de données différentes, et adapté à PostgreSQL.

Pour la modélisation, pgModeler est dédié à PostgreSQL. Il permet la modélisation, la rétro-ingénierie d’un schéma existant, la génération de scripts de migration.

Sauvegardes

Export logique :
- pg_back : https://github.com/orgrim/pg_back/
Sauvegarde physique (PITR) :
- pgBackRest : https://pgbackrest.org/
- barman : https://www.pgbarman.org/

Supervision

Nagios/Icinga2 :
- check_pgactivity
- check_postgres
Prometheus : postgres_exporter
PoWA

Audit

pgBadger
- https://pgbadger.darold.net/
pgCluu
- https://pgcluu.darold.net/

Migration

Oracle, MySQL, SQL Server : Ora2Pg
- https://ora2pg.darold.net/
MySQL, SQL Server : pgloader
- https://pgloader.io/

Il existe de nombreux outils pour migrer vers PostgreSQL une base de données utilisant un autre moteur. Ce qui pose le plus problème en pratique est le code applicatif (procédures stockées).

Plusieurs outils libres ou propriétaires, plus ou moins efficaces, existent - ou ont existé. Citons les plus importants :

Ora2Pg, de Gilles Darold, convertit le schéma de données, migre les données, et tente même de convertir le code PL/SQL en PL/pgSQL. Il convertit aussi des bases MySQL ou SQL Server.

pgloader, de Dimitri Fontaine, permet de migrer depuis MySQL, SQLite ou MS SQL Server, et importe les fichiers CSV, DBF (dBase) ou IXF (fichiers d’échange indépendants de la base).

Ces outils sont libres. Des sociétés vivant de la prestation de service autour de la migration ont également souvent développé les leurs.

PostGIS

Projet indépendant, GPL, https://postgis.net/
Module spatial pour PostgreSQL
- Extension pour types géométriques/géographiques & outils
- La référence des bases de données spatiales
- « quelles sont les routes qui coupent le Rhône ? »
- « quelles sont les villes adjacentes à Toulouse ? »
- « quels sont les restaurants situés à moins de 3 km de la Nationale 12 ? »

PostGIS ajoute le support d’objets géographiques à PostgreSQL. C’est un projet totalement indépendant développé par la société Refractions Research sous licence GPL, soutenu par une communauté active, utilisée par des spécialistes du domaine géospatial (IGN, BRGM, AirBNB, Mappy, Openstreetmap, Agence de l’eau…), mais qui peut convenir pour des projets plus modestes.

Techniquement, c’est une extension transformant PostgreSQL en serveur de données spatiales, qui sera utilisé par un Système d’Information Géographique (SIG), tout comme le SDE de la société ESRI ou bien l’extension Oracle Spatial. PostGIS se conforme aux directives du consortium OpenGIS et a été certifié par cet organisme comme tel, ce qui est la garantie du respect des standards par PostGIS.

PostGIS permet d’écrire des requêtes de ce type :

SELECT restaurants.geom, restaurants.name FROM restaurants
  WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM routes
                   WHERE ST_DWithin(restaurants.geom, routes.geom, 3000)
                AND route.name = 'Nationale 12')

PostGIS fournit les fonctions d’indexation qui permettent d’accéder rapidement aux objets géométriques, au moyen d’index GiST. La requête ci-dessus n’a évidemment pas besoin de parcourir tous les restaurants à la recherche de ceux correspondant aux critères de recherche.

La liste des fonctionnalités comprend le support des coordonnées géodésiques ; des projections et reprojections dans divers systèmes de coordonnées locaux (Lambert93 en France par exemple) ; des opérateurs d’analyse géométrique (enveloppe convexe, simplification…)

PostGIS est intégré aux principaux serveurs de carte, ETL, et outils de manipulation.

La version 3.0 apporte la gestion du parallélisme, un meilleur support de l’indexation SP-GiST et GiST, ainsi qu’un meilleur support du type GeoJSON.

Sponsors & Références

https://www.postgresql.org/about/sponsors
Références :
- françaises
- et internationales

Sponsors principaux

Sociétés se consacrant à PostgreSQL :
- Crunchy Data (USA) : Tom Lane, Stephen Frost, Joe Conway…
- EnterpriseDB (USA) : Bruce Momjian, Robert Haas, Dave Page…
- 2nd Quadrant (R.U.) : Simon Riggs, Peter Eisentraut…
  - racheté par EDB
- PostgresPro (Russie) : Oleg Bartunov, Alexander Korotkov
- Cybertec (Autriche), Dalibo (France), Redpill Linpro (Suède), Credativ (Allemagne)…
Sociétés vendant un fork ou une extension :
- Citusdata (Microsoft), Pivotal (VMWare), TimescaleDB

La liste des sponsors de PostgreSQL contribuant activement au développement figure sur la liste officielle des sponsors. Ce qui suit n’est qu’un aperçu.

EnterpriseDB est une société américaine qui a décidé de fournir une version de PostgreSQL propriétaire fournissant une couche de compatibilité avec Oracle. Ils emploient plusieurs développeurs importants du projet PostgreSQL (dont trois font partie de la Core Team), et reversent un certain nombre de leurs travaux au sein du moteur communautaire. Ils ont aussi un poids financier qui leur permet de sponsoriser la majorité des grands événements autour de PostgreSQL : PGEast et PGWest aux États-Unis, PGDay en Europe.

En 2020, EnterpriseDB rachète 2nd Quadrant, une société anglaise fondée par Simon Riggs, développeur PostgreSQL de longue date. 2nd Quadrant développe de nombreux outils autour de PostgreSQL comme pglogical, des versions dérivées comme Postgres-XL ou BDR, ou des outils annexes comme barman ou repmgr.

Crunchy Data offre sa propre version certifiée et finance de nombreux développements.

De nombreuses autres sociétés dédiées à PostgreSQL existent dans de nombreux pays. Parmi les sponsors officiels, nous pouvons compter Cybertec en Autriche ou Redpill Linpro en Suède. En Russie, PostgresPro maintient une version locale et reverse aussi de nombreuses contributions à la communauté.

En Europe francophone, Dalibo participe pleinement à la communauté. La société est Major Sponsor du projet PostgreSQL, ce qui indique un support de longue date. Elle développe et maintient plusieurs outils plébiscités par la communauté, comme autrefois Open PostgreSQL Monitoring (OPM) ou la sonde check_pgactivity, plus récemment la console d’administration temBoard, avec de nombreux autres projets en cours, et une participation active au développement de patchs pour PostgreSQL. Dalibo sponsorise également des événements comme les PGDay français et européens, ainsi que la communauté francophone.

Des sociétés comme Citusdata (racheté par Microsoft), Pivotal (VMWare) ou TimescaleDB proposent ou ont proposé leur version dérivée sous une forme ou une autre, mais « jouent le jeu » et participent au développement de la version communautaire, notamment en cherchant à ce que leur produit n’en diverge pas.

Autres sponsors

Autres sociétés :
- VMWare, Rackspace, Heroku, Conova, Red Hat, Microsoft
- NTT (streaming replication), Fujitsu, NEC
Cloud
- nombreuses

Contribuent également à PostgreSQL nombre de sociétés non centrées autour des bases de données.

NTT a financé de nombreux patchs pour PostgreSQL.

Fujitsu a participé à de nombreux développements aux débuts de PostgreSQL, et emploie Amit Kapila.

VMWare a longtemps employé le développeur finlandais Heikki Linnakangas, parti ensuite un temps chez Pivotal. VMWare emploie aussi Michael Paquier ou Julien Rouhaud.

Red Hat a longtemps employé Tom Lane à plein temps pour travailler sur PostgreSQL. Il a pu dédier une très grande partie de son temps de travail à ce projet, bien qu’il ait eu d’autres affectations au sein de Red Hat. Tom Lane a travaillé également chez SalesForce, ensuite il a rejoint Crunchy Data Solutions fin 2015.

Il y a déjà plus longtemps, Skype a offert un certain nombre d’outils très intéressants : pgBouncer (pooler de connexion), Londiste (réplication par trigger), etc. Ce sont des outils utilisés en interne et publiés sous licence BSD comme retour à la communauté. Malgré le rachat par Microsoft, certains sont encore utiles et maintenus.

Zalando est connu pour l’outil de haute disponibilité patroni.

De nombreuses sociétés liées au cloud figurent aussi parmi les sponsors, comme Conova (Autriche), Heroku ou Rackspace (États-Unis), ou les mastodontes Google, Amazon Web Services et, à nouveau, Microsoft.

Références

Météo France
IGN
RATP, SNCF
CNAF
MAIF, MSA
Le Bon Coin
Air France-KLM
Société Générale
Carrefour, Leclerc, Leroy Merlin
Instagram, Zalando, TripAdvisor
Yandex
CNES
…et plein d’autres

Météo France utilise PostgreSQL depuis plus d’une décennie pour l’essentiel de ses bases, dont des instances critiques de plusieurs téraoctets (témoignage sur postgresql.fr).

L’IGN utilise PostGIS et PostgreSQL depuis 2006.

La RATP a fait ce choix depuis 2007 également.

La Caisse Nationale d’Allocations Familiales a remplacé ses mainframes par des instances PostgreSQL dès 2010 (4 To et 1 milliard de requêtes par jour).

Instagram utilise PostgreSQL depuis le début.

Zalando a décrit plusieurs fois son infrastructure PostgreSQL et annonçait en 2018 utiliser pas moins de 300 bases de données en interne et 650 instances dans un cloud AWS. Zalando contribue à la communauté, notamment par son outil de haute disponibilité patroni.

Le DBA de TripAdvisor témoigne de leur utilisation de PostgreSQL dans l’interview suivante.

Dès 2009, Leroy Merlin migrait vers PostgreSQL des milliers de logiciels de caisse.

Yandex, équivalent russe de Google a décrit en 2016 la migration des 300 To de données de Yandex.Mail depuis Oracle vers PostgreSQL.

La Société Générale a publié son outil de migration d’Oracle à PostgreSQL.

Autolib à Paris utilisait PostgreSQL. Le logiciel est encore utilisé dans les autres villes où le service continue. Ils ont décrit leur infrastructure au PG Day 2018 à Marseille.

De nombreuses autres sociétés participent au Groupe de Travail Inter-Entreprises de PostgreSQLFr : Air France, Carrefour, Leclerc, le CNES, la MSA, la MAIF, PeopleDoc, EDF…

Cette liste ne comprend pas les innombrables sociétés qui n’ont pas communiqué sur le sujet. PostgreSQL étant un logiciel libre, il n’existe nulle part de dénombrement des instances actives.

Le Bon Coin

Site de petites annonces
4è site le plus consulté en France (2017)
27 millions d’annonces en ligne, 800 000 nouvelles chaque jour
Instance PostgreSQL principale : 3 To de volume, 3 To de RAM
20 serveurs secondaires

À la rencontre de la communauté

Cartographie du projet
Pourquoi participer
Comment participer

PostgreSQL, un projet mondial

PostgreSQL Core Team

Le terme Core Hackers désigne les personnes qui sont dans la communauté depuis longtemps. Ces personnes désignent directement les nouveaux membres.

NB : Le terme hacker peut porter à confusion, il s’agit bien ici de la définition « universitaire » : https://fr.wikipedia.org/wiki/Hacker_(programmation)

La Core Team est un ensemble de personnes doté d’un pouvoir assez limité. Ils ne doivent pas appartenir en majorité à la même société. Ils peuvent décider de la date de sortie d’une version. Ce sont les personnes qui sont immédiatement au courant des failles de sécurité du serveur PostgreSQL. Exceptionnellement, elles tranchent certains débats si un consensus ne peut être atteint dans la communauté. Tout le reste des décisions est pris par la communauté dans son ensemble après discussion, généralement sur la liste pgsql-hackers.

Les membres actuels de la Core Team sont :

Tom Lane (Crunchy Data, Pittsburgh, États-Unis) : certainement le développeur le plus aguerri avec la vision la plus globale, notamment sur l’optimiseur ;
Bruce Momjian (EnterpriseDB, Philadelphie, États-Unis) : a lancé le projet en 1995, écrit du code (pg_upgrade notamment) et s’est beaucoup occupé de la promotion ;
Magnus Hagander (Redpill Linpro, Stockholm, Suède) : développeur, a participé notamment au portage Windows, à l’outil pg_basebackup, à l’administration des serveurs, président de PostgreSQL Europe ;
Andres Freund (Microsoft, San Francisco, États-Unis) : contributeur depuis des années de nombreuses fonctionnalités (JIT, réplication logique, performances…) ;
Dave Page (EnterpriseDB, Oxfordshire, Royaume-Uni) : leader du projet pgAdmin, version Windows, administration des serveurs, secrétaire de PostgreSQL Europe ;
Peter Eisentraut (EnterpriseDB, Dresde, Allemagne) : développement du moteur (internationalisation, SQL/Med…), respect de la norme SQL, etc. ;
Jonathan Katz (Crunchy Data, New York, États-Unis) : promotion du projet, modération, revues de patchs.

Contributeurs

Qui contribue du code ?

Principalement des personnes payées par leur société
30 committers
- Tom Lane
- Andres Freund
- Peter Eisentraut
- Nikita Glukhov
- Álvaro Herrera
- Michael Paquier
- Robert Haas
- …et beaucoup d’autres
Commitfests : tous les 2 mois
- https://commitfest.postgresql.org/

Au printemps 2024, on compte 30 committers, c’est-à-dire personnes pouvant écrire dans tout ou partie du dépôt de PostgreSQL. Il ne s’agit pas que de leur travail, mais pour une bonne partie de patchs d’autres contributeurs après discussion et validation des fonctionnalités mais aussi des standards propres à PostgreSQL, de la documentation, de la portabilité, de la simplicité, de la sécurité, etc. Ces autres contributeurs peuvent être potentiellement n’importe qui. En général, un patch est relu par plusieurs personnes avant d’être transmis à un committer.

Les discussions quant au développement ont lieu principalement (mais pas uniquement) sur la liste pgsql-hackers. Les éventuels bugs sont transmis à la liste pgsql-bugs. Puis les patchs en cours sont revus au moins tous les deux mois lors des Commitfests. Il n’y a pas de bug tracker car le fonctionnement actuel est jugé satisfaisant.

Robert Haas publie chaque année une analyse sur les contributeurs de code et les participants aux discussions sur le développement de PostgreSQL sur la liste pgsql-hackers :

Répartition des développeurs

Utilisateurs

Vous !
Le succès d’un logiciel libre dépend de ses utilisateurs.

Pourquoi participer

Rapidité des corrections de bugs
Préparer les migrations / tester les nouvelles versions
Augmenter la visibilité du projet
Créer un réseau d’entraide

Au-delà de motivations idéologiques ou technologiques, il y a de nombreuses raisons objectives de participer au projet PostgreSQL.

Envoyer une description d’un problème applicatif aux développeurs est évidemment le meilleur moyen d’obtenir sa correction. Attention toutefois à être précis et complet lorsque vous déclarez un bug sur pgsql-bugs ! Assurez-vous que vous pouvez le reproduire.

Tester les versions « candidates » dans votre environnement (matériel et applicatif) est la meilleure garantie que votre système d’information sera compatible avec les futures versions du logiciel.

Les retours d’expérience et les cas d’utilisations professionnelles sont autant de preuves de la qualité de PostgreSQL. Ces témoignages aident de nouveaux utilisateurs à opter pour PostgreSQL, ce qui renforce la communauté.

S’impliquer dans les efforts de traductions, de relecture ou dans les forums d’entraide ainsi que toute forme de transmission en général est un très bon moyen de vérifier et d’approfondir ses compétences.

Ressources web de la communauté

Site officiel : https://www.postgresql.org/
Actualité : https://planet.postgresql.org/
Des extensions : https://pgxn.org/

Documentation officielle

LA référence, même au quotidien
Anglais : https://www.postgresql.org/docs/
Français : https://docs.postgresql.fr/ <

Serveurs francophones

Site officiel : https://www.postgresql.fr/
Documentation traduite : https://docs.postgresql.fr/
Forum : https://forums.postgresql.fr/
Actualité : https://planete.postgresql.fr/
Association PostgreSQLFr : https://www.postgresql.fr/asso/accueil
Groupe de Travail Inter-Entreprises (PGGTIE) : https://www.postgresql.fr/entreprises/accueil

Listes de discussions / Listes d’annonces

pgsql-announce
pgsql-general
pgsql-admin
pgsql-sql
pgsql-performance
pgsql-fr-generale
pgsql-advocacy
pgsql-bugs

IRC

Réseau LiberaChat
IRC anglophone :
- #postgresql
- #postgresql-eu
IRC francophone :
- #postgresqlfr

Wiki

https://wiki.postgresql.org/

L’avenir de PostgreSQL

PostgreSQL est devenu la base de données de référence
Grandes orientations :
- réplication logique
- meilleur parallélisme
- gros volumes
Prochaine version, la 17
Stabilité économique
De plus en plus de (gros) clients
Le futur de PostgreSQL dépend de vous !

Conclusion

Un projet de grande ampleur
Un SGBD complet
Souplesse, extensibilité
De belles références
Une solution stable, ouverte, performante et éprouvée
Pas de dépendance envers UN éditeur

Bibliographie

Documentation officielle (préface)
Articles fondateurs de M. Stonebracker (1987)
Présentation du projet PostgreSQL (Guillaume Lelarge, 2008)
Looking back at PostgreSQL (J.M. Hellerstein, 2019)

Questions

N’hésitez pas, c’est le moment !

Quiz

https://dali.bo/a1_quiz

Découverte des fonctionnalités

Fonctionnalités du moteur
Objets SQL
Connaître les différentes fonctionnalités et possibilités
Découvrir des exemples concrets

Fonctionnalités du moteur

Standard SQL
ACID : la gestion transactionnelle
Niveaux d’isolation
Journaux de transactions
Administration
Sauvegardes
Réplication
Supervision
Sécurité
Extensibilité

Respect du standard SQL

Excellent support du SQL ISO
Objets SQL
- tables, vues, séquences, routines, triggers
Opérations
- jointures, sous-requêtes, requêtes CTE, requêtes de fenêtrage, etc.

ACID

Gestion transactionnelle : la force des bases de données relationnelles :

Atomicité (Atomic)
Cohérence (Consistent)
Isolation (Isolated)
Durabilité (Durable)

Les propriétés ACID sont le fondement même de toute bonne base de données. Il s’agit de l’acronyme des quatre règles que toute transaction (c’est-à-dire une suite d’ordres modifiant les données) doit respecter :

A : Une transaction est appliquée en « tout ou rien ».
C : Une transaction amène la base d’un état stable à un autre.
I : Les transactions n’agissent pas les unes sur les autres.
D : Une transaction validée sera conservée de manière permanente.

Les bases de données relationnelles les plus courantes depuis des décennies (PostgreSQL bien sûr, mais aussi Oracle, MySQL, SQL Server, SQLite…) se basent sur ces principes, même si elles font chacune des compromis différents suivant leurs cas d’usage, les compromis acceptés à chaque époque avec la performance et les versions.

Atomicité :

Une transaction doit être exécutée entièrement ou pas du tout, et surtout pas partiellement, même si elle est longue et complexe, même en cas d’incident majeur sur la base de données. L’exemple basique est une transaction bancaire : le montant d’un virement doit être sur un compte ou un autre, et en cas de problème ne pas disparaître ou apparaître en double. Ce principe garantit que les données modifiées par des transactions valides seront toujours visibles dans un état stable, et évite nombre de problèmes fonctionnels comme techniques.

Cohérence :

Un état cohérent respecte les règles de validité définies dans le modèle, c’est-à-dire les contraintes définies dans le modèle : types, plages de valeurs admissibles, unicité, liens entre tables (clés étrangères), etc. Le non-respect de ces règles par l’applicatif entraîne une erreur et un rejet de la transaction.

Isolation :

Des transactions simultanées doivent agir comme si elles étaient seules sur la base. Surtout, elles ne voient pas les données non validées des autres transactions. Ainsi une transaction peut travailler sur un état stable et fixe, et durer assez longtemps sans risque de gêner les autres transactions.

Il existe plusieurs « niveaux d’isolation » pour définir précisément le comportement en cas de lectures ou écritures simultanées sur les mêmes données et pour arbitrer avec les contraintes de performances ; le niveau le plus contraignant exige que tout se passe comme si toutes les transactions se déroulaient successivement.

Durabilité :

Une fois une transaction validée par le serveur (typiquement : COMMIT ne retourne pas d’erreur, ce qui valide la cohérence et l’enregistrement physique), l’utilisateur doit avoir la garantie que la donnée ne sera pas perdue ; du moins jusqu’à ce qu’il décide de la modifier à nouveau. Cette garantie doit valoir même en cas d’événément catastrophique : plantage de la base, perte d’un disque… C’est donc au serveur de s’assurer autant que possible que les différents éléments (disque, système d’exploitation…) ont bien rempli leur office. C’est à l’humain d’arbitrer entre le niveau de criticité requis et les contraintes de performances et de ressources adéquates (et fiables) à fournir à la base de données.

NoSQL :

À l’inverse, les outils de la mouvance (« NoSQL », par exemple MongoDB ou Cassandra), ne fournissent pas les garanties ACID. C’est le cas de la plupart des bases non-relationnelles, qui reprennent le modèle BASE (Basically Available, Soft State, Eventually Consistent, soit succintement : disponibilité d’abord ; incohérence possible entre les réplicas ; cohérence… à terme, après un délai). Un intérêt est de débarasser le développeur de certaines lourdeurs apparentes liées à la modélisation assez stricte d’une base de données relationnelle. Cependant, la plupart des applications ont d’abord besoin des garanties de sécurité et cohérence qu’offrent un moteur transactionnel classique, et la décision d’utiliser un système ne les garantissant pas ne doit pas être prise à la légère ; sans parler d’autres critères comme la fragmentation du domaine par rapport au monde relationnel et son SQL (à peu près) standardisé. Avec le temps, les moteurs transactionnels ont acquis des fonctionnalités qui faisaient l’intérêt des bases NoSQL (en premier lieu la facilité de réplication et le stockage de JSON), et ces dernières ont tenté d’intégrer un peu plus de sécurité dans leur modèle.

MVCC

MultiVersion Concurrency Control
Le « noyau » de PostgreSQL
Garantit les propriétés ACID
Permet les accès concurrents sur la même table
- une lecture ne bloque pas une écriture
- une écriture ne bloque pas une lecture
- une écriture ne bloque pas les autres écritures…
- …sauf pour la mise à jour de la même ligne

MVCC (Multi Version Concurrency Control) est le mécanisme interne de PostgreSQL utilisé pour garantir la cohérence des données lorsque plusieurs processus accèdent simultanément à la même table.

MVCC maintient toutes les versions nécessaires de chaque ligne, ainsi chaque transaction voit une image figée de la base (appelée snapshot). Cette image correspond à l’état de la base lors du démarrage de la requête ou de la transaction, suivant le niveau d’isolation demandé par l’utilisateur à PostgreSQL pour la transaction.

MVCC fluidifie les mises à jour en évitant les blocages trop contraignants (verrous sur UPDATE) entre sessions et par conséquent de meilleures performances en contexte transactionnel.

C’est notamment MVCC qui permet d’exporter facilement une base à chaud et d’obtenir un export cohérent alors même que plusieurs utilisateurs sont potentiellement en train de modifier des données dans la base.

C’est la qualité de l’implémentation de ce système qui fait de PostgreSQL un des meilleurs SGBD au monde : chaque transaction travaille dans son image de la base, cohérent du début à la fin de ses opérations. Par ailleurs, les écrivains ne bloquent pas les lecteurs et les lecteurs ne bloquent pas les écrivains, contrairement aux SGBD s’appuyant sur des verrous de lignes. Cela assure de meilleures performances, moins de contention et un fonctionnement plus fluide des outils s’appuyant sur PostgreSQL.

Transactions

Une transaction = ensemble atomique d’opérations
« Tout ou rien »
BEGIN obligatoire pour grouper des modifications
COMMIT pour valider
- y compris le DDL
Perte des modifications si :
- ROLLBACK / perte de la connexion / arrêt (brutal ou non) du serveur
SAVEPOINT pour sauvegarde des modifications d’une transaction à un instant t
Pas de transactions imbriquées

L’exemple habituel et très connu des transactions est celui du virement d’une somme d’argent du compte de Bob vers le compte d’Alice. Le total du compte de Bob ne doit pas montrer qu’il a été débité de X euros tant que le compte d’Alice n’a pas été crédité de X euros. Nous souhaitons en fait que les deux opérations apparaissent aux yeux du reste du système comme une seule opération unitaire. D’où l’emploi d’une transaction explicite. En voici un exemple :

BEGIN;
UPDATE comptes SET solde=solde-200 WHERE proprietaire='Bob';
UPDATE comptes SET solde=solde+200 WHERE proprietaire='Alice';
COMMIT;

Contrairement à d’autres moteurs de bases de données, PostgreSQL accepte aussi les instructions DDL dans une transaction. En voici un exemple :

BEGIN;
CREATE TABLE capitaines (id serial, nom text, age integer);
INSERT INTO capitaines VALUES (1, 'Haddock', 35);

SELECT age FROM capitaines;

 age
---
  35

ROLLBACK;
SELECT age FROM capitaines;

ERROR:  relation "capitaines" does not exist
LINE 1: SELECT age FROM capitaines;
                        ^

Nous voyons que la table capitaines a existé à l’intérieur de la transaction. Mais puisque cette transaction a été annulée (ROLLBACK), la table n’a pas été créée au final.

Cela montre aussi le support du DDL transactionnel au sein de PostgreSQL : PostgreSQL n’effectue aucun COMMIT implicite sur des ordres DDL tels que CREATE TABLE, DROP TABLE ou TRUNCATE TABLE. De ce fait, ces ordres peuvent être annulés au sein d’une transaction.

Un point de sauvegarde est une marque spéciale à l’intérieur d’une transaction qui autorise l’annulation de toutes les commandes exécutées après son établissement, restaurant la transaction dans l’état où elle était au moment de l’établissement du point de sauvegarde.

BEGIN;
CREATE TABLE capitaines (id serial, nom text, age integer);
INSERT INTO capitaines VALUES (1, 'Haddock', 35);
SAVEPOINT insert_sp;
UPDATE capitaines SET age = 45 WHERE nom = 'Haddock';
ROLLBACK TO SAVEPOINT insert_sp;
COMMIT;

SELECT age FROM capitaines WHERE nom = 'Haddock';

 age
---
  35

Malgré le COMMIT après l’UPDATE, la mise à jour n’est pas prise en compte. En effet, le ROLLBACK TO SAVEPOINT a permis d’annuler cet UPDATE mais pas les opérations précédant le SAVEPOINT.

À partir de la version 12, il est possible de chaîner les transactions avec COMMIT AND CHAIN ou ROLLBACK AND CHAIN. Cela veut dire terminer une transaction et en démarrer une autre immédiatement après avec les mêmes propriétés (par exemple, le niveau d’isolation).

Niveaux d’isolation

Chaque transaction (et donc session) est isolée à un certain point
- elle ne voit pas les opérations des autres
- elle s’exécute indépendamment des autres
Nous pouvons spécifier le niveau d’isolation au démarrage d’une transaction
- BEGIN ISOLATION LEVEL xxx;
Niveaux d’isolation supportés
- read commited (défaut)
- repeatable read
- serializable

Fiabilité : journaux de transactions

Write Ahead Logs (WAL)
Chaque donnée est écrite 2 fois sur le disque !
Sécurité quasiment infaillible
Avantages :
- WAL : écriture séquentielle
- un seul sync sur le WAL
- fichiers de données : en asynchrone
- sauvegarde PITR et de la réplication fiables

Les journaux de transactions (appelés souvent WAL, autrefois XLOG) sont une garantie contre les pertes de données.

Il s’agit d’une technique standard de journalisation appliquée à toutes les transactions. Ainsi lors d’une modification de donnée, l’écriture au niveau du disque se fait en deux temps :

écriture immédiate dans le journal de transactions ;
écriture dans le fichier de données, plus tard, lors du prochain checkpoint.

Ainsi en cas de crash :

PostgreSQL redémarre ;
PostgreSQL vérifie s’il reste des données non intégrées aux fichiers de données dans les journaux (mode recovery) ;
si c’est le cas, ces données sont recopiées dans les fichiers de données afin de retrouver un état stable et cohérent.

Plus d’informations, lire cet article.

Les écritures dans le journal se font de façon séquentielle, donc sans grand déplacement de la tête d’écriture (sur un disque dur classique, c’est l’opération la plus coûteuse).

De plus, comme nous n’écrivons que dans un seul fichier de transactions, la synchronisation sur disque peut se faire sur ce seul fichier, si le système de fichiers le supporte.

L’écriture définitive dans les fichiers de données, asynchrone et généralement de manière lissée, permet là aussi de gagner du temps.

Mais les performances ne sont pas la seule raison des journaux de transactions. Ces journaux ont aussi permis l’apparition de nouvelles fonctionnalités très intéressantes, comme le PITR et la réplication physique, basés sur le rejeu des informations stockées dans ces journaux.

Sauvegardes

Sauvegarde des fichiers à froid
- outils système
Import/Export logique
- pg_dump, pg_dumpall, pg_restore
Sauvegarde physique à chaud
- pg_basebackup
- sauvegarde PITR

PostgreSQL supporte différentes solutions pour la sauvegarde.

La plus simple revient à sauvegarder à froid tous les fichiers des différents répertoires de données mais cela nécessite d’arrêter le serveur, ce qui occasionne une mise hors production plus ou moins longue, suivant la volumétrie à sauvegarder.

L’export logique se fait avec le serveur démarré. Plusieurs outils sont proposés : pg_dump pour sauvegarder une base, pg_dumpall pour sauvegarder toutes les bases. Suivant le format de l’export, l’import se fera avec les outils psql ou pg_restore. Les sauvegardes se font à chaud et sont cohérentes sans blocage de l’activité (seuls la suppression des tables et le changement de leur définition sont interdits).

Enfin, il est possible de sauvegarder les fichiers à chaud. Cela nécessite de mettre en place l’archivage des journaux de transactions. L’outil pg_basebackup est conseillé pour ce type de sauvegarde.

Il est à noter qu’il existe un grand nombre d’outils développés par la communauté pour faciliter encore plus la gestion des sauvegardes avec des fonctionnalités avancées comme le PITR (Point In Time Recovery) ou la gestion de la rétention, notamment pg_back (sauvegarde logique), pgBackRest ou barman (sauvegarde physique).

Réplication

Réplication physique
- instance complète
- même architecture
Réplication logique (PG 10+)
- table par table / colonne par colonne avec ou sans filtre (PG 15)
- voire opération par opération
Asynchrones ou synchrone
Asymétriques

PostgreSQL dispose de la réplication depuis de nombreuses années.

Le premier type de réplication intégrée est la réplication physique. Il n’y a pas de granularité, c’est forcément l’instance complète (toutes les bases de données), et au niveau des fichiers de données. Cette réplication est asymétrique : un seul serveur primaire effectue lectures comme écritures, et les serveurs secondaires n’acceptent que des lectures.

Le deuxième type de réplication est bien plus récent vu qu’il a été ajouté en version 10. Il s’agit d’une réplication logique, où les données elles-mêmes sont répliquées. Cette réplication est elle aussi asymétrique. Cependant, ceci se configure table par table (et non pas au niveau de l’instance comme pour la réplication physique). Avec la version 15, il devient possible de choisir quelles colonnes sont publiées et de filtre les lignes à publier.

La réplication logique n’est pas intéressante quand nous voulons un serveur sur lequel basculer en cas de problème sur le primaire. Dans ce cas, il vaut mieux utiliser la réplication physique. Par contre, c’est le bon type de réplication pour une réplication partielle ou pour une mise à jour de version majeure.

Dans les deux cas, les modifications sont transmises en asynchrone (avec un délai possible). Il est cependant possible de la configurer en synchrone pour tous les serveurs ou seulement certains.

Extensibilité

Extensions
- CREATE EXTENSION monextension ;
- nombreuses : contrib, packagées… selon provenance
- notion de confiance (v13+)
- dont langages de procédures stockées !
Système des hooks
Background workers

Faute de pouvoir intégrer toutes les fonctionnalités demandées dans PostgreSQL, ses développeurs se sont attachés à permettre à l’utilisateur d’étendre lui-même les fonctionnalités sans avoir à modifier le code principal.

Ils ont donc ajouté la possibilité de créer des extensions. Une extension contient un ensemble de types de données, de fonctions, d’opérateurs, etc. en un seul objet logique. Il suffit de créer ou de supprimer cet objet logique pour intégrer ou supprimer tous les objets qu’il contient. Cela facilite grandement l’installation et la désinstallation de nombreux objets. Les extensions peuvent être codées en différents langages, généralement en C ou en PL/SQL. Elles ont eu un grand succès.

La possibilité de développer des routines dans différents langages en est un exemple : perl, python, PHP, Ruby ou JavaScript sont disponibles. PL/pgSQL est lui-même une extension à proprement parler, toujours présente.

Autre exemple : la possibilité d’ajouter des types de données, des routines et des opérateurs a permis l’émergence de la couche spatiale de PostgreSQL (appelée PostGIS).

Les provenances, rôle et niveau de finition des extensions sont très variables. Certaines sont des utilitaires éprouvés fournis avec PostgreSQL (parmi les « contrib »). D’autres sont des utilitaires aussi complexes que PostGIS ou un langage de procédures stockées. Des éditeurs diffusent leur produit comme une extension plutôt que forker PostgreSQL (Citus, timescaledb…). Beaucoup d’extensions peuvent être installées très simplement depuis des paquets disponibles dans les dépôts habituels (de la distribution ou du PGDG), ou le site du concepteur. Certaines sont diffusées comme code source à compiler. Comme tout logiciel, il faut faire attention à en vérifier la source, la qualité, la réputation et la pérennité.

Une fois les binaires de l’extension en place sur le serveur, l’ordre CREATE EXTENSION suffit généralement dans la base cible, et les fonctionnalités sont immédiatement exploitables.

Les extensions sont habituellement installées par un administrateur (un utilisateur doté de l’attribut SUPERUSER). À partir de la version 13, certaines extensions sont déclarées de confiance trusted). Ces extensions peuvent être installées par un utilisateur standard (à condition qu’il dispose des droits de création dans la base et le ou les schémas concernés).

Les développeurs de PostgreSQL ont aussi ajouté des hooks pour accrocher du code à exécuter sur certains cas. Cela a permis entre autres de créer l’extension pg_stat_statements qui s’accroche au code de l’exécuteur de requêtes pour savoir quelles sont les requêtes exécutées et pour récupérer des statistiques sur ces requêtes.

Enfin, les background workers ont vu le jour. Ce sont des processus spécifiques lancés par le serveur PostgreSQL lors de son démarrage et stoppés lors de son arrêt. Cela a permis la création de PoWA (outil qui historise les statistiques sur les requêtes) et une amélioration très intéressante de pg_prewarm (sauvegarde du contenu du cache disque à l’arrêt de PostgreSQL, restauration du contenu au démarrage).

Des exemples d’extensions sont décrites dans nos modules Extensions PostgreSQL pour l’utilisateur, Extensions PostgreSQL pour la performance, Extensions PostgreSQL pour les DBA.

Sécurité

Fichier pg_hba.conf
Filtrage IP
Authentification interne (MD5, SCRAM-SHA-256)
Authentification externe (identd, LDAP, Kerberos…)
Support natif de SSL

Le filtrage des connexions se paramètre dans le fichier de configuration pg_hba.conf. Nous pouvons y définir quels utilisateurs (déclarés auprès de PostgreSQL) peuvent se connecter à quelles bases, et depuis quelles adresses IP.

L’authentification peut se baser sur des mots de passe chiffrés propres à PostgreSQL (md5 ou le plus récent et plus sécurisé scram-sha-256 en version 10), ou se baser sur une méthode externe (auprès de l’OS, ou notamment LDAP ou Kerberos qui couvre aussi Active Directory).

Si PostgreSQL interroge un service de mots de passe centralisé, vous devez toujours créer les rôle dans PostgreSQL. Seule l’option WITH PASSWORD est inutile. Pour créer, configurer mais aussi supprimer les rôles depuis un annuaire, l’outil ldap2pg existe.

L’authentification et le chiffrement de la connexion par SSL sont couverts.

Objets SQL

Instances
Objets globaux :
- Bases
- Rôles
- Tablespaces
Objets locaux :
- Schémas
- Tables
- Vues
- Index
- Routines
- …

Organisation logique

Instances

Une instance
- un répertoire de données
- un port TCP
- une configuration
- plusieurs bases de données
Plusieurs instances possibles sur un serveur

Une instance est un ensemble de bases de données. Après avoir installé PostgreSQL, il est nécessaire de créer un répertoire de données contenant un certain nombre de répertoires et de fichiers qui permettront à PostgreSQL de fonctionner de façon fiable. Le contenu de ce répertoire est créé initialement par la commande initdb. Ce répertoire stocke ensuite tous les objets des bases de données de l’instance, ainsi que leur contenu.

Chaque instance a sa propre configuration. Il n’est possible de lancer qu’un seul postmaster par instance, et ce dernier acceptera les connexions à partir d’un port TCP spécifique.

Il est possible d’avoir plusieurs instances sur le même serveur, physique ou virtuel. Dans ce cas, chaque instance aura son répertoire de données dédié et son port TCP dédié. Ceci est particulièrement utile quand l’on souhaite disposer de plusieurs versions de PostgreSQL sur le même serveur (par exemple pour tester une application sur ces différentes versions).

Rôles

Utilisateurs / Groupes
- Utilisateur : Permet de se connecter
Différents attributs et droits

Une instance contient un ensemble de rôles. Certains sont prédéfinis et permettent de disposer de droits particuliers (lecture de fichier avec pg_read_server_files, annulation d’une requête avec pg_signal_backend, etc). Cependant, la majorité est composée de rôles créés pour permettre la connexion des utilisateurs.

Chaque rôle créé peut être utilisé pour se connecter à n’importe quelle base de l’instance, à condition que ce rôle en ait le droit. Ceci se gère directement avec l’attribution du droit LOGIN au rôle, et avec la configuration du fichier d’accès pg_hba.conf.

Chaque rôle peut être propriétaire d’objets, auquel cas il a tous les droits sur ces objets. Pour les objets dont il n’est pas propriétaire, il peut se voir donner des droits, en lecture, écriture, exécution, etc par le propriétaire.

Nous parlons aussi d’utilisateurs et de groupes. Un utilisateur est un rôle qui a la possibilité de se connecter aux bases alors qu’un groupe ne le peut pas. Un groupe sert principalement à gérer plus simplement les droits d’accès aux objets.

Tablespaces

Répertoire physique contenant les fichiers de données de l’instance
Une base peut
- se trouver sur un seul tablespace
- être répartie sur plusieurs tablespaces
Permet de gérer l’espace disque et les performances
Pas de quota

Toutes les données des tables, vues matérialisées et index sont stockées dans le répertoire de données principal. Cependant, il est possible de stocker des données ailleurs que dans ce répertoire. Il faut pour cela créer un tablespace. Un tablespace est tout simplement la déclaration d’un autre répertoire de données utilisable par PostgreSQL pour y stocker des données :

CREATE TABLESPACE chaud LOCATION '/SSD/tbl/chaud';

Il est possible d’avoir un tablespace par défaut pour une base de données, auquel cas tous les objets logiques créés dans cette base seront enregistrés physiquement dans le répertoire lié à ce tablespace. Il est aussi possible de créer des objets en indiquant spécifiquement un tablespace, ou de les déplacer d’un tablespace à un autre. Un objet spécifique ne peut appartenir qu’à un seul tablespace (autrement dit, un index ne pourra pas être enregistré sur deux tablespaces). Cependant, pour les objets partitionnés, le choix du tablespace peut se faire partition par partition.

Le but des tablespaces est de fournir une solution à des problèmes d’espace disque ou de performances. Si la partition où est stocké le répertoire des données principal se remplit fortement, il est possible de créer un tablespace dans une autre partition et donc d’utiliser l’espace disque de cette partition. Si de nouveaux disques plus rapides sont à disposition, il est possible de placer les objets fréquemment utilisés sur le tablespace contenant les disques rapides. Si des disques SSD sont à disposition, il est très intéressant d’y placer les index, les fichiers de tri temporaires, des tables de travail…

Par contre, contrairement à d’autres moteurs de bases de données, PostgreSQL n’a pas de notion de quotas. Les tablespaces ne peuvent donc pas être utilisés pour contraindre l’espace disque utilisé par certaines applications ou certains rôles.

Bases

Conteneur hermétique
Un rôle ne se connecte pas à une instance
- il se connecte forcément à une base
Une fois connecté, il ne voit que les objets de cette base
- contournement : foreign data wrappers, dblink

Schémas

Espace de noms
Sous-ensemble de la base
Non lié à un utilisateur
Résolution des objets : search_path
pg_catalog, information_schema
- pour catalogues système (lecture seule !)

Les schémas sont des espaces de noms à l’intérieur d’une base de données permettant :

de grouper logiquement les objets d’une base de données ;
de séparer les utilisateurs entre eux ;
de contrôler plus efficacement les accès aux données ;
d’éviter les conflits de noms dans les grosses bases de données.

Un schéma n’a à priori aucun lien avec un utilisateur donné.

Un schéma est un espace logique sans lien avec les emplacements physiques des données (ne pas confondre avec les tablespaces).

Un utilisateur peut avoir accès à tous les schémas ou à un sous-ensemble, tout dépend des droits dont il dispose. Depuis la version 15, un nouvel utilisateur n’a le droit de créer d’objet nulle part. Dans les versions précédentes, il avait accès au schéma public de chaque base et pouvait y créer des objets.

Lorsque le schéma n’est pas indiqué explicitement pour les objets d’une requête, PostgreSQL recherche les objets dans les schémas listés par le paramètre search_path valable pour la session en cours .

Voici un exemple d’utilisation des schémas :

-- Création de deux schémas
CREATE SCHEMA s1;
CREATE SCHEMA s2;

-- Création d'une table sans spécification du schéma
CREATE TABLE t1 (id integer);

-- Comme le montre la méta-commande \d, la table est créée dans le schéma public

postgres=# \d
                List of relations
 Schema |       Name        |   Type   |  Owner
--------+-------------------+----------+----------
 public | capitaines        | table    | postgres
 public | capitaines_id_seq | sequence | postgres
 public | t1                | table    | postgres

-- Ceci est dû à la configuration par défaut du paramètre search_path
-- modification du search_path
SET search_path TO s1;

-- création d'une nouvelle table sans spécification du schéma
CREATE TABLE t2 (id integer);

-- Cette fois, le schéma de la nouvelle table est s1
-- car la configuration du search_path est à s1
-- Nous pouvons aussi remarquer que les tables capitaines et s1
-- ne sont plus affichées
-- Ceci est dû au fait que le search_path ne contient que le schéma s1 et
-- n'affiche donc que les objets de ce schéma.

postgres=# \d
        List of relations
 Schema | Name | Type  |  Owner
--------+------+-------+----------
 s1     | t2   | table | postgres

-- Nouvelle modification du search_path
SET search_path TO s1, public;

-- Cette fois, les deux tables apparaissent

postgres=# \d
                List of relations
 Schema |       Name        |   Type   |  Owner
--------+-------------------+----------+----------
 public | capitaines        | table    | postgres
 public | capitaines_id_seq | sequence | postgres
 public | t1                | table    | postgres
 s1     | t2                | table    | postgres

-- Création d'une nouvelle table en spécifiant cette fois le schéma
CREATE TABLE s2.t3 (id integer);

-- changement du search_path pour voir la table
SET search_path TO s1, s2, public;

-- La table apparaît bien, et le schéma d'appartenance est bien s2

postgres=# \d
                List of relations
 Schema |       Name        |   Type   |  Owner
--------+-------------------+----------+----------
 public | capitaines        | table    | postgres
 public | capitaines_id_seq | sequence | postgres
 public | t1                | table    | postgres
 s1     | t2                | table    | postgres
 s2     | t3                | table    | postgres

-- Création d'une nouvelle table en spécifiant cette fois le schéma
-- attention, cette table a un nom déjà utilisé par une autre table
CREATE TABLE s2.t2 (id integer);

-- La création se passe bien car, même si le nom de la table est identique,
-- le schéma est différent
-- Par contre, \d ne montre que la première occurence de la table
-- ici, nous ne voyons t2 que dans s1

postgres=# \d
                List of relations
 Schema |       Name        |   Type   |  Owner
--------+-------------------+----------+----------
 public | capitaines        | table    | postgres
 public | capitaines_id_seq | sequence | postgres
 public | t1                | table    | postgres
 s1     | t2                | table    | postgres
 s2     | t3                | table    | postgres

-- Changeons le search_path pour placer s2 avant s1
SET search_path TO s2, s1, public;

-- Maintenant, la seule table t2 affichée est celle du schéma s2

postgres=# \d
                List of relations
 Schema |       Name        |   Type   |  Owner
--------+-------------------+----------+----------
 public | capitaines        | table    | postgres
 public | capitaines_id_seq | sequence | postgres
 public | t1                | table    | postgres
 s2     | t2                | table    | postgres
 s2     | t3                | table    | postgres

Tous ces exemples se basent sur des ordres de création de table. Cependant, le comportement serait identique sur d’autres types de commande (SELECT, INSERT, etc) et sur d’autres types d’objets locaux.

Pour des raisons de sécurité, il est très fortement conseillé de laisser le schéma public en toute fin du search_path. En effet, avant la version 15, s’il est placé au début, comme tout le monde avait le droit de créer des objets dans public, quelqu’un de mal intentionné pouvait placer un objet dans le schéma public pour servir de proxy à un autre objet d’un schéma situé après public. Même si la version 15 élimine ce risque, il reste la bonne pratique d’adapter le search_path pour placer les schémas applicatifs en premier.

Les schémas pg_catalog et information_schema contiennent des tables utilitaires (« catalogues système ») et des vues. Les catalogues système représentent l’endroit où une base de données relationnelle stocke les métadonnées des schémas, telles que les informations sur les tables, et les colonnes, et des données de suivi interne. Dans PostgreSQL, ce sont de simples tables. Un simple utilisateur lit fréquemment ces tables, plus ou moins directement, mais n’a aucune raison d’y modifier des données. Toutes les opérations habituelles pour un utilisateur ou administrateur sont disponibles sous la forme de commandes SQL.

Ne modifiez jamais directement les tables et vues système dans les schémas pg_catalog et information_schema ; n’y ajoutez ni n’y effacez jamais rien !

Même si cela est techniquement possible, seules des exceptions particulièrement ésotériques peuvent justifier une modification directe des tables systèmes (par exemple, une correction de vue système, suite à un bug corrigé dans une version mineure). Ces tables n’apparaissent d’ailleurs pas dans une sauvegarde logique (pg_dump).

Tables

Par défaut, une table est :

Permanente
- si temporaire, vivra le temps de la session (ou de la transaction)
Journalisée
- si unlogged, perdue en cas de crash, pas de réplication
Non partitionnée
- partitionnement possible par intervalle, valeur ou hachage

Par défaut, les tables sont permanentes, journalisées et non partitionnées.

Il est possible de créer des tables temporaires (CREATE TEMPORARY TABLE). Celles-ci ne sont visibles que par la session qui les a créées et seront supprimées par défaut à la fin de cette session. Il est aussi possible de les supprimer automatiquement à la fin de la transaction qui les a créées. Il n’existe pas dans PostgreSQL de notion de table temporaire globale. Cependant, une extension existe pour combler leur absence.

Pour des raisons de performance, il est possible de créer une table non journalisée (CREATE UNLOGGED TABLE). La définition de la table est journalisée mais pas son contenu. De ce fait, en cas de crash, il est impossible de dire si la table est corrompue ou non, et donc, au redémarrage du serveur, PostgreSQL vide la table de tout contenu. De plus, n’étant pas journalisée, la table n’est pas présente dans les sauvegardes PITR, ni repliquée vers d’éventuels serveurs secondaires.

Enfin, depuis la version 10, il est possible de partitionner les tables suivant un certain type de partitionnement : par intervalle, par valeur ou par hachage.

Vues

Masquer la complexité
- structure : interface cohérente vers les données, même si les tables évoluent
- sécurité : contrôler l’accès aux données de manière sélective
Vues matérialisées
- à rafraîchir à une certaine fréquence

Le but des vues est de masquer une complexité, qu’elle soit du côté de la structure de la base ou de l’organisation des accès. Dans le premier cas, elles permettent de fournir un accès qui ne change pas même si les structures des tables évoluent. Dans le second cas, elles permettent l’accès à seulement certaines colonnes ou certaines lignes. De plus, les vues étant exécutées avec les mêmes droits que l’utilisateur qui les a créées, cela permet un changement temporaire des droits d’accès très appréciable dans certains cas.

Voici un exemple d’utilisation :

SET search_path TO public;

-- création de l'utilisateur guillaume
-- il n'aura pas accès à la table capitaines
-- par contre, il aura accès à la vue capitaines_anon
CREATE ROLE guillaume LOGIN;

-- ajoutons une colonne à la table capitaines
-- et ajoutons-y des données
ALTER TABLE capitaines ADD COLUMN num_cartecredit text;
INSERT INTO capitaines (nom, age, num_cartecredit)
  VALUES ('Robert Surcouf', 20, '1234567890123456');

-- création de la vue
CREATE VIEW capitaines_anon AS
  SELECT nom, age, substring(num_cartecredit, 0, 10) || '******' AS num_cc_anon
  FROM capitaines;

-- ajout du droit de lecture à l'utilisateur guillaume
GRANT SELECT ON TABLE capitaines_anon TO guillaume;

-- connexion en tant qu'utilisateur guillaume
SET ROLE TO guillaume;

-- vérification qu'on lit bien la vue mais pas la table
SELECT * FROM capitaines_anon WHERE nom LIKE '%Surcouf';

      nom       | age |   num_cc_anon
----------------+-----+-----------------
 Robert Surcouf |  20 | 123456789******

-- tentative de lecture directe de la table
SELECT * FROM capitaines;
ERROR:  permission denied for relation capitaines

Il est possible de modifier une vue en lui ajoutant des colonnes à la fin, au lieu de devoir les détruire et recréer (ainsi que toutes les vues qui en dépendent, ce qui peut être fastidieux).

Par exemple :

SET ROLE postgres;

CREATE OR REPLACE VIEW capitaines_anon AS SELECT
  nom,age,substring(num_cartecredit,0,10)||'******' AS num_cc_anon,
  md5(substring(num_cartecredit,0,10)) AS num_md5_cc
  FROM capitaines;

SELECT * FROM capitaines_anon WHERE nom LIKE '%Surcouf';

      nom       | age |   num_cc_anon   |            num_md5_cc
----------------+-----+-----------------+----------------------------------
 Robert Surcouf |  20 | 123456789****** | 25f9e794323b453885f5181f1b624d0b

Nous pouvons aussi modifier les données au travers des vues simples, sans ajout de code et de trigger :

UPDATE capitaines_anon SET nom = 'Nicolas Surcouf' WHERE nom = 'Robert Surcouf';

SELECT * from capitaines_anon WHERE nom LIKE '%Surcouf';

       nom       | age |   num_cc_anon   |            num_md5_cc
-----------------+-----+-----------------+----------------------------------
 Nicolas Surcouf |  20 | 123456789****** | 25f9e794323b453885f5181f1b624d0b

UPDATE capitaines_anon SET num_cc_anon = '123456789xxxxxx'
  WHERE nom = 'Nicolas Surcouf';

ERROR:  cannot update column "num_cc_anon" of view "capitaines_anon"
DETAIL:  View columns that are not columns of their base relation
         are not updatable.

PostgreSQL gère le support natif des vues matérialisées (CREATE MATERIALIZED VIEW nom_vue_mat AS SELECT …). Les vues matérialisées sont des vues dont le contenu est figé sur disque, permettant de ne pas recalculer leur contenu à chaque appel. De plus, il est possible de les indexer pour accélérer leur consultation. Il faut cependant faire attention à ce que leur contenu reste synchrone avec le reste des données.

Les vues matérialisées ne sont pas mises à jour automatiquement, il faut demander explicitement le rafraîchissement (REFRESH MATERIALIZED VIEW). Avec la clause CONCURRENTLY, s’il y a un index d’unicité, le rafraîchissement ne bloque pas les sessions lisant en même temps les données d’une vue matérialisée.

-- Suppression de la vue
DROP VIEW capitaines_anon;

-- Création de la vue matérialisée
CREATE MATERIALIZED VIEW capitaines_anon AS
  SELECT nom,
    age,
    substring(num_cartecredit, 0, 10) || '******' AS num_cc_anon
  FROM capitaines;

-- Les données sont bien dans la vue matérialisée
SELECT * FROM capitaines_anon WHERE nom LIKE '%Surcouf';

       nom       | age |   num_cc_anon
-----------------+-----+-----------------
 Nicolas Surcouf |  20 | 123456789******

-- Mise à jour d'une ligne de la table
-- Cette mise à jour est bien effectuée, mais la vue matérialisée
-- n'est pas impactée
UPDATE capitaines SET nom = 'Robert Surcouf' WHERE nom = 'Nicolas Surcouf';

SELECT * FROM capitaines WHERE nom LIKE '%Surcouf';

 id |      nom       | age | num_cartecredit
----+----------------+-----+------------------
  1 | Robert Surcouf |  20 | 1234567890123456

SELECT * FROM capitaines_anon WHERE nom LIKE '%Surcouf';

       nom       | age |   num_cc_anon
-----------------+-----+-----------------
 Nicolas Surcouf |  20 | 123456789******

-- Le résultat est le même mais le plan montre bien que PostgreSQL ne passe
-- plus par la table mais par la vue matérialisée :
EXPLAIN SELECT * FROM capitaines_anon WHERE nom LIKE '%Surcouf';

                         QUERY PLAN
-----------------------------------------------------------------
 Seq Scan on capitaines_anon  (cost=0.00..20.62 rows=1 width=68)
   Filter: (nom ~~ '%Surcouf'::text)

-- Après un rafraîchissement explicite de la vue matérialisée,
-- cette dernière contient bien les bonnes données
REFRESH MATERIALIZED VIEW capitaines_anon;

SELECT * FROM capitaines_anon WHERE nom LIKE '%Surcouf';

      nom       | age |   num_cc_anon
----------------+-----+-----------------
 Robert Surcouf |  20 | 123456789******

-- Pour rafraîchir la vue matérialisée sans bloquer les autres sessions :

REFRESH MATERIALIZED VIEW CONCURRENTLY capitaines_anon;

ERROR:  cannot refresh materialized view "public.capitaines_anon" concurrently
HINT:  Create a unique index with no WHERE clause on one or more columns
       of the materialized view.

-- En effet, il faut un index d'unicité pour faire un rafraîchissement
-- sans bloquer les autres sessions.
CREATE UNIQUE INDEX ON capitaines_anon(nom);

REFRESH MATERIALIZED VIEW CONCURRENTLY capitaines_anon;

Index

Algorithmes supportés
- B-tree (par défaut)
- Hash
- GiST / SP-GiST
- GIN
- BRIN
- Bloom
Type
- Mono ou multicolonne
- Partiel
- Fonctionnel
- Couvrant

PostgreSQL propose plusieurs algorithmes d’index.

Pour une indexation standard, nous utilisons en général un index B-tree, de par ses nombreuses possibilités et ses très bonnes performances.

Les index hash sont peu utilisés, essentiellement dans la comparaison d’égalité de grandes chaînes de caractères.

Moins simples d’abord, les index plus spécifiques (GIN, GIST) sont spécialisés pour les grands volumes de données complexes et multidimensionnelles : indexation textuelle, géométrique, géographique, ou de tableaux de données par exemple.

Les index BRIN sont des index très compacts destinés aux grandes tables où les données sont fortement corrélées par rapport à leur emplacement physique sur les disques.

Les index bloom sont des index probabilistes visant à indexer de nombreuses colonnes interrogées simultanément. Ils nécessitent l’ajout d’une extension (nommée bloom). Contrairement aux index btree, les index bloom ne dépendant pas de l’ordre des colonnes.

Le module pg_trgm permet l’utilisation d’index dans des cas habituellement impossibles, comme les expressions rationnelles et les LIKE '%...%'.

Généralement, l’indexation porte sur la valeur d’une ou plusieurs colonnes. Il est néanmoins possible de n’indexer qu’une partie des lignes (index partiel) ou le résultat d’une fonction sur une ou plusieurs colonnes en paramètre. Enfin, il est aussi possible de modifier les index de certaines contraintes (unicité et clé primaire) pour inclure des colonnes supplémentaires.

Plus d’informations :

Types de données

Types de base
- natif : int, float
- standard SQL : numeric, char, varchar, date, time, timestamp, bool
Type complexe
- tableau
- JSON (jsonb), XML
- vecteur (données LLM, FTS)
Types métier
- réseau, géométrique, etc.
Types créés par les utilisateurs
- structure SQL, C, Domaine, Enum

PostgreSQL dispose d’un grand nombre de types de base, certains natifs (comme la famille des integer et celle des float), et certains issus de la norme SQL (numeric, char, varchar, date, time, timestamp, bool).

Il dispose aussi de types plus complexes. Les tableaux (array) permettent de lister un ensemble de valeurs discontinues. Les intervalles (range) permettent d’indiquer toutes les valeurs comprises entre une valeur de début et une valeur de fin. Ces deux types dépendent évidemment d’un type de base : tableau d’entiers, intervalle de dates, etc. Existent aussi les types complexes les données XML et JSON (préférer le type optimisé jsonb).

PostgreSQL sait travailler avec des vecteurs pour des calculs avancé. De base, le type tsvector permet la recherche plein texte, avec calcul de proximité de mots dans un texte, pondération des résultats, etc. L’extension pgvector permet de stocker et d’indexer des vecteurs utilisé par les algorithmes LLM implémentés dans les IA génératives.

Enfin, il existe des types métiers ayant trait principalement au réseau (adresse IP, masque réseau), à la géométrie (point, ligne, boite). Certains sont apportés par des extensions.

Tout ce qui vient d’être décrit est natif. Il est cependant possible de créer ses propres types de données, soit en SQL soit en C. Les possibilités et les performances ne sont évidemment pas les mêmes.

Voici comment créer un type en SQL :

CREATE TYPE serveur AS (
  nom             text,
  adresse_ip      inet,
  administrateur  text
);

Ce type de données va pouvoir être utilisé dans tous les objets SQL habituels : table, routine, opérateur (pour redéfinir l’opérateur + par exemple), fonction d’agrégat, contrainte, etc.

Voici un exemple de création d’un opérateur :

CREATE OPERATOR + (
    leftarg = stock,
    rightarg = stock,
    procedure = stock_fusion,
    commutator = +
);

(Il faut au préalable avoir défini le type stock et la fonction stock_fusion.)

Il est aussi possible de définir des domaines. Ce sont des types créés par les utilisateurs à partir d’un type de base et en lui ajoutant des contraintes supplémentaires.

En voici un exemple :

CREATE DOMAIN code_postal_francais AS text CHECK (value ~ '^\d{5}$');
ALTER TABLE capitaines ADD COLUMN cp code_postal_francais;
UPDATE capitaines SET cp = '35400' WHERE nom LIKE '%Surcouf';
UPDATE capitaines SET cp = '1420' WHERE nom = 'Haddock';

ERROR:  value for domain code_postal_francais violates check constraint
        "code_postal_francais_check"

UPDATE capitaines SET cp = '01420' WHERE nom = 'Haddock';
SELECT * FROM capitaines;

 id |      nom       | age | num_cartecredit  |  cp
----+----------------+-----+------------------+-------
  1 | Robert Surcouf |  20 | 1234567890123456 | 35400
  1 | Haddock        |  35 |                  | 01420

Les domaines permettent d’intégrer la déclaration des contraintes à la déclaration d’un type, et donc de simplifier la maintenance de l’application si ce type peut être utilisé dans plusieurs tables : si la définition du code postal est insuffisante pour une évolution de l’application, il est possible de la modifier par un ALTER DOMAIN, et définir de nouvelles contraintes sur le domaine. Ces contraintes seront vérifiées sur l’ensemble des champs ayant le domaine comme type avant que la nouvelle version du type ne soit considérée comme valide.

Le défaut par rapport à des contraintes CHECK classiques sur une table est que l’information ne se trouvant pas dans la table, les contraintes sont plus difficiles à lister sur une table.

Enfin, il existe aussi les enums. Ce sont des types créés par les utilisateurs composés d’une liste ordonnée de chaînes de caractères.

En voici un exemple :

CREATE TYPE jour_semaine
  AS ENUM ('Lundi', 'Mardi', 'Mercredi', 'Jeudi', 'Vendredi',
  'Samedi', 'Dimanche');

ALTER TABLE capitaines ADD COLUMN jour_sortie jour_semaine;

UPDATE capitaines SET jour_sortie = 'Mardi' WHERE nom LIKE '%Surcouf';
UPDATE capitaines SET jour_sortie = 'Samedi' WHERE nom LIKE 'Haddock';

SELECT * FROM capitaines WHERE jour_sortie >= 'Jeudi';

 id |   nom   | age | num_cartecredit | cp | jour_sortie
----+---------+-----+-----------------+----+-------------
  1 | Haddock |  35 |                 |    | Samedi

Les enums permettent de déclarer une liste de valeurs statiques dans le dictionnaire de données plutôt que dans une table externe sur laquelle il faudrait rajouter des jointures : dans l’exemple, nous aurions pu créer une table jour_de_la_semaine, et stocker la clé associée dans planning. Nous aurions pu tout aussi bien positionner une contrainte CHECK, mais nous n’aurions plus eu une liste ordonnée.

Conférence de Heikki Linakangas sur la création d’un type color.

Contraintes

CHECK
- prix > 0
NOT NULL
- id_client NOT NULL
Unicité
- id_client UNIQUE
Clés primaires
- UNIQUE NOT NULL ==> PRIMARY KEY (id_client)
Clés étrangères
- produit_id REFERENCES produits(id_produit)
EXCLUDE
- EXCLUDE USING gist (room WITH =, during WITH &&)

Les contraintes sont la garantie de conserver des données de qualité ! Elles permettent une vérification qualitative des données, beaucoup plus fine qu’en définissant uniquement un type de données.

Les exemples ci-dessus reprennent :

un prix qui doit être strictement positif ;
un identifiant qui ne doit pas être vide (sinon des jointures filtreraient des lignes) ;
une valeur qui doit être unique (comme des numéros de clients ou de facture) ;
une clé primaire (unique non nulle), qui permet d’identifier précisément une ligne ;
une clé étrangère vers la clé primaire d’une autre table (là encore pour garantir l’intégrité des jointures) ;
une contrainte d’exclusion interdisant que deux plages temporelles se recouvrent dans la réservation de la même salle de réunion.

Les contraintes d’exclusion permettent un test sur plusieurs colonnes avec différents opérateurs (et non uniquement l’égalité, comme dans le cas d’une contrainte unique, qui n’est qu’une contrainte d’exclusion très spécialisée). Si le test se révèle positif, la ligne est refusée.

Une contrainte peut porter sur plusieurs champs et un champ peut être impliqué dans plusieurs contraintes :

CREATE TABLE commandes (
    no_commande     varchar(16) CHECK (no_commande ~ '^[A-Z0-9]*$'),
    id_entite_commerciale int REFERENCES entites_commerciales,
    id_client       int       REFERENCES clients,
    date_commande   date      NOT NULL,
    date_livraison  date      CHECK (date_livraison >= date_commande),
    PRIMARY KEY (no_commande, id_entite_commerciale)
);

\d commandes
                                Table « public.commandes »
        Colonne        |         Type          | … | NULL-able | Par défaut 
-----------------------+-----------------------+---+-----------+------------
 no_commande           | character varying(16) |   | not null  | 
 id_entite_commerciale | integer               |   | not null  | 
 id_client             | integer               |   |           | 
 date_commande         | date                  |   | not null  | 
 date_livraison        | date                  |   |           | 
Index :
    "commandes_pkey" PRIMARY KEY, btree (no_commande, id_entite_commerciale)
Contraintes de vérification :
    "commandes_check" CHECK (date_livraison >= date_commande)
    "commandes_no_commande_check" CHECK (no_commande::text ~ '^[A-Z0-9]*$'::text)
Contraintes de clés étrangères :
    "commandes_id_client_fkey" FOREIGN KEY (id_client) REFERENCES clients(id_client)
    "commandes_id_entite_commerciale_fkey" FOREIGN KEY (id_entite_commerciale) REFERENCES entites_commerciales(id_entite_commerciale)

Les contraintes doivent être vues comme la dernière ligne de défense de votre application face aux bugs. En effet, le code d’une application change beaucoup plus souvent que le schéma, et les données survivent souvent à l’application, qui peut être réécrite entretemps. Quoi qu’il se passe, des contraintes judicieuses garantissent qu’il n’y aura pas d’incohérence logique dans la base.

Si elles sont gênantes pour le développeur (car elles imposent un ordre d’insertion ou de mise à jour), il faut se rappeler que les contraintes peuvent être « débrayées » le temps d’une transaction :

BEGIN;
SET CONSTRAINTS ALL DEFERRED ;
…
COMMIT ;

Les contraintes ne seront validées qu’au COMMIT.

Sur le sujet, voir par exemple Constraints: a Developer’s Secret Weapon de Will Leinweber (pgDay Paris 2018) (slides, vidéo).

Du point de vue des performances, les contraintes permettent au planificateur d’optimiser les requêtes. Par exemple, le planificateur sait ne pas prendre en compte certaines jointures, notamment grâce à l’existence d’une contrainte d’unicité. (Sur ce point, la version 15 améliore les contraintes d’unicité en permettant de choisir si la valeur NULL est considérée comme unique ou pas. Par défaut et historiquement, une valeur NULL n’étant pas égal à une valeur NULL, les valeurs NULL sont considérées distinctes, et donc on peut avoir plusieurs valeurs NULL dans une colonne ayant une contrainte d’unicité.)

Colonnes à valeur générée

Valeur calculée à l’insertion
DEFAULT
Identité
- GENERATED { ALWAYS | BY DEFAULT } AS IDENTITY
Expression
- GENERATED ALWAYS AS ( generation_expr ) STORED

Une colonne a par défaut la valeur NULL si aucune valeur n’est fournie lors de l’insertion de la ligne. Il existe néanmoins trois cas où le moteur peut substituer une autre valeur.

Le plus connu correspond à la clause DEFAULT. Dans ce cas, la valeur insérée correspond à la valeur indiquée avec cette clause si aucune valeur n’est indiquée pour la colonne. Si une valeur est précisée, cette valeur surcharge la valeur par défaut. L’exemple suivant montre cela :

CREATE TABLE t2 (c1 integer, c2 integer, c3 integer DEFAULT 10);
INSERT INTO t2 (c1, c2, c3) VALUES (1, 2, 3);
INSERT INTO t2 (c1) VALUES (2);
SELECT * FROM t2;

 c1 | c2 | c3
----+----+----
  1 |  2 |  3
  2 |    | 10

La clause DEFAULT ne peut pas être utilisée avec des clauses complexes, notamment des clauses comprenant des requêtes.

Pour aller un peu plus loin, à partir de PostgreSQL 12, il est possible d’utiliser GENERATED ALWAYS AS ( expression ) STORED. Cela permet d’avoir une valeur calculée pour la colonne, valeur qui ne peut pas être surchargée, ni à l’insertion, ni à la mise à jour (mais qui est bien stockée sur le disque).

Comme exemple, nous allons reprendre la table capitaines et lui ajouter une colonne ayant comme valeur la version modifiée du numéro de carte de crédit :

ALTER TABLE capitaines
  ADD COLUMN num_cc_anon text
  GENERATED ALWAYS AS (substring(num_cartecredit, 0, 10) || '******') STORED;

SELECT nom, num_cartecredit, num_cc_anon FROM capitaines;

      nom       | num_cartecredit  |   num_cc_anon
----------------+------------------+-----------------
 Robert Surcouf | 1234567890123456 | 123456789******
 Haddock        |                  |

INSERT INTO capitaines VALUES
  (2, 'Joseph Pradere-Niquet', 40, '9876543210987654', '44000', 'Lundi', 'test');

ERROR:  cannot insert into column "num_cc_anon"
DETAIL:  Column "num_cc_anon" is a generated column.

INSERT INTO capitaines VALUES
  (2, 'Joseph Pradere-Niquet', 40, '9876543210987654', '44000', 'Lundi');

SELECT nom, num_cartecredit, num_cc_anon FROM capitaines;

          nom          | num_cartecredit  |   num_cc_anon
-----------------------+------------------+-----------------
 Robert Surcouf        | 1234567890123456 | 123456789******
 Haddock               |                  |
 Joseph Pradere-Niquet | 9876543210987654 | 987654321******

Enfin, GENERATED { ALWAYS | BY DEFAULT } AS IDENTITY permet d’obtenir une colonne d’identité, bien meilleure que ce que le pseudo-type serial propose. Si ALWAYS est indiqué, la valeur n’est pas modifiable.

ALTER TABLE capitaines
  ADD COLUMN id2 integer GENERATED ALWAYS AS IDENTITY;

SELECT nom, id2 FROM capitaines;

          nom          | id2
-----------------------+-----
 Robert Surcouf        |   1
 Haddock               |   2
 Joseph Pradere-Niquet |   3

INSERT INTO capitaines (nom) VALUES ('Tom Souville');

SELECT nom, id2 FROM capitaines;

          nom          | id2
-----------------------+-----
 Robert Surcouf        |   1
 Haddock               |   2
 Joseph Pradere-Niquet |   3
 Tom Souville          |   4

Le type serial est remplacé par le type integer et une séquence comme le montre l’exemple suivant. C’est un problème dans la mesure ou la déclaration qui est faite à la création de la table produit un résultat différent en base et donc dans les exports de données.

CREATE TABLE tserial(s serial);

                            Table "public.tserial"
 Column |  Type   | Collation | Nullable |              Default
--------+---------+-----------+----------+------------------------------------
 s      | integer |           | not null | nextval('tserial_s_seq'::regclass)

Langages

Procédures & fonctions en différents langages
Par défaut : SQL, C et PL/pgSQL
Extensions officielles : Perl, Python
Mais aussi Java, Ruby, Javascript…
Intérêts : fonctionnalités, performances

Les langages officiellement supportés par le projet sont :

PL/pgSQL ;
PL/Perl ;
PL/Python ;
PL/Tcl.

Voici une liste non exhaustive des langages procéduraux disponibles, à différents degrés de maturité :

PL/sh ;
PL/R ;
PL/Java ;
PL/lolcode ;
PL/Scheme ;
PL/PHP ;
PL/Ruby ;
PL/Lua ;
PL/pgPSM ;
PL/v8 (Javascript).

Tableau des langages supportés.

Pour qu’un langage soit utilisable, il doit être activé au niveau de la base où il sera utilisé. Les trois langages activés par défaut sont le C, le SQL et le PL/pgSQL. Les autres doivent être ajoutés à partir des paquets de la distribution ou du PGDG, ou compilés à la main, puis l’extension installée dans la base :

CREATE EXTENSION plperl ;
CREATE EXTENSION plpython3u ;
-- etc.

Ces fonctions peuvent être utilisées dans des index fonctionnels et des triggers comme toute fonction SQL ou PL/pgSQL.

Chaque langage a ses avantages et inconvénients. Par exemple, PL/pgSQL est très simple à apprendre mais n’est pas performant quand il s’agit de traiter des chaînes de caractères. Pour ce traitement, il est souvent préférable d’utiliser PL/Perl, voire PL/Python. Évidemment, une routine en C aura les meilleures performances mais sera beaucoup moins facile à coder et à maintenir, et ses bugs seront susceptibles de provoquer un plantage du serveur.

Par ailleurs, les procédures peuvent s’appeler les unes les autres quel que soit le langage. S’ajoute l’intérêt de ne pas avoir à réécrire en PL/pgSQL des fonctions existantes dans d’autres langages ou d’accéder à des modules bien établis de ces langages.

Fonctions & procédures

Fonction
- renvoie une ou plusieurs valeurs
- SETOF ou TABLE pour plusieurs lignes
Procédure (v11+)
- ne renvoie rien
- peut gérer le transactionnel dans certains cas

Opérateurs

Dépend d’un ou deux types de données
Utilise une fonction prédéfinie :

CREATE OPERATOR //
  (FUNCTION=division0,
  LEFTARG=integer,
  RIGHTARG=integer);

Il est possible de créer de nouveaux opérateurs sur un type de base ou sur un type utilisateur. Un opérateur exécute une fonction, soit à un argument pour un opérateur unitaire, soit à deux arguments pour un opérateur binaire.

Voici un exemple d’opérateur acceptant une division par zéro sans erreur :

-- définissons une fonction de division en PL/pgSQL
CREATE FUNCTION division0 (p1 integer, p2 integer) RETURNS integer
LANGUAGE plpgsql
AS $$
BEGIN
  IF p2 = 0 THEN
      RETURN NULL;
  END IF;

  RETURN p1 / p2;
END
$$;

-- créons l'opérateur
CREATE OPERATOR // (FUNCTION = division0, LEFTARG = integer, RIGHTARG = integer);

-- une division normale se passe bien

SELECT 10/5;

 ?column?
----------
        2

SELECT 10//5;

 ?column?
----------
        2

-- une division par 0 ramène une erreur avec l'opérateur natif
SELECT 10/0;

ERROR:  division by zero

-- une division par 0 renvoie NULL avec notre opérateur
SELECT 10//0;

 ?column?
----------

(1 row)

Triggers

Opérations : INSERT, UPDATE, DELETE, TRUNCATE
Trigger sur :
- une colonne, et/ou avec condition
- une vue
- DDL
Tables de transition
Effet sur :
- l’ensemble de la requête (FOR STATEMENT)
- chaque ligne impactée (FOR EACH ROW)
N’importe quel langage supporté

Les triggers peuvent être exécutés avant (BEFORE) ou après (AFTER) une opération.

Il est possible de les déclencher pour chaque ligne impactée (FOR EACH ROW) ou une seule fois pour l’ensemble de la requête (FOR STATEMENT). Dans le premier cas, il est possible d’accéder à la ligne impactée (ancienne et nouvelle version). Dans le deuxième cas, il a fallu attendre la version 10 pour disposer des tables de transition qui donnent à l’utilisateur une vision des lignes avant et après modification.

Par ailleurs, les triggers peuvent être écrits dans n’importe lequel des langages de routine supportés par PostgreSQL (C, PL/pgSQL, PL/Perl, etc. )

Exemple :

ALTER TABLE capitaines ADD COLUMN salaire integer;

CREATE FUNCTION verif_salaire()
RETURNS trigger AS $verif_salaire$
BEGIN
  -- Nous verifions que les variables ne sont pas vides
  IF NEW.nom IS NULL THEN
    RAISE EXCEPTION 'Le nom ne doit pas être null.';
  END IF;

  IF NEW.salaire IS NULL THEN
    RAISE EXCEPTION 'Le salaire ne doit pas être null.';
  END IF;

  -- pas de baisse de salaires !
  IF NEW.salaire < OLD.salaire THEN
    RAISE EXCEPTION 'Pas de baisse de salaire !';
  END IF;

  RETURN NEW;
END;
$verif_salaire$ LANGUAGE plpgsql;

CREATE TRIGGER verif_salaire BEFORE INSERT OR UPDATE ON capitaines
  FOR EACH ROW EXECUTE PROCEDURE verif_salaire();

UPDATE capitaines SET salaire = 2000 WHERE nom = 'Robert Surcouf';
UPDATE capitaines SET salaire = 3000 WHERE nom = 'Robert Surcouf';
UPDATE capitaines SET salaire = 2000 WHERE nom = 'Robert Surcouf';

ERROR:  pas de baisse de salaire !
CONTEXTE : PL/pgSQL function verif_salaire() line 13 at RAISE

Questions

N’hésitez pas, c’est le moment !

Quiz

https://dali.bo/a2_quiz

Installation de PostgreSQL

Introduction

Pré-requis
Installation depuis les sources
Installation depuis les binaires
- installation à partir des paquets
- installation sous Windows
Premiers réglages
Mises à jours

Il existe trois façons d’installer PostgreSQL :

Les installeurs graphiques :
- uniquement Windows et macOS ;
- avantages : installation facile, idéale pour les nouveaux venus ;
- inconvénients : pas d’intégration avec le système de paquets du système d’exploitation.
les paquets du système :
- avantages : meilleure intégration avec les autres logiciels, idéal pour un serveur en production ;
- inconvénients : aucun ?
Le code source :
- avantages : configuration très fine, ajout de patchs, intéressant pour les utilisateurs expérimentés et les testeurs, ou pour embarquer PostgreSQL au sein d’un ensemble de logiciels ;
- inconvénients : nécessite un environnement de compilation, ainsi que de configurer utilisateurs et script de démarrage.

Nous allons maintenant détailler chaque façon d’installer PostgreSQL.

Pré-requis minimaux pour une instance PostgreSQL

À peu près n’importe quel OS actuel
- Linux (conseillé)
- Unix propriétaires (dont macOS)
- Windows
N’importe quelle machine
- …selon les besoins
- 64 bits conseillé
Stockage fiable
Pas d’antivirus !

Il n’existe pas de configuration minimale pour une installation de PostgreSQL. La configuration de base est très conservatrice (128 Mo de cache). PostgreSQL peut fonctionner sur n’importe quelle machine actuelle, sur x86, 32 ou 64 bits. La configuration dépend plutôt des performances et volumétries attendues.

Les plate-formes officiellement supportées incluent les principaux dérivés d’Unix, en premier lieu Linux, mais aussi les FreeBSD, OpenBSD, macOS, Solaris/illumos ou AIX ; ainsi que Windows.

Linux 64 bits est de loin la plate-forme privilégiée par les développeurs, celle disposant du plus d’outils annexes, et est donc recommandée pour faire tourner PostgreSQL.

Les versions 32 bits fonctionnent mais sont de plus en plus ignorées par les développeurs d’extensions ou les mainteneurs, et ne se voient plus vraiment en production.

Debian et Red Hat et leurs dérivés sont les principales distributions vues en production (à côté d’Alpine pour les images docker).

Si vous devez absolument installer un antivirus, il faut impérativement exclure de son analyse tous les répertoires, fichiers et processus de PostgreSQL. L’interaction avec des antivirus a régulièrement mené à des problèmes de performance voire de corruption.

Installation à partir des sources

Étapes :

Téléchargement
Vérification des prérequis
Compilation
Installation

Téléchargement

Disponible depuis https://www.postgresql.org/download/
Télécharger postgresql-<version>.tar.bz2

Phases de compilation/installation

Processus standard :

$ tar xvfj postgresql-<version>.tar.bz2
$ cd postgresql-<version>
$ ./configure         # beaucoup d'options !
$ make
$ sudo make install   # vers /usr/local/pgsql
$ cd contrib
$ make
$ sudo make install   # vers /usr/local/pgsql/…/

La compilation de PostgreSQL suit un processus classique.

Comme pour tout programme fourni sous forme d’archive tar, nous commençons par décompacter l’archive dans un répertoire. Le répertoire de destination pourra être celui de l’utilisateur postgres (~) ou bien dans un répertoire partagé dédié aux sources (/usr/src/postgres par exemple) afin de donner l’accès aux sources du programme ainsi qu’à la documentation à tous les utilisateurs du système.

cd ~
tar xvfj postgresql-<version>.tar.bz2

Une fois l’archive extraite, il faut dans un premier temps lancer le script d’auto-configuration des sources. Les options sont décrites plus bas mais à minima il suffit de ceci :

cd postgresql-<version>
./configure

Les dernières lignes de la phase de configuration doivent correspondre à la création d’un certain nombre de fichiers, dont notamment le Makefile :

configure: creating ./config.status
config.status: creating GNUmakefile
config.status: creating src/Makefile.global
config.status: creating src/include/pg_config.h
config.status: creating src/include/pg_config_ext.h
config.status: creating src/interfaces/ecpg/include/ecpg_config.h
config.status: linking src/backend/port/tas/dummy.s to src/backend/port/tas.s
config.status: linking src/backend/port/posix_sema.c to src/backend/port/pg_sema.c
config.status: linking src/backend/port/sysv_shmem.c to src/backend/port/pg_shmem.c
config.status: linking src/include/port/linux.h to src/include/pg_config_os.h
config.status: linking src/makefiles/Makefile.linux to src/Makefile.port

Vient ensuite la phase de compilation des sources de PostgreSQL pour en construire les différents exécutables :

make

Cette phase est la plus longue, mais ne dure que quelques minutes sur du matériel récent, surtout en utilisant une compilation parallélisée grâce à l’option --jobs.

Sur certains systèmes, comme Solaris, AIX ou les BSD, la commande make issue des outils GNU s’appelle en fait gmake. Sous Linux, elle est habituellement renommée en make.

Si une erreur s’est produite, il est nécessaire de la corriger avant de continuer. Sinon, on peut installer le résultat de la compilation :

sudo make install

Cette commande installe les fichiers dans les répertoires spécifiés à l’étape de configuration, notamment via l’option --prefix. Sans précision dans l’étape de configuration, les fichiers sont installés dans le répertoire /usr/local/pgsql.

Le répertoire contrib contient des modules et extensions gérés par le projet, dont l’installation est chaudement conseillée. Leur compilation s’effectue de la même manière.

cd contrib
make
sudo make install

Options pour ./configure

Quelques options de configuration notables :
- --prefix=répertoire
- --with-pgport=port
- --with-openssl
- --enable-nls
- --with-perl, --with-python
Pour les retrouver à postériori :

$ pg_config --configure

Le script de configuration de la compilation ./configure possède de nombreux paramètres optionnels, notamment :

--prefix=répertoire : permet de définir un répertoire d’installation personnalisé (par défaut, il s’agit de /usr/local/pgsql) ;
--with-pgport=port : permet de définir un port par défaut différent de 5432 ;
--with-openssl : permet d’activer le support d’OpenSSL pour bénéficier de connexions chiffrées ;
--enable-nls : permet d’activer le support de la langue utilisateur pour les messages provenant du serveur et des applications ;
--with-perl, --with-python : permettent d’installer les langages PL correspondants.

On voudra généralement activer ces trois dernières options… et beaucoup d’autres.

En cas de compilation pour la mise à jour d’une version déjà installée, il est important de connaître les options utilisées lors de la précédente compilation. L’outil pg_config (un des binaires compilés) le permet ainsi :

$ pg_config --configure
 '--build=x86_64-linux-gnu'
 '--prefix=/usr' '--includedir=${prefix}/include'
 '--mandir=${prefix}/share/man' '--infodir=${prefix}/share/info'
 '--sysconfdir=/etc' '--localstatedir=/var'
 '--disable-option-checking' '--disable-silent-rules'
 '--libdir=${prefix}/lib/x86_64-linux-gnu'
 '--runstatedir=/run' '--disable-maintainer-mode'
 '--disable-dependency-tracking'
 '--with-tcl' '--with-perl' '--with-python'
 '--with-pam' '--with-openssl'
 '--with-libxml' '--with-libxslt'
 '--mandir=/usr/share/postgresql/15/man'
 '--docdir=/usr/share/doc/postgresql-doc-15'
 '--sysconfdir=/etc/postgresql-common'
 '--datarootdir=/usr/share/'
 '--datadir=/usr/share/postgresql/15'
 '--bindir=/usr/lib/postgresql/15/bin'
 '--libdir=/usr/lib/x86_64-linux-gnu/'
 '--libexecdir=/usr/lib/postgresql/'
 '--includedir=/usr/include/postgresql/'
 '--with-extra-version= (Debian 15.4-1.pgdg120+1)'
 '--enable-nls'
 '--enable-thread-safety' '--enable-debug' '--enable-dtrace'
 '--disable-rpath'
 '--with-uuid=e2fs' '--with-gnu-ld' '--with-gssapi' '--with-ldap'
 '--with-pgport=5432'
 '--with-system-tzdata=/usr/share/zoneinfo'
 'AWK=mawk' 'MKDIR_P=/bin/mkdir -p' 'PROVE=/usr/bin/prove'
 'PYTHON=/usr/bin/python3' 'TAR=/bin/tar' 'XSLTPROC=xsltproc --nonet'
 'CFLAGS=-g -O2 -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security -fno-omit-frame-pointer' 'LDFLAGS=-Wl,-z,relro -Wl,-z,now'
 '--enable-tap-tests'
 '--with-icu'
 '--with-llvm' 'LLVM_CONFIG=/usr/bin/llvm-config-14'
 'CLANG=/usr/bin/clang-14'
 '--with-lz4' '--with-zstd'
 '--with-systemd' '--with-selinux'
 'build_alias=x86_64-linux-gnu'
 'CPPFLAGS=-Wdate-time -D_FORTIFY_SOURCE=2' 'CXXFLAGS=-g -O2 -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security'

Une version compilée sans option à ./configure ne renverra rien. Ce qui précède correspond à une version 15.4 compilée sur Debian 12. Les versions des paquets des distributions activent en effet le maximum d’options.

Si PostgreSQL est démarré, la vue système pg_config fournit le même résultat :

SELECT regexp_split_to_table(setting, ' ') FROM pg_config WHERE name = 'CONFIGURE';

Tests de non régression

Exécution de tests unitaires
Permet de vérifier l’état des exécutables construits
Action check de la commande make

$ make check

Il est possible d’effectuer des tests avec les exécutables fraîchement construits grâce à la commande suivante :

$ make check
[...]
rm -rf ./testtablespace
mkdir ./testtablespace
PATH="/home/dalibo/git.postgresql/tmp_install/usr/local/pgsql/bin:$PATH"
  LD_LIBRARY_PATH="/home/dalibo/git.postgresql/tmp_install/usr/local/pgsql/lib"
  ../../../src/test/regress/pg_regress --temp-instance=./tmp_check --inputdir=.
  --bindir=  --dlpath=. --max-concurrent-tests=20
  --schedule=./parallel_schedule
============== creating temporary instance            ==============
============== initializing database system           ==============
============== starting postmaster                    ==============
running on port 60849 with PID 31852
============== creating database "regression"         ==============
CREATE DATABASE
ALTER DATABASE
============== running regression test queries        ==============
test tablespace                   ... ok          134 ms
parallel group (20 tests):  char varchar text boolean float8 name money pg_lsn
       float4 oid uuid txid bit regproc int2 int8 int4 enum numeric rangetypes
     boolean                      ... ok           43 ms
     char                         ... ok           25 ms
     name                         ... ok           60 ms
     varchar                      ... ok           25 ms
     text                         ... ok           39 ms
[...]
     partition_join               ... ok          835 ms
     partition_prune              ... ok          793 ms
     reloptions                   ... ok           73 ms
     hash_part                    ... ok           43 ms
     indexing                     ... ok          828 ms
     partition_aggregate          ... ok          799 ms
     partition_info               ... ok          106 ms
     tuplesort                    ... ok         1137 ms
     explain                      ... ok           80 ms
test event_trigger                ... ok           64 ms
test fast_default                 ... ok           89 ms
test stats                        ... ok          571 ms
============== shutting down postmaster               ==============
============== removing temporary instance            ==============

=======================
 All 201 tests passed.
=======================
[...]

Les tests de non régression sont une suite de tests qui vérifient que PostgreSQL fonctionne correctement sur la machine cible. Ces tests ne peuvent pas être exécutés en tant qu’utilisateur root. Le fichier src/test/regress/README et la documentation contiennent des détails sur l’interprétation des résultats de ces tests.

Création de l’utilisateur

Jamais root
Utilisateur dédié
- propriétaire des répertoires et fichiers
- lancer PostgreSQL
- traditionnellement : postgres
Variables d’environnement :

export PATH=/usr/local/pgsql/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/pgsql/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export MANPATH=$MANPATH:/usr/local/pgsql/share/man
# Données :
export PGDATA=/usr/local/pgsql/data

Le serveur PostgreSQL ne peut pas être exécuté par l’utilisateur root. Pour des raisons de sécurité, il est nécessaire de passer par un utilisateur sans droits particuliers. Cet utilisateur sera le seul propriétaire des répertoires et fichiers gérés par le serveur PostgreSQL. Il sera aussi le compte qui permettra de lancer PostgreSQL. Cet utilisateur est généralement appelé postgres mais ce n’est pas une obligation.

Une façon de distinguer différentes instances installées sur le même serveur physique ou virtuel est d’utiliser un compte différent par instance, surtout si l’on utilise les variables d’environnement. (Avec un seul compte système, il est facile de nommer les instances avec le paramètre cluster_name, dont le contenu apparaîtra dans les noms des processus.)

Il est aussi nécessaire de positionner un certain nombre de variables d’environnement dans ${HOME}/.profile ou dans /etc/profile :

export PATH=/usr/local/pgsql/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/pgsql/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export MANPATH=$MANPATH:/usr/local/pgsql/share/man
export PGDATA=/usr/local/pgsql/data

/usr/local/pgsql/bin est le chemin par défaut ou le chemin indiqué à l’option --prefix lors de l’étape configure. L’ajouter à PATH permet de rendre l’exécution de PostgreSQL possible depuis n’importe quel répertoire.
LD_LIBRARY_PATH indique au système où trouver les différentes bibliothèques nécessaires à l’exécution des programmes.
MANPATH indique le chemin de recherche des pages de manuel ;
PDGATA est une spécificité de PostgreSQL : cette variable indique le répertoire des fichiers de données de PostgreSQL, c’est-à-dire les données de l’utilisateur. Plus rigoureusement : elle pointe l’emplacement du postgresql.conf, généralement dans ce répertoire (mais postgresql.conf peut pointer encore ailleurs).

Création du répertoire de données de l’instance

$ initdb -D /usr/local/pgsql/data

Une seule instance !
Options d’emplacement :
- --data pour les fichiers de données
- --waldir pour les journaux de transactions
Autres options :
- --data-checksums : sommes de contrôle (conseillé !)
- et : chemin des journaux, mot de passe, encodage…

Répertoire :

La commande initdb doit être exécutée sous le compte de l’utilisateur système PostgreSQL décrit dans la section précédente (généralement postgres).

Elle permet de créer les fichiers d’une nouvelle instance avec une première base de données dans le répertoire indiqué.

Ce répertoire ne doit être utilisé que par une seule instance (processus) à la fois !

PostgreSQL vérifie au démarrage qu’aucune autre instance du même serveur n’utilise les fichiers indiqués, mais cette protection n’est pas absolue, notamment avec des accès depuis des systèmes différents. Faites donc bien attention de ne lancer PostgreSQL qu’une seule fois sur un répertoire de données.

Si plusieurs instances cohabitent sur le serveur, elles devront avoir chacune leur répertoire.

Si le répertoire n’existe pas, initdb tentera de le créer, s’il a les droits pour le faire. S’il existe, il doit être vide.

Attention : pour des raisons de sécurité et de fiabilité, les répertoires choisis pour les données de votre instance ne doivent pas être à la racine d’un point de montage. Que ce soit le répertoire PGDATA, le répertoire pg_wal ou les éventuels tablespaces. Si un ou plusieurs points de montage sont dédiés à l’utilisation de PostgreSQL, positionnez toujours les données dans un sous-répertoire, voire deux niveaux en-dessous du point de montage, couramment : point de montage/version majeure/nom instance. Exemples :

# si /mnt/donnees est le point de montage
/mnt/donnees/15/dbprod
# si /var/lib/postgresql est une partition
# (chemin par défaut du packaging Debian)
/var/lib/postgresql/15/main
# si /var/lib/pgsql est une partition
# (chemin par défaut du packaging Red Hat)
/var/lib/pgsql/15/data

À ce propos, voir :

chapitre Use of Secondary File Systems ;
le détail des raisons techniques.

Lancement de initdb :

Voici ce qu’affiche cette commande :

$ initdb --data /usr/local/pgsql/data --data-checksums

The files belonging to this database system will be owned by user "postgres".
This user must also own the server process.

The database cluster will be initialized with locales
  COLLATE:  en_US.UTF-8
  CTYPE:    en_US.UTF-8
  MESSAGES: en_US.UTF-8
  MONETARY: fr_FR.UTF-8
  NUMERIC:  fr_FR.UTF-8
  TIME:     fr_FR.UTF-8
The default database encoding has accordingly been set to "UTF8".
The default text search configuration will be set to "english".

Data page checksums are enabled.

creating directory /usr/local/pgsql/data ... ok
creating subdirectories ... ok
selecting dynamic shared memory implementation ... posix
selecting default max_connections ... 100
selecting default shared_buffers ... 128MB
selecting default time zone ... Europe/Paris
creating configuration files ... ok
running bootstrap script ... ok
performing post-bootstrap initialization ... ok
syncing data to disk ... ok

initdb: warning: enabling "trust" authentication for local connections
You can change this by editing pg_hba.conf or using the option -A, or
--auth-local and --auth-host, the next time you run initdb.

Success. You can now start the database server using:

    pg_ctl -D /usr/local/pgsql/data -l logfile start

Avec ces informations, nous pouvons conclure que initdb fait les actions suivantes :

détection de l’utilisateur, de l’encodage et de la locale ;
création du répertoire PGDATA (/usr/local/pgsql/data dans ce cas) ;
création des sous-répertoires ;
création et modification des fichiers de configuration ;
exécution du script bootstrap ;
synchronisation sur disque ;
affichage de quelques informations supplémentaires.

Authentification par défaut :

Il est possible de changer la méthode d’authentification par défaut avec les paramètres en ligne de commande --auth, --auth-host et --auth-local. Les options --pwprompt ou --pwfile permettent d’assigner un mot de passe à l’utilisateur postgres.

Sommes de contrôle :

Il est possible d’activer les sommes de contrôle des fichiers de données avec l’option --data-checksums. Ces sommes de contrôle sont vérifiées à chaque lecture d’un bloc. Leur activation est chaudement conseillée pour détecter une corruption physique le plus tôt possible. Si votre processeur n’est pas trop ancien et supporte le jeu d’instruction SSE 4.2 (voir dans /proc/cpuinfo), il ne devrait pas y avoir d’impact notable sur les performances. Les journaux générés seront cependant plus nombreux. Il est possible de vérifier, activer ou désactiver toutes les sommes de contrôle grâce à l’outil pg_checksums (nommé pg_verify_checksums en version 11). Cependant, l’opération d’activation sur une instance existante impose un arrêt et une réécriture complète des fichiers. L’opération est même impossible avant PostgreSQL 12. Pensez-y donc dès l’installation.

Emplacement des journaux :

L’option --waldir indique l’emplacement des journaux de transaction, par défaut directement dans le PGDATA sous pg_wal. Un lien symbolique sera créé vers le répertoire voulu.

Taille des segments :

Les fichiers des journaux de transaction ont une taille par défaut de 16 Mo. Augmenter leur taille avec --wal-segsize n’a d’intérêt que pour les très grosses installations générant énormément de journaux pour optimiser leur archivage.

Lancement et arrêt

Avec le script de l’OS (recommandé) ou pg_ctl :

systemctl [action] postgresql     # systemd
/etc/init.d/postgresql [action]   # SysV Init
service postgresql [action]       # idem
…

$ pg_ctl --pgdata /usr/local/pgsql/data --log logfile [action]
         --mode [smart|fast|immediate]

[action] dépend du besoin :
- start / stop / restart
- reload pour recharger la configuration
- status
- promote, logrotate, kill…

(Re)démarrage et arrêt :

La méthode recommandée est d’utiliser un script de démarrage adapté à l’OS, (voir plus bas les outils les commandes systemd ou celles propres à Debian) , surtout si l’on a installé PostgreSQL par les paquets. Au besoin, un script d’exemple existe dans le répertoire des sources (contrib/start-scripts/) pour les distributions Linux et pour les distributions BSD. Ce script est à exécuter en tant qu’utilisateur root.

Sinon, il est possible d’exécuter pg_ctl avec l’utilisateur créé précédemment. C’est ce que font au final les commandes système.

Les deux méthodes partagent certaines des actions présentées ci-dessus : start, stop, restart (aux sens évidents), ou reload (pour recharger la configuration sans redémarrer PostgreSQL ni couper les connexions).

L’option --mode permet de préciser le mode d’arrêt parmi les trois disponibles :

smart : pour vider le cache de PostgreSQL sur disque, interdire de nouvelles connexions et attendre la déconnexion des clients et d’éventuelles sauvegardes ;
fast (par défaut) : pour vider le cache sur disque et déconnecter les clients sans attendre (les transactions en cours sont annulées) ;
immediate : équivalent à un arrêt brutal : tous les processus serveur sont tués et donc, au redémarrage, le serveur devra rejouer ses journaux de transactions.

Rechargement de la configuration :

Pour recharger la configuration après changement du paramétrage, la commande :

pg_ctl reload -D /repertoire_pgdata

est équivalente à cet ordre SQL :

SELECT pg_reload_conf() ;

Il faut aussi savoir que quelques paramètres nécessitent un redémarrage de PostgreSQL et non un simple rechargement, ils sont indiqués dans les commentaires de postgresql.conf.

Installation à partir des paquets Linux

Packages Debian
Packages RPM

Paquets Debian officiels

Nombreux paquets disponibles :
- serveur, client, contrib, docs
- extensions, outils
apt install postgresql-<version majeure>
- installe les binaires
- crée l’utilisateur postgres
- exécute initdb
- démarre le serveur

Sur Debian et les versions dérivées (Ubuntu notamment), l’installation de PostgreSQL a été découpée en plusieurs paquets (ici pour la version majeure 15) :

le serveur : postgresql-15 ;
les clients : postgresql-client-15 ;
la documentation : postgresql-doc-15.

La version majeure dans le nom des paquets (9.6,10,12,15…) permet d’installer plusieurs versions majeures sur le même serveur physique ou virtuel.

Par défaut, sans autre dépôt, une seule version majeure sera disponible dans une version de distribution. Par exemple, apt install postgresql sur Debian 12 installera en fait postgresql-15 (il est en dépendance).

Il existe aussi des paquets pour les outils, les extensions, etc. Certains langages de procédures stockées sont disponibles dans des paquets séparés :

PL/python dans postgresql-plpython3-15
PL/perl dans postgresql-plperl-15
PL/Tcl dans postgresql-pltcl-15
etc.

Pour compiler des outils liés à PostgreSQL, il est recommandé d’installer également les bibliothèques de développement qui font partie du paquet postgresql-server-dev-15.

Quand le paquet postgresql-15 est installé, plusieurs opérations sont exécutées :

téléchargement du paquet (dans la dernière version mineure) ;
installation des binaires contenus dans le paquet ;
création de l’utilisateur postgres (s’il n’existe pas déjà) ;
paramétrage d’une première instance nommée main ;
création du répertoire des données, lancement de l’instance.

Les exécutables sont installés dans :

/usr/lib/postgresql/15/bin

Chaque instance porte un nom, qui se retrouve dans le paramètre cluster_name et permet d’identifier les processus dans un ps ou un top. Le nom de la première instance de chaque version majeure est par défaut main. Pour cette instance :

les données sont dans :

/var/lib/postgresql/15/main

les fichiers de configuration (pas tous ! certains restent dans le répertoire des données) sont dans :

/etc/postgresql/15/main

les traces sont gérées par l’OS sous ce nom :

/var/log/postgresql/postgresql-15-main.log

un fichier PID, la socket d’accès local, et l’espace de travail temporaire des statistiques d’activité figurent dans /var/run/postgresql.

Tout ceci vise à respecter le plus possible la norme FHS (Filesystem Hierarchy Standard).

En cas de mise à jour d’un paquet, le serveur PostgreSQL est redémarré après mise à jour des binaires.

Paquets Debian : spécificités

Plusieurs versions majeures installables
Wrappers/scripts pour la gestion des différentes instances :
- pg_lsclusters
- pg_ctlcluster
  - ou : systemctl stop|start postgresql-15@main
- pg_createcluster
- etc.
Respect de la FHS
Configuration dans /etc/postgresql/

Numéroter les paquets permet d’installer plusieurs versions majeures (mais pas mineures) de PostgreSQL au besoin sur le même système, si les dépôts les contiennent.

Les mainteneurs des paquets Debian ont écrit des scripts pour faciliter la création, la suppression et la gestion de différentes instances sur le même serveur. Les principaux sont :

pg_lsclusters liste les instances ;
pg_createcluster <version majeure> <nom instance> crée une instance de la version majeure et du nom voulu ;
pg_dropcluster <version majeure> <nom instance> détruit l’instance désignée ;
/etc/postgresql-common/createcluster.conf permet de centraliser les paramètres par défaut des instances ;
la gestion d’une instance est réalisée avec la commande pg_ctlcluster :

pg_ctlcluster <version majeure> <nom instance> start|stop|reload|status|promote

Ce dernier script interagit avec systemd, qui peut être utilisé pour arrêter ou démarrer séparément chaque instance. Ces deux commandes sont équivalentes :

sudo pg_ctlcluster 15 main start
sudo systemctl start postgresql@15-main

Paquets Debian communautaires

La communauté met des paquets Debian à disposition :
- https://apt.postgresql.org
Synchrone avec le projet PostgreSQL
Ajout du dépôt dans /etc/apt/sources.list.d/pgdg.list
Utilisation chaudement conseillée

La distribution Debian préfère des paquets testés et validés, y compris sur des versions assez anciennes, que d’adopter la dernière version dès qu’elle est disponible. Par exemple, Debian 11 ne contiendra jamais que PostgreSQL 13 et ses versions mineures, et Debian 12 ne contiendra que PostgreSQL 15.

Pour faciliter les mises à jour, la communauté PostgreSQL met à disposition son propre dépôt de paquets Debian. Elle en assure le maintien et le support. Les paquets de la communauté ont la même provenance et le même contenu que les paquets officiels Debian, avec d’ailleurs les mêmes mainteneurs. La seule différence est que apt.postgresql.org est mis à jour plus fréquemment, en liaison directe avec la communauté PostgreSQL, et contient beaucoup plus d’outils et extensions.

Le wiki indique quelle est la procédure, qui peut se résumer à :

sudo apt install -y postgresql-common
sudo /usr/share/postgresql-common/pgdg/apt.postgresql.org.sh

…
Setting up postgresql-common (248) ...
Creating config file /etc/postgresql-common/createcluster.conf with new version
Building PostgreSQL dictionaries from installed myspell/hunspell packages...
Removing obsolete dictionary files:
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/postgresql.service → /lib/systemd/system/postgresql.service.
Processing triggers for man-db (2.11.2-2) ...
This script will enable the PostgreSQL APT repository on apt.postgresql.org on
your system. The distribution codename used will be bookworm-pgdg.
Press Enter to continue, or Ctrl-C to abort.

Si l’on continue, ce dépôt sera ajouté au système (ici sous Debian 12) :

$ cat /etc/apt/sources.list.d/pgdg.sources
Types: deb
URIs: https://apt.postgresql.org/pub/repos/apt
Suites: bookworm-pgdg
Components: main
Signed-By: /usr/share/postgresql-common/pgdg/apt.postgresql.org.gpg

et la version choisie de PostgreSQL sera immédiatement installable :

sudo apt install postgresql-16

Paquets Red Hat communautaires : yum.postgresql.org

Préférer les paquets distribués par la communauté :
- https://yum.postgresql.org/
- https://yum.postgresql.org/howto/
- plus complets que les Appstream
Ajout du dépôt comme paquet RPM

Paquets Red Hat communautaires : installation

sudo dnf install -y \
     https://download.postgresql.org/pub/repos/yum/reporpms/EL-9-x86_64/pgdg-redhat-repo-latest.noarch.rpm
sudo dnf -qy module disable postgresql

sudo dnf install -y postgresql16-server
# dont : utilisateur postgres

sudo /usr/pgsql-16/bin/postgresql-16-setup initdb
sudo systemctl enable postgresql-16
sudo systemctl start postgresql-16

Paquets Red Hat communautaires : spécificités

Paquets séparés serveur, client, contrib
/usr/pgsql-XX/bin: binaires
Initialisation manuelle (postgresql-15-setup initdb)
- vers : /var/lib/pgsql/XX/data
Gestion par systemd
Particularités :
- plusieurs versions majeures installables
- configuration : dans le répertoire de données

Sous Red Hat et les versions dérivées, les dépôts communautaires ont été découpés en plusieurs paquets, disponibles pour chacune des versions majeures supportées :

le serveur : postgresqlXX-server ;
les clients : postgresqlXX ;
les modules contrib : postgresqlXX-contrib ;
la documentation : postgresqlXX-docs.

où XX est la version majeure (par exemple 11 ou 16).

Il existe aussi des paquets pour les outils, les extensions, etc. Certains langages de procédures stockées sont disponibles dans des paquets séparés :

PL/python dans postgresqlXX-plpython3 ;
PL/perl dans postgresqlXX-plperl ;
PL/Tcl dans postgresqlXX-pltcl ;
etc.

Pour compiler des outils liés à PostgreSQL, il est recommandé d’installer également les bibliothèques de développement qui font partie du paquet postgresqlXX-devel.

Ce nommage sous-entend qu’il est possible d’installer plusieurs versions majeures sur le même serveur physique ou virtuel. Les exécutables sont installés dans le répertoire /usr/pgsql-XX/bin, les traces dans /var/lib/pgsql/XX/data/log (utilisation du logger process de PostgreSQL), les données dans /var/lib/pgsql/XX/data. Ce dernier est le répertoire par défaut des données, mais il est possible de le surcharger.

Sur un système type Red Hat sans dépôt communautaire, les noms des paquets ne comportent pas le numéro de version et installent tous les binaires cités ici dans /usr/bin.

Quand le paquet serveur est installé, plusieurs opérations sont exécutées : téléchargement du paquet, installation des binaires contenus dans le paquet, et création de l’utilisateur postgres (s’il n’existe pas déjà).

Le répertoire des données n’est pas créé. Cela reste une opération à réaliser par la personne qui a installé PostgreSQL sur le serveur. Lancer le script /usr/psql-XX/bin/postgresqlXX-setup en tant que root :

PGSETUP_INITDB_OPTIONS="--data-checksums" \
 /usr/pgsql-15/bin/postgresql-15-setup initdb

Plutôt que de respecter la norme FHS (Filesystem Hierarchy Standard), les mainteneurs ont fait le choix de respecter l’emplacement des fichiers utilisé par défaut par les développeurs PostgreSQL. La configuration de l’instance (postgresql.conf entre autres) est donc directement dans le PGDATA.

Pour installer plusieurs instances, il faudra créer manuellement des services systemd différents.

En cas de mise à jour d’un paquet, le serveur PostgreSQL n’est pas redémarré après mise à jour des binaires.

Utiliser PostgreSQL dans un conteneur

docker run --name pg16 -e POSTGRES_PASSWORD=mdpsuperfort -d postgres

docker exec -it pg16 -U postgres

Image officielle Docker Inc (pas PGDG !) : https://hub.docker.com/_/postgres
Très pratique pour le développement
Beaucoup de possibilités avancées avec docker-compose
Ne jamais lancer 2 conteneurs Docker sur un même PGDATA
Une base de données est-elle faite pour du docker ?
- supervision système délicate

Les conteneurs comme docker et assimilés (podman, containerd, etc.) permettent d’isoler l’installation de PostgreSQL sur un poste sans avoir à gérer de machine virtuelle. Une fois configuré, le conteneur permet d’avoir un contexte d’exécution de PostgreSQL identique peu importe son support. C’est idéal dans le cas de machines « jetables », par exemple les chaînes de CI/CD.

Exemple :

À titre d’exemple, voici les étapes nécessaires à l’installation d’une instance PostgreSQL sous docker.

D’abord, récupérer l’image de la dernière version de PostgreSQL maintenue par la communauté PostgreSQL docker :

docker pull postgres

La commande permet de créer et de lancer un nouveau conteneur à partir d’une image donnée, ici postgres:16.0. Certaines options sont passées en paramètres à initdb :

docker run \
--network net16 \
--name pg16 \
-p 127.0.0.1:16501:5432 \
--env-file password.env \
-e POSTGRES_INITDB_ARGS='--data-checksums --wal-segsize=1' \
-v '/var/lib/postgresql/docker/16/pg16':'/var/lib/postgresql/data' \
-d postgres:16.0 \
-c 'work_mem=10MB' \
-c 'shared_buffers=256MB' \
-c 'cluster_name=pg16'

Cette commande permet au conteneur d’être attaché à un réseau dédié. Celui-ci doit avoir été créé au préalable avec la commande :

docker network create --subnet=192.168.122.0/24 net16

L’option --name permet de nommer le conteneur pour le rendre plus facilement accessible.

L’option -p permet de faire suivre le port 5432 ouvert par le container sur le port 16501 du serveur.

L’option -d permet de faire de l’image un démon en arrière-plan.

Les options -e définissent des variables d’environnement, moyen systématique de passer des informations au conteneur. Ici l’option est utilisée pour le mot de passe et certaines des options d’initdb. On préférera utiliser un fichier .env pour docker compose ou docker run --env-file pour éviter de définir un secret dans la ligne de commande.

L’option --env-file permet de passer en paramètre un fichier contenant des variables d’environnement. Ici nous passons un fichier contenant le mot de passe dont le contenu est le suivant :

# fichier password.env
POSTGRES_PASSWORD=mdpsuperfort

L’option -v '/var/lib/postgresql/docker/16/pg16':'/var/lib/postgresql/data' lie un répertoire du disque sur le PGDATA du container : ainsi les fichiers de la base survivront à la disparition du conteneur.

Les paramètres de PostgreSQL dans les -c sont transmis directement à la ligne de commande du postmaster.

Une fois l’image téléchargée et le conteneur instancié, il est possible d’accéder directement à psql via la commande suivante :

docker exec -it pg16 psql -U postgres

Ou directement via le serveur hôte s’il dispose de psql :

psql -h 127.0.0.1 -p 16501 -U postgres

En production, il est recommandé de dédier un serveur à chaque instance PostgreSQL. De ce fait, docker permet de reproduire cette isolation pour des cas d’usage de développement et prototypage où dédier une machine à PostgreSQL est soit trop coûteux, soit trop complexe.

Exemple avec docker compose :

Il est évidement possible de passer par l’outil docker compose pour déployer une instance PostgreSQL conteneurisée. Voici la commande docker run précédente portée sous docker compose dans un fichier YAML.

Fichier docker-compose.yml

version: '3.3'

networks:
  net16:
    ipam:
      driver: default
      config:
        - subnet: 192.168.122.0/24

services:
    pg16:
      networks:
          - net16
      container_name: pg16
      ports:
          - '127.0.0.1:16501:5432'
      env_file:
          - password.env
      environment:
          - POSTGRES_INITDB_ARGS=--data-checksums --wal-segsize=1
      volumes:
          - /var/lib/postgresql/docker/16/pg16:/var/lib/postgresql/data'
      image: postgres:16.0
      command: [
      -c, work_mem=10MB,
      -c, shared_buffers=256MB,
      ]

La commande docker compose --file docker-compose.yml up -d permet la création, ou le lancement, des objets définis dans le fichier docker-compose.yml. L’option -d permet de lancer les conteneurs en arrière-plan.

# Au premier lancement
docker compose --file docker-compose.yml up -d
Creating network "postgresql_net16" with the default driver
Creating pg16 ... done 

# Aux lancements suivants
docker compose --file docker-compose.yml up -d
Starting pg16 ... done

Pour arrêter, il faut utiliser l’option stop :

docker compose --file docker-compose.yml stop
Stopping pg16 ... done

Limites de l’utilisation de PostgreSQL sous docker :

Ne lancez jamais 2 instances de PostgreSQL sous docker sur le même PGDATA ! Les sécurités habituelles de PostgreSQL ne fonctionnent pas et les deux instances écriront toutes les deux dans les fichiers. La corruption est garantie.

En production, si l’utilisation de PostgreSQL sous docker est de nos jours très fréquente, ce n’est pas toujours une bonne idée. Une base de données est l’inverse total d’une machine sans état et jetable, et pour les performances, il vaut mieux en première intention gonfler la base (scale up) que multiplier les instances (scale out), qui sont de toute façon toutes dépendantes de l’instance primaire. Si le choix est fait de fonctionner sous docker, voire Kubernetes, pour des raisons architecturales, la base de données est sans doute le dernier composant à migrer.

De plus, pour les performances, la supervision au niveau système devient très compliquée, et le DBA est encore plus aveugle qu’avec une virtualisation classique. L’ajout d’outillage ou d’extensions non fournies avec PostgreSQL devient un peu plus compliquée (docker stats n’est qu’un bon début).

Installation sous Windows

Un seul installeur graphique disponible, proposé par EnterpriseDB
Ou archive des binaires

Le portage de PostgreSQL sous Windows a justifié à lui seul le passage de la branche 7 à la branche 8 du projet. Le système de fichiers NTFS est obligatoire car, contrairement à la VFAT, il gère les liens symboliques (appelés jonctions sous Windows).

L’installateur n’existe plus qu’en version 64 bits depuis PostgreSQL 11.

Étant donné la quantité de travail nécessaire pour le développement et la maintenance de l’installeur graphique, la communauté a abandonné l’installeur graphique qu’elle a proposé un temps. EntrepriseDB a continué de proposer gratuitement le sien, pour la version communautaire comme pour leur version payante. D’autres installateurs ont été proposés par d’autres éditeurs.

Il contient le serveur PostgreSQL avec les modules contrib ainsi que pgAdmin 4, et aussi un outil appelé StackBuilder permettant d’installer d’autres outils comme des pilotes JDBC, ODBC, C#, ou PostGIS.

Pour installer PostgreSQL sans installateur ni compilation, EBD propose aussi une archive des binaires compilés.

Installeur graphique

Son utilisation est tout à fait classique. Il y a plusieurs écrans de saisie d’informations :

le répertoire d’installation des binaires ;
le choix des outils (copie d’écran ci-dessus), notamment des outils en ligne de commande (à conserver impérativement), des pilotes et de pgAdmin 4 ;
le répertoire des données de la première instance ;
le mot de passe de l’utilisateur postgres ;
le numéro de port ;
la locale par défaut.

Le répertoire d’installation a une valeur par défaut généralement convenable car il n’existe pas vraiment de raison d’installer les binaires PostgreSQL en dehors du répertoire Program Files.

Par contre, le répertoire des données de l’instance PostgreSQL. n’a pas à être dans ce même répertoire Program Files ! Il est souvent modifié pour un autre disque que le disque système.

Le numéro de port est par défaut le 5432, sauf si d’autres instances sont déjà installées. Dans ce cas, l’installeur propose un numéro de port non utilisé.

Le mot de passe est celui de l’utilisateur postgres au sein de PostgreSQL. En cas de mise à jour, il faut saisir l’ancien mot de passe. Le service lui-même et tous ses processus tourneront avec le compte système générique NETWORK SERVICE (Compte de service réseau).

La commande initdb est exécutée pour créer le répertoire des données. Un service est ajouté pour lancer automatiquement le serveur au démarrage de Windows.

Un sous-menu du menu Démarrage contient le nécessaire pour interagir avec le serveur PostgreSQL, comme une icône pour recharger la configuration et surtout pgAdmin 4, qui se lancera dans un navigateur.

L’outil StackBuilder, lancé dans la foulée, permet de télécharger et d’installer d’autres outils : pilotes pour différents langages (Npgsql pour C#, pgJDBC, psqlODBC), PostGIS… installés dans le répertoire de l’utilisateur en cours.

L’installateur peut être utilisé uniquement en ligne de commande (voir les options avec --help).

Cet installeur existe aussi sous macOS. Autant il est préférable de passer par les paquets de sa distribution Linux, autant il est recommandé d’utiliser cet installeur sous macOS.

Industrialisation avec pglift

Déploiement et infrastructure as code :
- ligne de commande
- collections Ansible
Couverture fonctionnelle :
- Sauvegardes avec pgBackRest
- Supervision avec Prometheus
- Administration avec temBoard
- Analyse avec PoWA
- Haute disponibilité avec Patroni
- Intégration système avec systemd ou rsyslog

pglift est un outil permettant de déployer et d’exploiter PostgreSQL à grande échelle. Le projet fournit à la fois une interface en ligne de commande pour gérer le cycle de vie des instance et une collection de modules Ansible pour piloter une infrastructure-as-code dans un contexte de production.

L’élément fondamental de pglift est l’instance. Celle-ci est constituée d’une instance PostgreSQL et inclut des composants satellites, facultatifs, permettant d’exploiter PostgreSQL à grande échelle. Dans sa version 1.0, pglift supporte les composants suivants :

pgBackRest permet de prendre en charge les sauvegardes physiques PITR (Point In Time Recovery) de PostgreSQL.

postgres_exporter est un service de supervision permettant de remonter des informations à l’outil de surveillance Prometheus.

temBoard est une console web de supervision et d’administration dédiée aux instances PostgreSQL.

PoWA est une console web permettant d’analyser l’activité des instances PostgreSQL en direct.

Patroni est un outil permettant de construire un agrégat d’instances PostgreSQL résilient offrant un service de haute disponibilité.

Tous les composants satellites supportés par pglift sont des logiciels libres. Le projet pglift est lui aussi nativement open source, sous licence GPLv3. Son développement se passe en public sur https://gitlab.com/dalibo/pglift/ pour l’API Python et l’interface en ligne de commande et sur https://gitlab.com/dalibo/pglift-ansible/ pour la collection Ansible dalibo.pglift.

Références :

Présentation sur le blog Dalibo (Denis Laxalde)
Documentation

pglift : fichier de configuration

prefix: /srv # fichier /etc/pglift/settings.yaml
postgresql:
  auth:
    host: scram-sha-256
prometheus:
  execpath: /usr/bin/prometheus-postgres-exporter
pgbackrest:
  repository:
    mode: path
    path: /srv/pgsql-backups
powa: {}
systemd: {}
rsyslog: {}

pglift : exemples de commandes

Initialisation

pglift instance create main --pgbackrest-stanza=main

Modification de configuration

pglift pgconf -i main set log_connections=on

Sauvegarde physique

pglift instance backup main

Utilisation des outils de l’instance

pglift instance exec main -- psql
pglift instance exec main -- pgbackrest info

Interface impérative en ligne de commande :

La commande suivante permet la création d’une instance pglift :

$ pglift instance create main --pgbackrest-stanza=main
INFO     initializing PostgreSQL
INFO     configuring PostgreSQL authentication
INFO     configuring PostgreSQL
INFO     starting PostgreSQL 16-main
INFO     creating role 'powa'
INFO     creating role 'prometheus'
INFO     creating role 'backup'
INFO     altering role 'backup'
INFO     creating 'powa' database in 16/main
INFO     creating extension 'btree_gist' in database powa
INFO     creating extension 'pg_qualstats' in database powa
INFO     creating extension 'pg_stat_statements' in database powa
INFO     creating extension 'pg_stat_kcache' in database powa
INFO     creating extension 'powa' in database powa
INFO     configuring Prometheus postgres_exporter 16-main
INFO     configuring pgBackRest stanza 'main' for
         pg1-path=/srv/pgsql/16/main/data
INFO     creating pgBackRest stanza main
INFO     starting Prometheus postgres_exporter 16-main

L’instance pglift inclut l’instance PostgreSQL ainsi que l’ensemble des modules définis dans le fichier de configuration settings.yaml. pglift gère aussi l’intégration au système avec systemd ou rsyslog comme dans notre exemple. Tout ceci fonctionne sans privilège root pour une meilleure séparation des responsabilités et une meilleure sécurité.

pglift permet de récupérer l’état d’une instance à un moment donné :

$ pglift instance get main -o json
{
  "name": "main",
  "version": "16",
  "port": 5432,
  "settings": {
    "unix_socket_directories": "/run/user/1000/pglift/postgresql",
    "shared_buffers": "1 GB",
    "wal_level": "replica",
    "archive_mode": true,
    "archive_command": "/usr/bin/pgbackrest --config-path=/etc/pgbackrest \
    --stanza=main --pg1-path=/srv/pgsql/16/main/data archive-push %p",
    "effective_cache_size": "4 GB",
    "log_destination": "syslog",
    "logging_collector": true,
    "log_directory": "/var/log/postgresql",
    "log_filename": "16-main-%Y-%m-%d_%H%M%S.log",
    "syslog_ident": "postgresql-16-main",
    "cluster_name": "main",
    "lc_messages": "C",
    "lc_monetary": "C",
    "lc_numeric": "C",
    "lc_time": "C",
    "shared_preload_libraries": "pg_qualstats, pg_stat_statements, pg_stat_kcache"
  },
  "data_checksums": false,
  "locale": "C",
  "encoding": "UTF8",
  "standby": null,
  "state": "started",
  "pending_restart": false,
  "wal_directory": "/srv/pgsql/16/main/wal",
  "prometheus": {
    "port": 9187
  },
  "data_directory": "/srv/pgsql/16/main/data",
  "powa": {},
  "pgbackrest": {
    "stanza": "main"
  }
}

ou de modifier l’instance :

# activation du paramètres log_connections
$ pglift pgconf -i main set log_connections=on
INFO     configuring PostgreSQL
INFO     instance 16/main needs reload due to parameter changes: log_connections
INFO     reloading PostgreSQL configuration for 16-main
log_connections: None -> True
# changement du port prometheus
$ pglift instance alter main --prometheus-port 8188
INFO     configuring PostgreSQL
INFO     reconfiguring Prometheus postgres_exporter 16-main
INFO     instance 16/main needs reload due to parameter changes: log_connections
INFO     reloading PostgreSQL configuration for 16-main
INFO     starting Prometheus postgres_exporter 16-main
$ pglift instance get main # vérification
 name  version  port  data_checksums  locale  encoding  pending_restart  prometheus  pgbackrest
 main  16       5432  False           C       UTF8      False            port: 8188  stanza: main

Les instances et objets PostgreSQL peuvent être manipulés à l’aide des outils natifs de PostgreSQL depuis la ligne de commande :

$ pglift instance exec main -- pgbench -i bench
creating tables...
generating data (client-side)...
100000 of 100000 tuples (100%) done (elapsed 0.06 s, remaining 0.00 s)
vacuuming...
creating primary keys...
done in 0.18 s (drop tables 0.00 s, create tables 0.01 s, ... vacuum 0.04 s, primary keys 0.05 s).
$ pglift instance exec main -- pgbench bench
pgbench (16.0 (Debian 16.0-1.pgdg120+1))
starting vacuum...end.
transaction type: <builtin: TPC-B (sort of)>
scaling factor: 1
query mode: simple
number of clients: 1
number of threads: 1
maximum number of tries: 1
number of transactions per client: 10
number of transactions actually processed: 10/10
number of failed transactions: 0 (0.000%)
latency average = 1.669 ms
initial connection time = 4.544 ms
tps = 599.125277 (without initial connection time)

Ceci s’applique aussi à des outils tiers, par exemple avec pgBackRest :

$ pglift instance exec main -- pgbackrest info
stanza: main
    status: ok
    cipher: none

    db (current)
        wal archive min/max (16): 000000010000000000000001/000000010000000000000007

        full backup: 20231016-092726F
            timestamp start/stop: 2023-10-16 09:27:26+02 / 2023-10-16 09:27:31+02
            wal start/stop: 000000010000000000000004 / 000000010000000000000004
            database size: 32.0MB, database backup size: 32.0MB
            repo1: backup set size: 4.2MB, backup size: 4.2MB

        diff backup: 20231016-092726F_20231016-092821D
            timestamp start/stop: 2023-10-16 09:28:21+02 / 2023-10-16 09:28:24+02
            wal start/stop: 000000010000000000000007 / 000000010000000000000007
            database size: 54.5MB, database backup size: 22.6MB
            repo1: backup set size: 6MB, backup size: 1.8MB
            backup reference list: 20231016-092726F

Le tutoriel de la ligne de commande de la documentation recense tous les exemples d’utilisation des commandes usuelles de pglift.

Interface déclarative avec Ansible :

pglift comporte une collection de modules Ansible, sous l’espace de noms dalibo.pglift.Voici un exemple de playbook illustrant ses capacités :

- name: Set up database instances
hosts: dbserver
tasks:
  - name: main instance
    dalibo.pglift.instance:
      name: main
      state: started
      port: 5444
      settings:
        max_connections: 100
        shared_buffers: 1GB
        shared_preload_libraries: 'pg_stat_statements, passwordcheck'
      surole_password: ''
      pgbackrest:
        stanza: main
        password: ''
      prometheus:
        password: ''
        port: 9186
      roles:
        - name: admin
          login: true
          password: ''
          connection_limit: 10
          validity: '2025-01-01T00:00'
          in_roles:
            - pg_read_all_stats
            - pg_signal_backend
      databases:
        - name: main
          owner: admin
          settings:
            work_mem: 3MB
          extensions:
            - name: unaccent
              schema: public

Le module dalibo.pglift.instance permet de gérer l’instance, et les objets reliés comme des rôles ou des bases de données. Les données sensibles peuvent être prises en charge par Ansible vault. Les modules Ansible permettent un contrôle plus important que la ligne de commandes, grâce aux champs imbriqués, pouvant inclure la configuration de l’instance, des bases de données, des extensions, etc.

Comme tout module Ansible en général, cette interface est complètement déclarative, idempotente et sans état. Ces modules fonctionnent avec d’autres modules Ansible, tels que community.postgresql. Le tutoriel Ansible de la documentation recense davantage d’exemples d’utilisation.

Premiers réglages

Sécurité
Configuration minimale
Démarrage
Test de connexion

Sécurité

Politique d’accès :
- pour l’utilisateur postgres système
- pour le rôle postgres
Règles d’accès à l’instance dans pg_hba.conf

Selon l’environnement et la politique de sécurité interne à l’entreprise, il faut potentiellement initialiser un mot de passe pour l’utilisateur système postgres :

$ passwd postgres

Sans mot de passe, il faudra passer par un système comme sudo pour pouvoir exécuter des commandes en tant qu’utilisateur postgres, ce qui sera nécessaire au moins au début.

Le fait de savoir qu’un utilisateur existe sur un serveur permet à un utilisateur hostile de tenter de forcer une connexion par force brute. Par exemple, ce billet de blog, montre que l’utilisateur postgres est dans le top 10 des logins attaqués.

La meilleure solution pour éviter ce type d’attaque est de ne pas définir de mot de passe pour l’utilisateur OS postgres et de se connecter uniquement par des échanges de clés SSH.

Il est conseillé de ne fixer aucun mot de passe pour l’utilisateur système. Il en va de même pour le rôle postgres dans l’instance. Une fois connecté au système, nous pourrons utiliser le mode d’authentification local peer pour nous connecter au rôle postgres. Ce mode permet de limiter la surface d’attaque sur son instance.

En cas de besoin d’accès distant en mode superutilisateur, il sera possible de créer des rôles supplémentaires avec des droits superutilisateur. Ces noms ne doivent pas être facile à deviner par de potentiels attaquants. Il faut donc éviter les rôles admin ou root.

Si vous avez besoin de créer des mots de passe, ils doivent bien sûr être longs et complexes (par exemple en les générant avec les utilitaires pwgen ou apg).

Si vous avez utilisé l’installeur proposé par EnterpriseDB, l’utilisateur système et le rôle PostgreSQL ont déjà un mot de passe, celui demandé par l’installeur. Il n’est donc pas nécessaire de leur en configurer un autre.

Enfin, il est important de vérifier les règles d’accès au serveur contenues dans le fichier pg_hba.conf. Ces règles définissent les accès à l’instance en se basant sur plusieurs paramètres : utilisation du réseau ou du socket fichier, en SSL ou non, depuis quel réseau, en utilisant quel rôle, pour quelle base de données et avec quelle méthode d’authentification.

Configuration minimale

Fichier postgresql.conf
Configuration du moteur
Plus de 300 paramètres
Quelques paramètres essentiels

Précédence des paramètres

Configuration des connexions : accès au serveur

listen_addresses = '*' (systématique)
port = 5432
password_encryption = scram-sha-256 (v10+)

Ouvrir les accès :

Par défaut, une instance PostgreSQL n’écoute que sur l’interface de boucle locale (localhost) et pas sur les autres interfaces réseaux. Pour autoriser les connexions externes à PostgreSQL, il faut modifier le paramètre listen_addresses, en général ainsi :

listen_addresses = '*'

La valeur * est un joker indiquant que PostgreSQL doit écouter sur toutes les interfaces réseaux disponibles au moment où il est lancé. Il est aussi possible d’indiquer les interfaces, une à une, en les séparant avec des virgules. Cette méthode est intéressante lorsqu’on veut éviter que l’instance écoute sur une interface donnée. Par prudence il est possible de se limiter aux interfaces destinées à être utilisées :

listen_addresses = 'localhost, 10.1.123.123'

La restriction par listen_addresses est un premier niveau de sécurité. Elle est complémentaire de la méthode plus fine par pg_hba.conf, par les IP clientes, utilisateur et base, qu’il faudra de toute façon déployer. De plus, modifier listen_addresses impose de redémarrer l’instance.

Port :

Le port par défaut des connexions TCP/IP est le 5432. C’est la valeur traditionnelle et connue de tous les outils courants.

La modifier n’a d’intérêt que si vous voulez exécuter plusieurs instances PostgreSQL sur le même serveur (physique ou virtuel). En effet, plusieurs instances sur une même machine ne peuvent pas écouter sur le même couple adresse IP et port.

Une instance PostgreSQL n’écoute jamais que sur ce seul port, et tous les clients se connectent dessus. Il n’existe pas de notion de listener ou d’outil de redirection comme sur d’autres bases de données concurrentes, du moins sans outil supplémentaire (par exemple le pooler pgBouncer).

S’il y a plusieurs instances dans une même machine, elles devront posséder chacune un couple adresse IP/port unique. En pratique, il vaut mieux attribuer un port par instance. Bien sûr, PostgreSQL refusera de démarrer s’il voit que le port est déjà occupé.

Ne confondez pas la connexion à localhost (soit ::1 en IPv6 ou 127.0.0.1 en IPv4), qui utilise les ports TCP/IP, et la connexion dite local, passant par les sockets de l’OS (par défaut /var/run/postgresql/.s.PGSQL.5432 sur les distributions les plus courantes). La distinction est importante dans pg_hba.conf notamment.

Chiffrage des mots de passe :

À partir de la version 10 et avant la version 14, le paramètre password_encryption est à modifier dès l’installation. Il définit l’algorithme de chiffrement utilisé pour le stockage des mots de passe. La valeur scram-sha-256 permettra d’utiliser la nouvelle norme, plus sécurisée que l’ancien md5. Ce n’est plus nécessaire à partir de la version 14 car c’est la valeur par défaut. Avant toute modification, vérifiez quand même que vos outils clients sont compatibles. Au besoin, vous pouvez revenir à md5 pour un utilisateur donné.

Configuration du nombre de connexions

max_connections = 100
1 connexion = 1 processus serveur
Compromis entre
- CPU / nombre requêtes actives / RAM / complexité
Danger si trop haut !
- performances (même avec des connexions inactives)
- risque de saturation
Possibilité de réserver quelques connexions pour l’administration

Le nombre de connexions simultanées est limité par le paramètre max_connections. Dès que ce nombre est atteint, les connexions suivantes sont refusées avec un message d’erreur, et ce jusqu’à ce qu’un utilisateur connecté se déconnecte.

max_connections vaut par défaut 100, et c’est généralement suffisant en première intention.

Noter qu’il existe un paramètre superuser_reserved_connections (à 3 par défaut) qui réserve quelques connexions au superutilisateur pour qu’il puisse se connecter malgré une saturation. Depuis PostgreSQL 16, il existe un autre paramètre nommé reserved_connections, (à 0 par défaut) pour réserver quelques connexions aux utilisateurs à qui l’on aura attribué un rôle spécifique, nommé pg_use_reserved_connections. Ce peut être utile pour des utilisateurs non applicatifs (supervision et sauvegarde notamment) à qui l’on ne veut ou peut pas donner le rôle SUPERUSER.

Il peut être intéressant de diminuer max_connections pour interdire d’avoir trop de connexions actives. Cela permet de soulager les entrées-sorties, ou de monter work_mem (la mémoire de tri). À l’inverse, il est possible d’augmenter max_connections pour qu’un plus grand nombre d’utilisateurs ou d’applications puisse se connecter en même temps.

Au niveau mémoire, un processus consomme par défaut 2 Mo de mémoire vive. Cette consommation peut augmenter suivant son activité.

Il faut surtout savoir qu’à chaque connexion se voit associée un processus sur le serveur, processus qui n’est vraiment actif qu’à l’exécution d’une requête. Il s’agit donc d’arbitrer entre :

le nombre de requêtes à exécuter à un instant T ;
le nombre de CPU disponibles ;
la complexité et la longueur des requêtes ;
et même le nombre de processus que peut gérer l’OS.

L’établissement a un certain coût également. Il faut éviter qu’une application se connecte et se déconnecte sans cesse.

Il ne sert à rien d’autoriser des milliers de connexions s’il n’y a que quelques processeurs, ou si les requêtes sont lourdes. Si le nombre de requêtes réellement actives augmente fortement, le serveur peut s’effondrer. Restreindre les connexions permet de préserver le serveur, même si certaines connexions sont refusées.

Le paramétrage est compliqué par le fait qu’une même requête peut mobiliser plusieurs processeurs si elle est parallélisée. Certaines requêtes seront limitées par le CPU, d’autres par la bande passante des disques.

Enfin, même si une connexion inactive ne consomme pas de CPU et peu de RAM, elle a tout de même un impact. En effet, une connexion active va générer assez fréquemment ce qu’on appelle un snapshot (ou une image) de l’état des transactions de la base. La durée de création de ce snapshot dépend principalement du nombre de connexions, actives ou non, sur le serveur. Donc une connexion active consommera plus de CPU s’il y a 399 autres connexions, actives ou non, que s’il y a 9 connexions, actives ou non. Ce comportement est partiellement corrigé avec la version 14. Mais il vaut mieux éviter d’avoir des milliers de connexions ouvertes « au cas où ».

Intercaler un « pooler » comme pgBouncer entre les clients et l’instance peut se justifier dans certains cas :

connexions/déconnexions très fréquentes ;
centaines, voire milliers, de connexions généralement inactives ;
limitation du nombre de connexions actives avec mise en attente au niveau du pooler (sans erreur).

Configuration de la mémoire partagée

shared_buffers = (?)GB
- 25 % de la RAM généralement
- max 40 %
- complémentaire du cache OS

Shared buffers :

Chaque fois que PostgreSQL a besoin de lire ou d’écrire des données, il les charge d’abord dans son cache interne. Ce cache ne sert qu’à ça : stocker des blocs disques qui sont accessibles à tous les processus PostgreSQL, ce qui permet d’éviter de trop fréquents accès disques car ces accès sont lents. La taille de ce cache dépend d’un paramètre appelé shared_buffers.

Pour dimensionner shared_buffers sur un serveur dédié à PostgreSQL, la documentation officielle donne 25 % de la mémoire vive totale comme un bon point de départ, et déconseille de dépasser 40 %, car le cache du système d’exploitation est aussi utilisé.

Sur une machine dédiée de 32 Go de RAM, cela donne donc :

shared_buffers = 8GB

Le défaut de 128 Mo n’est donc pas adapté à un serveur sur une machine récente.

Suivant les cas, une valeur inférieure ou supérieure à 25 % sera encore meilleure pour les performances, mais il faudra tester avec votre charge (en lecture, en écriture, et avec le bon nombre de clients).

Le cache système limite la plupart du temps l’impact d’un mauvais paramétrage de shared_buffers, et il est moins grave de sous-dimensionner un peu shared_buffers que de le sur-dimensionner.

Attention : une valeur élevée de shared_buffers (au-delà de 8 Go) nécessite de paramétrer finement le système d’exploitation (Huge Pages notamment) et d’autres paramètres liés aux journaux et checkpoints comme max_wal_size. Il faut aussi s’assurer qu’il restera de la mémoire pour le reste des opérations (tri…) et donc adapter work_mem.

Modifier shared_buffers impose de redémarrer l’instance.

Configuration : mémoire des processus

work_mem
- par processus, voire nœud
- valeur très dépendante de la charge et des requêtes
- fichiers temporaires vs saturation RAM
× hash_mem_multiplier
maintenance_work_mem
Pas de limite stricte à la consommation mémoire des sessions
- Augmenter prudemment & superviser

Les processus de PostgreSQL ont accès à la mémoire partagée, définie principalement par shared_buffers, mais ils ont aussi leur mémoire propre. Cette mémoire n’est utilisable que par le processus l’ayant allouée.

Le paramètre le plus important est work_mem, qui définit la taille maximale de la mémoire de travail d’un ORDER BY, de certaines jointures, pour la déduplication… que peut utiliser un processus sur un nœud de requête, principalement lors d’opérations de tri ou regroupement.
Autre paramètre capital, maintenance_work_mem qui est la mémoire utilisable pour les opérations de maintenance lourdes : VACUUM, CREATE INDEX, REINDEX, ajouts de clé étrangère…

Cette mémoire liée au processus est rendue immédiatement après la fin de l’ordre concerné.

Il existe aussi logical_decoding_work_mem (défaut : 64 Mo), utilisable pour chacun des flux de réplication logique (s’il y en a, ils sont rarement nombreux).

Opérations de maintenance & maintenance_work_mem :

maintenance_work_mem peut être monté à 256 Mo à 1 Go sur les machines récentes, car il concerne des opérations lourdes. Leurs consommations de RAM s’additionnent, mais en pratique ces opérations sont rarement exécutées plusieurs fois simultanément.

Monter au-delà de 1 Go n’a d’intérêt que pour la création ou la réindexation de très gros index.

Paramétrage de work_mem :

Pour work_mem, c’est beaucoup plus compliqué.

Si work_mem est trop bas, beaucoup d’opérations de tri, y compris nombre de jointures, ne s’effectueront pas en RAM. Par exemple, si une jointure par hachage impose d’utiliser 100 Mo en mémoire, mais que work_mem vaut 10 Mo, PostgreSQL écrira des dizaines de Mo sur disque à chaque appel de la jointure. Si, par contre, le paramètre work_mem vaut 120 Mo, aucune écriture n’aura lieu sur disque, ce qui accélérera forcément la requête.

Trop de fichiers temporaires peuvent ralentir les opérations, voire saturer le disque. Un work_mem trop bas peut aussi contraindre le planificateur à choisir des plans d’exécution moins optimaux.

Par contre, si work_mem est trop haut, et que trop de requêtes le consomment simultanément, le danger est de saturer la RAM. Il n’existe en effet pas de limite à la consommation des sessions de PostgreSQL, ni globalement ni par session !

Or le paramétrage de l’overcommit sous Linux est par défaut très permissif, le noyau ne bloquera rien. La première conséquence de la saturation de mémoire est l’assèchement du cache système (complémentaire de celui de PostgreSQL), et la dégradation des performances. Puis le système va se mettre à swapper, avec à la clé un ralentissement général et durable. Enfin le noyau, à court de mémoire, peut être amené à tuer un processus de PostgreSQL. Cela mène à l’arrêt de l’instance, ou plus fréquemment à son redémarrage brutal avec coupure de toutes les connexions et requêtes en cours.

Toutefois, si l’administrateur paramètre correctement l’overcommit, Linux refusera d’allouer la RAM et la requête tombera en erreur, mais le cache système sera préservé, et PostgreSQL ne tombera pas.

Suivant la complexité des requêtes, il est possible qu’un processus utilise plusieurs fois work_mem (par exemple si une requête fait une jointure et un tri, ou qu’un nœud est parallélisé). À l’inverse, beaucoup de requêtes ne nécessitent aucune mémoire de travail.

La valeur de work_mem dépend donc beaucoup de la mémoire disponible, des requêtes et du nombre de connexions actives.

Si le nombre de requêtes simultanées est important, work_mem devra être faible. Avec peu de requêtes simultanées, work_mem pourra être augmenté sans risque.

Il n’y a pas de formule de calcul miracle. Une première estimation courante, bien que très conservatrice, peut être :

work_mem = mémoire / max_connections

On obtient alors, sur un serveur dédié avec 16 Go de RAM et 200 connexions autorisées :

work_mem = 80MB

Mais max_connections est fréquemment surdimensionné, et beaucoup de sessions sont inactives. work_mem est alors sous-dimensionné.

Plus finement, Christophe Pettus propose en première intention :

work_mem = 4 × mémoire libre / max_connections

Soit, pour une machine dédiée avec 16 Go de RAM, donc 4 Go de shared buffers, et 200 connections :

work_mem = 240MB

Dans l’idéal, si l’on a le temps pour une étude, on montera work_mem jusqu’à voir disparaître l’essentiel des fichiers temporaires dans les traces, tout en restant loin de saturer la RAM lors des pics de charge.

En pratique, le défaut de 4 Mo est très conservateur, souvent insuffisant. Généralement, la valeur varie entre 10 et 100 Mo. Au-delà de 100 Mo, il y a souvent un problème ailleurs : des tris sur de trop gros volumes de données, une mémoire insuffisante, un manque d’index (utilisés pour les tris), etc. Des valeurs vraiment grandes ne sont valables que sur des systèmes d’infocentre.

Augmenter globalement la valeur du work_mem peut parfois mener à une consommation excessive de mémoire. Il est possible de ne la modifier que le temps d’une session pour les besoins d’une requête ou d’un traitement particulier :

SET work_mem TO '30MB' ;

hash_mem_multiplier :

À partir de PostgreSQL 13, un paramètre multiplicateur peut s’appliquer à certaines opérations particulières (le hachage, lors de jointures ou agrégations). Nommé hash_mem_multiplier, il vaut 1 par défaut en versions 13 et 14, et 2 à partir de la 15. hash_mem_multiplier permet de donner plus de RAM à ces opérations sans augmenter globalement work_mem.

Il existe d’autres paramètres influant sur les besoins en mémoires, moins importants pour une première approche.

Configuration des journaux de transactions 1/2

fsync = on (si vous tenez à vos données)

À chaque fois qu’une transaction est validée (COMMIT), PostgreSQL écrit les modifications qu’elle a générées dans les journaux de transactions.

Afin de garantir la durabilité, PostgreSQL effectue des écritures synchrones des journaux de transaction, donc une écriture physique des données sur le disque. Cela a un coût important sur les performances en écritures s’il y a de nombreuses transactions mais c’est le prix de la sécurité.

Le paramètre fsync permet de désactiver l’envoi de l’ordre de synchronisation au système d’exploitation. Ce paramètre doit rester à on en production. Dans le cas contraire, un arrêt brutal de la machine peut mener à la perte des journaux non encore enregistrés et à la corruption de l’instance. D’autres paramètres et techniques existent pour gagner en performance (et notamment si certaines données peuvent être perdues) sans pour autant risquer de corrompre l’instance.

Configuration des journaux de transactions 2/2

Une écriture peut être soit synchrone soit asynchrone. Pour comprendre ce mécanisme, nous allons simplifier le cheminement de l’écriture d’un bloc :

Dans le cas d’une écriture asynchrone : Un processus qui modifie un fichier écrit en fait d’abord dans le cache du système de fichiers du système d’exploitation (OS), cache situé en RAM (mémoire volatile). L’OS confirme tout de suite au processus que l’écriture a été réalisée pour lui rendre la main au plus vite : il y a donc un gain en performance important. Cependant, le bloc ne sera écrit sur disque que plus tard afin notamment de grouper les demandes d’écritures des autres processus, et de réduire les déplacements des têtes de lecture/écriture des disques, qui sont des opérations coûteuses en temps. Entre la confirmation de l’écriture et l’écriture réelle sur les disques, il peut se passer un certain délai : si une panne survient durant celui-ci, les données soi-disant écrites seront perdues, car pas encore physiquement sur le disque.
Dans le cas d’une écriture synchrone : Un processus écrit dans le cache du système d’exploitation, puis demande explicitement à l’OS d’effectuer la synchronisation (écriture physique) sur disque. Les blocs sont donc écrits sur les disques immédiatement et le processus n’a la confirmation de l’écriture qu’une fois cela fait. Il attendra donc pendant la durée de cette opération, mais il aura la garantie que la donnée est bien présente physiquement sur les disques. Cette synchronisation est très coûteuse et lente (encore plus avec un disque dur classique et ses têtes de disques à déplacer).

Un phénomène équivalent peut se produire à nouveau au niveau matériel (hors du contrôle de l’OS) : pour gagner en performance, les constructeurs ont rajouté un système de cache au sein des cartes RAID. L’OS (et donc le processus qui écrit) a donc confirmation de l’écriture dès que la donnée est présente dans ce cache, alors qu’elle n’est pas encore écrite sur disque. Afin d’éviter la perte de donnée en cas de panne électrique, ce cache est secouru par une batterie qui laissera le temps d’écrire le contenu du cache. Vérifiez qu’elle est bien présente sur vos disques et vos cartes contrôleur RAID.

Configuration des traces

Selon système/distribution :
- log_destination
- logging_collector
- emplacement et nom différent pour postgresql-????.log
log_line_prefix à compléter :
- log_line_prefix = '%t [%p]: user=%u,db=%d,app=%a,client=%h '
lc_messages = C (anglais)

PostgreSQL dispose de plusieurs moyens pour enregistrer les traces : soit il les envoie sur la sortie des erreurs (stderr, csvlog et jsonlog), soit il les envoie à syslog (syslog, seulement sous Unix), soit il les envoie au journal des événements (eventlog, sous Windows uniquement). Dans le cas où les traces sont envoyées sur la sortie des erreurs, il peut récupérer les messages via un démon appelé logger process qui va enregistrer les messages dans des fichiers. Ce démon s’active en configurant le paramètre logging_collector à on.

Tout cela est configuré par défaut différemment selon le système et la distribution. Red Hat active logging_collector et PostgreSQL dépose ses traces dans des fichiers journaliers $PGDATA/log/postgresql-<jour de la semaine>.log. Debian utilise stderr sans autre paramétrage et c’est le système qui dépose les traces dans /var/log/postgresql/postgresql-VERSION-nominstance.log. Les deux variantes fonctionnent. En fonction des habitudes et contraintes locales, il est possible de préférer et d’activer l’une ou l’autre.

L’entête de chaque ligne des traces doit contenir au moins la date et l’heure exacte (%t ou %m suivant la précision désirée) : des traces sans date et heure ne servent à rien. Des entêtes complets sont suggérés par la documentation de l’analyseur de log pgBadger :

log_line_prefix = '%t [%p]: [%l-1] db=%d,user=%u,app=%a,client=%h '

Beaucoup d’utilisateurs français récupèrent les traces de PostgreSQL en français. Bien que cela semble une bonne idée au départ, cela se révèle être souvent un problème. Non pas à cause de la qualité de la traduction, mais plutôt parce que les outils de traitement des traces fonctionnent uniquement avec des traces en anglais. Même un outil comme pgBadger, pourtant écrit par un Français, ne sait pas interpréter des traces en français. De plus, la moindre recherche sur Internet ramènera plus de liens si le message est en anglais. Positionnez donc lc_messages à C.

Configuration des tâches de fond

Laisser ces deux paramètres à on :

autovacuum
track_counts

Se faciliter la vie

Création automatique de configuration
- pgtune et https://pgtune.leopard.in.ua/
- http://pgconfigurator.cybertec.at/
Documentation et analyse de configuration
- https://postgresqlco.nf

pgtune existe en plusieurs versions. La version en ligne de commande va détecter automatiquement le nombre de CPU et la quantité de RAM, alors que la version web nécessitera que ces informations soient saisies. Suivant le type d’utilisation, pgtune proposera une configuration adaptée. Cette configuration n’est évidemment pas forcément optimale par rapport à vos applications, tout simplement parce qu’il ne connaît que les ressources et le type d’utilisation, mais c’est généralement un bon point de départ.

pgconfigurator est un outil plus récent, un peu plus graphique, mais il remplit exactement le même but que pgtune.

Enfin, le site postgresql.co.nf est un peu particulier. C’est en quelque sorte une encyclopédie sur les paramètres de PostgreSQL, mais il est aussi possible de lui faire analyser une configuration. Après analyse, des informations supplémentaires seront affichées pour améliorer cette configuration, que ce soit pour la stabilité du serveur comme pour ses performances.

Mise à jour

Recommandations
Mise à jour mineure
Mise à jour majeure

Recommandations

Les Release Notes
Intégrité des données
Bien redémarrer le serveur !

Chaque nouvelle version de PostgreSQL est accompagnée d’une note expliquant les améliorations, les corrections et les innovations apportées par cette version, qu’elle soit majeure ou mineure. Ces notes contiennent toujours une section dédiée aux mises à jour dans laquelle se trouvent des conseils essentiels.

Les Releases Notes sont présentes dans l’annexe E de la documentation officielle.

Les données de votre instance PostgreSQL sont toujours compatibles d’une version mineure à l’autre. Ainsi, les mises à jour vers une version mineure supérieure peuvent se faire sans migration de données, sauf cas exceptionnel qui serait alors précisé dans les notes de version. Par exemple, de la 15.3 à la 15.4, il a été recommandé de reconstruire les index de type BRIN pour prendre en compte une correction de bug les concernant. Autre exemple : à partir de la 10.3, pg_dump a imposé des noms d’objets qualifiés pour des raisons de sécurité, ce qui a posé problème pour certains réimports.

Pensez éventuellement à faire une sauvegarde préalable par sécurité.

À contrario, si la mise à jour consiste en un changement de version majeure (par exemple, de la 11 à la 16), il est nécessaire de s’assurer que les données seront transférées correctement sans incompatibilité. Là encore, il est important de lire les Releases Notes avant la mise à jour.

Le site why-upgrade, basé sur les release notes, permet de compiler les différences entre plusieurs versions de PostgreSQL.

Dans tous les cas, pensez à bien redémarrer le serveur. Mettre à jour les binaires ne suffit pas.

Mise à jour mineure

Méthode
- arrêter PostgreSQL
- mettre à jour les binaires
- redémarrer PostgreSQL
Pas besoin de s’occuper des données, sauf cas exceptionnel
- bien lire les Release Notes pour s’en assurer

Faire une mise à jour mineure est simple et rapide.

La première action est de lire les Release Notes pour s’assurer qu’il n’y a pas à se préoccuper des données. C’est généralement le cas mais il est préférable de s’en assurer avant qu’il ne soit trop tard.

La deuxième action est de faire la mise à jour. Tout dépend de la façon dont PostgreSQL a été installé :

par compilation, il suffit de remplacer les anciens binaires par les nouveaux ;
par paquets précompilés, il suffit d’utiliser le système de paquets (apt sur Debian et affiliés, yum ou dnf sur Red Hat et affiliés) ;
par l’installeur graphique, en le ré-exécutant.

Ceci fait, un redémarrage du serveur est nécessaire. Il est intéressant de noter que les paquets Debian s’occupent directement de cette opération. Il n’est donc pas nécessaire de le refaire.

Mise à jour majeure

Bien lire les Release Notes
Bien tester l’application avec la nouvelle version
- rechercher les régressions en terme de fonctionnalités et de performances
- penser aux extensions et aux outils
Pour mettre à jour
- mise à jour des binaires
- et mise à jour/traitement des fichiers de données
3 méthodes
- dump/restore
- réplication logique
- pg_upgrade

Faire une mise à jour majeure est une opération complexe à préparer prudemment.

La première action là-aussi est de lire les Release Notes pour bien prendre en compte les régressions potentielles en terme de fonctionnalités et/ou de performances. Cela n’arrive presque jamais mais c’est possible malgré toutes les précautions mises en place.

La deuxième action est de mettre en place un serveur de tests où se trouve la nouvelle version de PostgreSQL avec les données de production. Ce serveur sert à tester PostgreSQL mais aussi, et même surtout, l’application. Le but est de vérifier encore une fois les régressions possibles.

N’oubliez pas de tester les extensions non officielles, voire développées en interne, que vous avez installées. Elles sont souvent moins bien testées.

N’oubliez pas non plus de tester les outils d’administration, de monitoring, de modélisation. Ils nécessitent souvent une mise à jour pour être compatibles avec la nouvelle version installée.

Une fois que les tests sont concluants, arrive le moment de la mise en production. C’est une étape qui peut être longue car les fichiers de données doivent être traités. Il existe plusieurs méthodes que nous détaillerons après.

Mise à jour majeure par dump/restore

Méthode historique
Simple et sans risque
- mais d’autant plus longue que le volume de données est important
Outils :
- pg_dumpall -g puis pg_dump
- psql puis pg_restore

Il s’agit de la méthode la plus ancienne et la plus sûre. L’idée est de sauvegarder l’ancienne version avec l’outil de sauvegarde de la nouvelle version. pg_dumpall peut suffire, mais pg_dump est malgré tout recommandé.

Le problème de lenteur vient surtout de la restauration. pg_restore est un outil assez lent pour des volumétries importantes. Il convient pour des volumes de données peu conséquents (au plus une centaine de Go), au cas où l’on est patient, ou si les autres méthodes ne sont pas possibles.

Il est cependant possible d’accélérer la restauration grâce à la parallélisation (option --jobs). Ce n’est possible que si la sauvegarde a été faite avec pg_dump -Fd ou -Fc. Il est à noter que cette sauvegarde peut elle aussi être parallélisée (option --jobs là encore).

Il existe un piège peu connu lié à toute migration logique d’une grande base : le gel massif des lignes. Pour des raisons techniques de recyclage des numéros de transaction, PostgreSQL doit « geler » les lignes anciennes et jamais modifiées, ce qui implique de réécrire le bloc. Or, toutes les lignes insérées par une migration ont le même « âge ». Si elles ne sont pas modifiées, ces lignes risquent d’être toutes gelées et réécrites en même temps : ce peut être très brutal en terme de saturation disque, de journaux générés, etc. si la base est grosse. Le délai avant le déclenchement du gel automatique dépend de la consommation des numéros de transaction sur l’instance migrée, et varie de quelques semaines à des années.

Des ordres VACUUM FREEZE sur les plus grosses tables à des moments calmes permettent d’étaler ces écritures. Si ces ordre sont interrompus, l’essentiel de qu’il a pu geler ne sera plus à re-geler plus tard.

Pour les détails, voir https://dali.bo/m4_html#le-wraparound-1 et https://dali.bo/m5_html#paramétrage-du-freeze-1.

Mise à jour majeure par réplication logique

Possible entre versions 10 et supérieures
Bascule très rapide
Et retour possible

La réplication logique rend possible une migration entre deux instances de version majeure différente avec une indisponibilité très courte. Le principe est de répliquer une base à l’identique vers une instance de version plus récente, alors que la production tourne.

La réplication logique n’est disponible en natif qu’à partir de PostgreSQL version 10, la base à migrer doit donc être en version 10 ou supérieure. (Autrefois, on utilisait des outils de réplication par triggers, plus complexes à manier.) Des clés primaires sur chaque table sont très fortement conseillées, mais pas forcément obligatoires.

L’idée est d’installer la nouvelle version de PostgreSQL normalement, sur le même serveur ou sur un autre serveur. On déclare la réplication de l’ancienne instance vers la nouvelle. Les utilisateurs peuvent continuer à travailler pendant le transfert initial des données. Ils verront au pire une baisse de performances, due à la lecture et à l’envoi des données vers le nouveau serveur. Une fois le transfert initial réalisé, les données modifiées entre-temps sont transférées vers le nouveau serveur. Toute cette opération peut s’étaler sur plusieurs jours.

Une fois les deux serveurs synchronisés, il ne reste plus qu’à déclencher un switchover (bascule) ; puis d’attendre que les dernières données soient répliquées, ce qui peut être très rapide ; et enfin de connecter les applications au nouveau serveur. La réplication peut alors être inversée pour garder l’ancienne production synchrone, permettant de rebasculer dessus en cas de problème sans perdre les données modifiées depuis la bascule. Une fois acté que le nouveau serveur donne pleine satisfaction, il suffit de débrancher la réplication logique des deux côtés.

Pour les grosses bases, il existe le même danger d’un gel brutal des lignes comme avec pg_restore.

Mise à jour majeure par pg_upgrade

pg_upgrade : fourni avec PostgreSQL
Prérequis : pas de changement de format des fichiers entre versions
Nécessite les deux versions sur le même serveur
Support des serveurs PostgreSQL à migrer :
- version minimale 9.2 pour pg_upgrade v15
- version minimale 8.4 sinon

pg_upgrade est certainement l’outil le plus rapide pour une mise à jour majeure.

Il profite du fait que les formats des fichiers de données n’évolue pas, ou de manière rétrocompatible, entre deux versions majeures. Il n’est donc pas nécessaire de tout réécrire.

Grossièrement, son fonctionnement est le suivant. Il récupère la déclaration des objets sur l’ancienne instance avec un pg_dump du schéma de chaque base et de chaque objet global. Il intègre la déclaration des objets dans la nouvelle instance. Il fait un ensemble de traitement sur les identifiants d’objets et de transactions. Puis, il copie les fichiers de données de l’ancienne instance vers la nouvelle instance. La copie est l’opération la plus longue, mais comme il n’est pas nécessaire de reconstruire les index et de vérifier les contraintes, cette opération est bien plus rapide que la restauration d’une sauvegarde style pg_dump. Pour aller encore plus rapidement, il est possible de créer des liens physiques à la place de la copie des fichiers. Ceci fait, la migration est terminée.

En 2010, Stefan Kaltenbrunner et Bruce Momjian avaient mesuré qu’une base de 150 Go mettait 5 heures à être mise à jour avec la méthode historique (sauvegarde/restauration). Elle mettait 44 minutes en mode copie et 42 secondes en mode lien lors de l’utilisation de pg_upgrade.

C’est une migration physique : le problème du gel ultérieur des lignes comme avec pg_restore ne se pose pas.

Vu ses performances, ce serait certainement l’outil à privilégier. Cependant, c’est un outil très complexe et quelques bugs particulièrement méchants ont terni sa réputation. Notre recommandation est de bien tester la mise à jour avant de le faire en production, et uniquement sur des bases suffisamment volumineuses permettant de justifier l’utilisation de cet outil.

Lors du développement de la version 15, les développeurs ont supprimé certaines vieilles parties du code, ce qui le rend à présent incompatible avec des versions très anciennes (de la 8.4 à la 9.1).

Mise à jour de l’OS

Si vous migrez aussi l’OS ou déplacez les fichiers d’une instance :

compatibilité architecture
compatibilité librairies
- réindexation parfois nécessaire
- ex : Debian 10 et glibc 2.28

Un projet de migration PostgreSQL est souvent l’occasion de mettre à jour le système d’exploitation. Vous pouvez également en profiter pour déplacer l’instance sur un autre serveur à l’OS plus récent en copiant (à froid) le PGDATA.

Il faut bien sûr que l’architecture physique (32/64 bits, big/little indian) reste la même. Cependant, même entre deux versions de la même distribution, certains composants du système d’exploitation peuvent avoir une influence, à commencer par la glibc. Cette dernière définit l’ordre des caractères, ce qui se retrouve dans les index. Une incompatibilité entre deux versions sur ce point oblige donc à reconstruire les index, sous peine d’incohérence avec les fonctions de comparaison sur le nouveau système et de corruption à l’écriture.

Daniel Vérité détaille sur son blog le problème pour les mises à jour entre Debian 9 et 10, à cause de la mise à jour de la glibc. L’utilisation des collations ICU dans les index contourne le problème mais elles sont encore peu répandues.

Ce problème ne touche bien sûr pas les migrations ou les restaurations avec pg_dump/pg_restore : les données sont alors transmises de manière logique, indépendamment des caractéristiques physiques des instances source et cible, et les index sont systématiquement reconstruits sur la machine cible.

Conclusion

L’installation est simple…
…mais elle doit être soigneusement préparée
Préférer les paquets officiels
Attention aux données lors d’une mise à jour !

Pour aller plus loin

Documentation officielle, chapitre Installation
Documentation Dalibo, pour l’installation sur Windows

Questions

N’hésitez pas, c’est le moment !

Quiz

https://dali.bo/b_quiz

Travaux pratiques

Installation depuis les paquets binaires du PGDG

But : Installer PostgreSQL à partir des paquets communautaires

Cette instance servira aux TP suivants.

Pré-installation

Quelle commande permet d’installer les paquets binaires de PostgreSQL ?

Quelle version est packagée ?

Quels paquets devront également être installés ?

Installation

Installer le dépôt.

Désactiver le module d’installation pour la version PostgreSQL de la distribution.

Installer les paquets de PostgreSQL16 : serveur, client, contribs.

Quel est le chemin des binaires ?

Création de la première instance

Créer une première instance avec les outils de la famille Red Hat en activant les sommes de contrôle (checksums).

Vérifier ce qui a été fait dans le journal initdb.log.

Démarrage

Démarrer l’instance.

Activer le démarrage de l’instance au démarrage de la machine.

Où sont les fichiers de données (PGDATA), et les traces de l’instance ?

Configuration

Vérifier la configuration par défaut de PostgreSQL. Est-ce que le serveur écoute sur le réseau ?

Quel est l’utilisateur sous lequel tourne l’instance ?

Connexion

En tant que root, tenter une connexion avec psql.

En tant que postgres, tenter une connexion avec psql. Quitter.

À quelle base se connecte-t-on par défaut ?

Créer une première base de données et y créer des tables.

Installation à partir des sources (optionnel)

But : Installer PostgreSQL à partir du code source

Note : Pour éviter tout problème lié au positionnement des variables d’environnement dans les exercices suivants, l’installation depuis les sources se fera avec un utilisateur dédié, différent de l’utilisateur utilisé par l’installation depuis les paquets de la distribution.

Outils de compilation

Installer les outils de compilation suivants, si ce n’est déjà fait.

Sous Rocky Linux 8 ou 9, il faudra utiliser dnf :

sudo dnf -y group install "Development Tools"
sudo dnf -y install readline-devel openssl-devel wget bzip2

Sous Debian ou Ubuntu :

sudo apt install -y build-essential libreadline-dev zlib1g-dev flex bison \
  libxml2-dev libxslt-dev libssl-dev

Créer l’utilisateur système srcpostgres avec /opt/pgsql pour répertoire HOME.

Se connecter en tant que l’utilisateur srcpostgres.

Téléchargement

Consulter le site officiel du projet et relever la dernière version de PostgreSQL.
Télécharger l’archive des fichiers sources de la dernière version stable.
Les placer dans /opt/pgsql/src.

Compilation et installation

L’installation des binaires compilés se fera dans /opt/pgsql/15/.

Configurer en conséquence l’environnement de compilation (./configure).

Compiler PostgreSQL.

Installer les fichiers obtenus.

Où se trouvent les binaires installés de PostgreSQL ?

Configurer le système

Ajouter les variables d’environnement PATH et LD_LIBRARY_PATH au ~srcpostgres/.bash_profile de l’utilisateur srcpostgres pour accéder facilement à ces binaires.

Création d’une instance

Avec initdb, initialiser une instance dans /opt/pgsql/15/data en spécifiant postgres comme nom de super-utilisateur, et en activant les sommes de contrôle.

Démarrer l’instance.

Tenter une première connexion avec psql.
Pourquoi cela échoue-t-il ?

Se connecter en tant qu’utilisateur postgres. Ressortir.

Dans .bash_profile, configurer la variable d’environnement PGUSER pour se connecter toujours en tant que postgres.

Première base

Créer une première base de donnée nommée test.

Se connecter à la base test et créer quelques tables.

Arrêt

Arrêter cette instance.

Travaux pratiques (solutions)

Installation depuis les paquets binaires du PGDG

Pré-installation

Quelle commande permet d’installer les paquets binaires de PostgreSQL ?

Tout dépend de votre distribution. Les systèmes les plus représentés sont Debian et ses dérivés (notamment Ubuntu), ainsi que Red Hat et dérivés (CentOS, Rocky Linux).

Le présent TP utilise Rocky Linux 8, basé sur une version communautaire qui se veut être le successeur du projet CentOS, interrompu en 2021. La version 9 fonctionne également. Une version plus complète, ainsi que l’utilisation de paquets Debian, sont traités dans l’annexe « Installation de PostgreSQL depuis les paquets communautaires ».

Quelle version est packagée ?

La dernière version stable de PostgreSQL disponible au moment de la rédaction de ce module est la version 16.3. Par contre, la dernière version disponible dans les dépôts dépend de votre distribution. C’est la raison pour laquelle les dépôts du PGDG sont à privilégier.

Quels paquets devront également être installés ?

Le paquet libpq devra également être installé. À partir de la version 11, il est aussi nécessaire d’installer les paquets llvmjit (pour la compilation à la volée), qui réclame elle-même la présence du dépôt EPEL, mais c’est une fonctionnalité optionnelle qui ne sera pas traitée ici.

Installation

Installer le dépôt en vous inspirant des consignes sur :
https://www.postgresql.org/download/linux/redhat
mais en ajoutant les contribs et les sommes de contrôle.

Préciser :

PostgreSQL 16
Red Hat Enterprise, Rocky or Oracle version 8 (ou 9 selon le cas)
x86_64

Nous allons reprendre ligne à ligne ce script et le compléter.

Se connecter avec l’utilisateur root sur la machine de formation, et recopier le script proposé par le guide. Dans la commande ci-dessous, les deux lignes doivent être copiées et collées ensemble.

# Rocky Linux 8
dnf install -y https://download.postgresql.org\
/pub/repos/yum/reporpms/EL-8-x86_64/pgdg-redhat-repo-latest.noarch.rpm

# Rocky Linux 9
dnf install -y https://download.postgresql.org\
/pub/repos/yum/reporpms/EL-9-x86_64/pgdg-redhat-repo-latest.noarch.rpm

Désactiver le module d’installation pour la version PostgreSQL de la distribution.

Cette opération est nécessaire pour Rocky Linux 8 ou 9.

dnf -qy module disable postgresql

Installer les paquets de PostgreSQL16 : serveur, client, contribs.

dnf install -y postgresql16-server postgresql16-contrib

Il s’agit respectivement des binaires du serveur et des « contribs » et extensions (en principe optionnelles, mais chaudement conseillées).

Le paquet postgresql16 (outils client) fait partie des dépendances et est installé automatiquement.

On met volontairement de côté le paquet llvmjit.

Quel est le chemin des binaires ?

Ils se trouvent dans /usr/pgsql-16/bin/ (chemin propre à ce packaging) :

ls -1 /usr/pgsql-16/bin/

clusterdb
createdb
...
...
postgres
postgresql-16-check-db-dir
postgresql-16-setup
postmaster
psql
reindexdb
vacuumdb
vacuumlo

Noter qu’il existe des liens dans /usr/bin pointant vers la version la plus récente des outils en cas d’installation de plusieurs versions :

which psql

/usr/bin/psql

file /usr/bin/psql

/usr/bin/psql: symbolic link to /etc/alternatives/pgsql-psql

file /etc/alternatives/pgsql-psql

/etc/alternatives/pgsql-psql: symbolic link to /usr/pgsql-16/bin/psql

Création de la première instance

Créer une première instance avec les outils de la famille Red Hat en activant les sommes de contrôle (checksums).

La création d’une instance passe par un outil spécifique à ces paquets.

Cet outil doit être appelé en tant que root (et non postgres).

Optionnellement, on peut ajouter des paramètres d’initialisation à cette étape. La mise en place des sommes de contrôle est généralement conseillée pour être averti de toute corruption des fichiers.

Toujours en temps que root :

export PGSETUP_INITDB_OPTIONS="--data-checksums"
/usr/pgsql-16/bin/postgresql-16-setup initdb

Initializing database ... OK

Vérifier ce qui a été fait dans le journal initdb.log.

La sortie de la commande précédente est redirigée vers le fichier initdb.log situé dans le répertoire qui contient celui de la base (PGDATA). Il est possible d’y vérifier l’ensemble des étapes réalisées, notamment l’activation des sommes de contrôle.

$ cat /var/lib/pgsql/16/initdb.log

The files belonging to this database system will be owned by user "postgres".
This user must also own the server process.

The database cluster will be initialized with locale "en_US.UTF-8".
The default database encoding has accordingly been set to "UTF8".
The default text search configuration will be set to "english".

Data page checksums are enabled.

fixing permissions on existing directory /var/lib/pgsql/16/data ... ok
creating subdirectories ... ok
selecting dynamic shared memory implementation ... posix
selecting default max_connections ... 100
selecting default shared_buffers ... 128MB
selecting default time zone ... UTC
creating configuration files ... ok
running bootstrap script ... ok
performing post-bootstrap initialization ... ok
syncing data to disk ... ok

Success. You can now start the database server using:

    /usr/pgsql-16/bin/pg_ctl -D /var/lib/pgsql/16/data/ -l logfile start

Ne pas tenir compte de la dernière ligne, qui est une suggestion qui ne tient pas compte des outils prévus pour cet OS.

Démarrage

Démarrer l’instance.

Attention, si vous avez créé une instance à partir des sources dans le TP précédent, elle doit impérativement être arrêtée pour pouvoir démarrer la nouvelle instance !

En effet, comme nous n’avons pas modifié le port par défaut (5432), les deux instances ne peuvent pas être démarrées en même temps, sauf à modifier le port dans la configuration de l’une d’entre elles.

En tant que root :

systemctl start postgresql-16

Si aucune erreur ne s’affiche, tout va bien à priori.

Pour connaître l’état de l’instance :

systemctl status postgresql-16

● postgresql-16.service - PostgreSQL 16 database server
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/postgresql-16.service; disabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Tue 2024-05-14 18:36:33 UTC; 5s ago
     Docs: https://www.postgresql.org/docs/16/static/
  Process: 68744 ExecStartPre=/usr/pgsql-16/bin/postgresql-16-check-db-dir ${PGDATA} (code=exited, status=0/SUCCESS)
 Main PID: 68749 (postmaster)
    Tasks: 7 (limit: 14208)
   Memory: 17.5M
   CGroup: /system.slice/postgresql-16.service
           ├─68749 /usr/pgsql-16/bin/postmaster -D /var/lib/pgsql/16/data/
           ├─68751 postgres: logger 
           ├─68752 postgres: checkpointer 
           ├─68753 postgres: background writer 
           ├─68755 postgres: walwriter 
           ├─68756 postgres: autovacuum launcher 
           └─68757 postgres: logical replication launcher 

Mar 21 18:36:33 vm-formation1 systemd[1]: Starting PostgreSQL 16 database server...
Mar 21 18:36:33 vm-formation1 postmaster[68749]: 2024-05-14 18:36:33.123 UTC [68749] LOG:  redirecting log output to logging collector process
Mar 21 18:36:33 vm-formation1 postmaster[68749]: 2024-05-14 18:36:33.123 UTC [68749] HINT:  Future log output will appear in directory "log".
Mar 21 18:36:33 vm-formation1 systemd[1]: Started PostgreSQL 16 database server.

Activer le démarrage de l’instance au démarrage de la machine.

Le packaging Red Hat ne prévoie pas l’activation du service au boot, il faut le demander explicitement :

systemctl enable postgresql-16

Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/postgresql-16.service → /usr/lib/systemd/system/postgresql-16.service.

Où sont les fichiers de données (PGDATA), et les traces de l’instance ?

Les données et fichiers de configuration sont dans /var/lib/pgsql/16/data/.

ls -1 /var/lib/pgsql/16/data/

base
current_logfiles
global
log
pg_commit_ts
pg_dynshmem
pg_hba.conf
pg_ident.conf
pg_logical
pg_multixact
pg_notify
pg_replslot
pg_serial
pg_snapshots
pg_stat
pg_stat_tmp
pg_subtrans
pg_tblspc
pg_twophase
PG_VERSION
pg_wal
pg_xact
postgresql.auto.conf
postgresql.conf
postmaster.opts
postmaster.pid

Les traces sont dans le sous-répertoire log.

ls -l /var/lib/pgsql/16/data/log/

total 4
-rw-------. 1 postgres postgres 709 Mar  2 10:37 postgresql-Wed.log

NB : Dans les paquets pour Rocky Linux, le nom exact du fichier dépend du jour de la semaine.

Configuration

Vérifier la configuration par défaut de PostgreSQL. Est-ce que le serveur écoute sur le réseau ?

Il est possible de vérifier dans le fichier postgresql.conf que par défaut, le serveur écoute uniquement l’interface réseau localhost (la valeur est commentée mais c’est bien celle par défaut) :

$ grep listen_addresses /var/lib/pgsql/16/data/postgresql.conf

#listen_addresses = 'localhost'         # what IP address(es) to listen on;

Il faudra donc modifier cela pour que des utilisateurs puissent se connecter depuis d’autres machines :

listen_addresses = '*'         # what IP address(es) to listen on;

Il est aussi possible de vérifier au niveau système en utilisant la commande netstat (qui nécessite l’installation du paquet net-tools) :

netstat -anp | grep postmaster

tcp     0  0 127.0.0.1:5432   0.0.0.0:*         LISTEN      28028/postmaster
tcp6    0  0 ::1:5432         :::*              LISTEN      28028/postmaster
udp6    0  0 ::1:57123        ::1:57123         ESTABLISHED 28028/postmaster
unix 2 [ ACC ] STREAM LISTENING 301922 28028/postmaster /tmp/.s.PGSQL.5432
unix 2 [ ACC ] STREAM LISTENING 301920 28028/postmaster /var/run/postgresql/.s.PGSQL.5432

(La présence de lignes tcp6 dépend de la configuration de la machine.)

Quel est l’utilisateur sous lequel tourne l’instance ?

C’est l’utilisateur nommé postgres :

ps -U postgres -f -o pid,user,cmd

    PID USER     CMD
  52533 postgres /usr/pgsql-16/bin/postmaster -D /var/lib/pgsql/16/data/
  52534 postgres  \_ postgres: logger 
  52535 postgres  \_ postgres: checkpointer 
  52536 postgres  \_ postgres: background writer 
  52538 postgres  \_ postgres: walwriter 
  52539 postgres  \_ postgres: autovacuum launcher 
  52540 postgres  \_ postgres: logical replication launcher

Il possède aussi le PGDATA :

ls -l /var/lib/pgsql/16/

total 8
drwx------.  2 postgres postgres    6 Feb  9 08:13 backups
drwx------. 20 postgres postgres 4096 Mar  4 16:18 data
-rw-------.  1 postgres postgres  910 Mar  2 10:35 initdb.log

postgres est le nom traditionnel sur la plupart des distributions, mais il n’est pas obligatoire (par exemple, le TP par compilation utilise un autre utilisateur).

Connexion

En tant que root, tenter une connexion avec psql.

 # psql

psql: error: connection to server on socket "/var/run/postgresql/.s.PGSQL.5432" failed: FATAL:  role "root" does not exist

Cela échoue car psql tente de se connecter avec l’utilisateur système en cours, soit root. Ça ne marchera pas mieux cependant en essayant de se connecter avec l’utilisateur postgres :

psql -U postgres

psql: error: connection to server on socket "/var/run/postgresql/.s.PGSQL.5432" failed: FATAL:  Peer authentication failed for user "postgres"

En effet, le pg_hba.conf est configuré de telle manière que l’utilisateur de PostgreSQL et celui du système doivent porter le même nom.

En tant que postgres, tenter une connexion avec psql. Quitter.

sudo -iu postgres psql

psql (16.3)
Type "help" for help.

postgres=# exit

La connexion fonctionne donc indirectement depuis tout utilisateur pouvant effectuer un sudo.

À quelle base se connecte-t-on par défaut ?

sudo -iu postgres psql

psql (16.3)
Type "help" for help.

postgres=# \conninfo 
You are connected to database "postgres" as user "postgres" via socket in "/var/run/postgresql" at port "5432".
postgres=#

Là encore, la présence d’une base nommée postgres est une tradition et non une obligation.

Première base

Créer une première base de données et y créer des tables.

sudo -iu postgres psql

postgres=# CREATE DATABASE test ;
CREATE DATABASE

Alternativement :

sudo -iu postgres createdb test

Se connecter explicitement à la bonne base :

sudo -iu postgres psql -d test

test=# CREATE TABLE mapremieretable (x int);
CREATE TABLE

test=# \d+

                           Liste des relations
 Schéma |       Nom       | Type  | Propriétaire | Taille  | Description
--------+-----------------+-------+--------------+---------+-------------
 public | mapremieretable | table | postgres     | 0 bytes |

Installation à partir des sources (optionnel)

Outils de compilation

Installer les outils de compilation suivants, si ce n’est déjà fait.

Ces actions doivent être effectuées en tant qu’utilisateur privilégié (soit directement en tant que root, soit en utilisant la commande sudo).

Sous Rocky Linux 8 ou 9, il faudra utiliser dnf :

sudo dnf -y group install "Development Tools"
sudo dnf -y install readline-devel openssl-devel wget bzip2

Sous Debian ou Ubuntu :

sudo apt install -y build-essential libreadline-dev zlib1g-dev flex bison \
  libxml2-dev libxslt-dev libssl-dev

Une fois ces outils installés, tout ce qui suit devrait fonctionner sur toute version de Linux.

Créer l’utilisateur système srcpostgres avec /opt/pgsql pour répertoire HOME.

sudo useradd --home-dir /opt/pgsql --system --create-home srcpostgres
sudo usermod --shell /bin/bash srcpostgres

Se connecter en tant que l’utilisateur srcpostgres.

Se connecter en tant qu’utilisateur srcpostgres :

sudo su - srcpostgres

Téléchargement

Consulter le site officiel du projet et relever la dernière version de PostgreSQL.
Télécharger l’archive des fichiers sources de la dernière version stable.
Les placer dans /opt/pgsql/src.

En tant qu’utilisateur srcpostgres, créer un répertoire dédié aux sources :

mkdir ~srcpostgres/src
cd ~/src

Aller sur https://postgresql.org, cliquer Download et récupérer le lien vers l’archive des fichiers sources de la dernière version stable (PostgreSQL 15.2 au moment où ceci est écrit). Il est possible de le faire en ligne de commande :

wget https://ftp.postgresql.org/pub/source/v15.2/postgresql-15.2.tar.bz2

Il faut décompresser l’archive :

tar xjvf postgresql-15.2.tar.bz2
cd postgresql-15.2

Compilation et installation

L’installation des binaires compilés se fera dans /opt/pgsql/15/.

Configurer en conséquence l’environnement de compilation (./configure).

Compiler PostgreSQL.

Configuration :

./configure --prefix /opt/pgsql/15

checking build system type... x86_64-pc-linux-gnu
checking host system type... x86_64-pc-linux-gnu
checking which template to use... linux
checking whether NLS is wanted... no
checking for default port number... 5432
...
...
config.status: linking src/include/port/linux.h to src/include/pg_config_os.h
config.status: linking src/makefiles/Makefile.linux to src/Makefile.port

Des fichiers sont générés, notamment le Makefile.

La compilation se lance de manière classique. Elle peut prendre un certain temps sur les machines un peu anciennes :

make

make -C ./src/backend generated-headers
make[1]: Entering directory '/opt/pgsql/postgresql-15.2/src/backend'
make -C catalog distprep generated-header-symlinks
make[2]: Entering directory '/opt/pgsql/postgresql-15.2/src/backend/catalog'
make[2]: Nothing to be done for 'distprep'.
...
...
make[2]: Entering directory '/opt/pgsql/postgresql-15.2/src/test/perl'
make[2]: Nothing to be done for 'all'.
make[2]: Leaving directory '/opt/pgsql/postgresql-15.2/src/test/perl'
make[1]: Leaving directory '/opt/pgsql/postgresql-15.2/src'
make -C config all
make[1]: Entering directory '/opt/pgsql/postgresql-15.2/config'
make[1]: Nothing to be done for 'all'.
make[1]: Leaving directory '/opt/pgsql/postgresql-15.2/config

Installer les fichiers obtenus.

L’installation peut se faire en tant que srcpostgres car nous avons défini comme cible le répertoire /opt/pgsql/15/ qui lui appartient :

make install

Dans ce TP, nous nous sommes attachés à changer le moins possible d’utilisateur système. Il se peut que vous ayez à installer les fichiers obtenus en tant qu’utilisateur root dans d’autres environnements en fonction de la politique de sécurité adoptée.

Où se trouvent les binaires installés de PostgreSQL ?

Les binaires installés sont situés dans le répertoire /opt/pgsql/15/bin.

ls -1 /opt/pgsql/15/bin

clusterdb
createdb
createuser
...
pg_verifybackup
pg_waldump
pgbench
postgres
postmaster
psql
reindexdb
vacuumdb

Configurer le système

Ajouter les variables d’environnement PATH et LD_LIBRARY_PATH au ~srcpostgres/.bash_profile de l’utilisateur srcpostgres pour accéder facilement à ces binaires.

Ajouter les lignes suivantes à la fin du fichier ~srcpostgres/.bash_profile (ce fichier peut ne pas exister préalablement, et un autre fichier peut être nécessaire selon l’environnement utilisé) :

export PGDATA=/opt/pgsql/15/data
export PATH=/opt/pgsql/15/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/opt/pgsql/15/lib:$LD_LIBRARY_PATH

Il faut ensuite recharger le fichier à l’aide de la commande suivante (ne pas oublier le point et l’espace au début de la commande) ; ou se déconnecter et se reconnecter.

. ~srcpostgres/.bash_profile

Vérifier que les chemins sont bons :

which psql

~/15/bin/psql

Création d’une instance

Avec initdb, initialiser une instance dans /opt/pgsql/15/data en spécifiant postgres comme nom de super-utilisateur, et en activant les sommes de contrôle.

$ initdb -D $PGDATA -U postgres --data-checksums

The files belonging to this database system will be owned by user "srcpostgres".
This user must also own the server process.

The database cluster will be initialized with locale "en_US.UTF-8".
The default database encoding has accordingly been set to "UTF8".
The default text search configuration will be set to "english".

Data page checksums are enabled.

creating directory /opt/pgsql/15/data ... ok
creating subdirectories ... ok
selecting dynamic shared memory implementation ... posix
selecting default max_connections ... 100
selecting default shared_buffers ... 128MB
selecting default time zone ... UTC
creating configuration files ... ok
running bootstrap script ... ok
performing post-bootstrap initialization ... ok
syncing data to disk ... ok

initdb: warning: enabling "trust" authentication for local connections
initdb: hint: You can change this by editing pg_hba.conf or using the option -A, or --auth-local and --auth-host, the next time you run initdb.

Success. You can now start the database server using:

    pg_ctl -D /opt/pgsql/15/data -l logfile start

Démarrer l’instance.

Attention : si vous avez déjà installé une instance sur cette machine et qu’elle est démarrée, le port est occupé et votre nouvelle instance ne pourra pas fonctionner. Arrêter l’autre instance ou modifier le port 5432.

pg_ctl -D $PGDATA -l $PGDATA/server.log start

waiting for server to start.... done
server started

cat $PGDATA/server.log

2023-03-21 18:04:22.445 UTC [51123] LOG:  starting PostgreSQL 15.2 on x86_64-pc-linux-gnu, compiled by gcc (GCC) 11.3.1 20220421 (Red Hat 11.3.1-2), 64-bit
2023-03-21 18:04:22.446 UTC [51123] LOG:  listening on IPv4 address "127.0.0.1", port 5432
2023-03-21 18:04:22.446 UTC [51123] LOG:  could not bind IPv6 address "::1": Cannot assign requested address
2023-03-21 18:04:22.452 UTC [51123] LOG:  listening on Unix socket "/tmp/.s.PGSQL.5432"
2023-03-21 18:04:22.459 UTC [51126] LOG:  database system was shut down at 2023-03-21 18:03:31 UTC
2023-03-21 18:04:22.467 UTC [51123] LOG:  database system is ready to accept connections

Tenter une première connexion avec psql.
Pourquoi cela échoue-t-il ?

psql

psql: error: connection to server on socket "/tmp/.s.PGSQL.5432" failed: FATAL:  role "srcpostgres" does not exist

Par défaut, psql demande à se connecter avec un nom d’utilisateur identique à celui en cours, mais la base de données ne connaît pas l’utilisateur srcpostgres. Par défaut, elle ne connaît que postgres.

Se connecter en tant qu’utilisateur postgres. Ressortir.

psql -U postgres

psql (15.2)
Type "help" for help.

postgres=# exit

Noter que la connexion fonctionne parce que le pg_hba.conf livré avec les sources est par défaut très laxiste (méthode trust en local et via localhost !). (Il y a d’ailleurs eu un avertissement lors de la création de la base.)

Dans .bash_profile, configurer la variable d’environnement PGUSER pour se connecter toujours en tant que postgres. Retester la connextion directe avec psql.

Ajouter ceci à la fin du fichier ~srcpostgres/.bash_profile :

export PGUSER=postgres

Et recharger le fichier à l’aide de la commande suivante (ne pas oublier le point et l’espace au début de la commande) :

. ~srcpostgres/.bash_profile

La connexion doit fonctionner sur le champ :

psql

psql (15.2)
Type "help" for help.

postgres=# \conninfo
You are connected to database "postgres" as user "postgres" via socket in "/tmp" at port "5432".
postgres=# 
\q

Première base

Créer une première base de donnée nommée test.

En ligne de commande shell :

createdb --echo test

SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
CREATE DATABASE test;

Alternativement, depuis psql :

postgres=# CREATE DATABASE test ;

CREATE DATABASE

Se connecter à la base test et créer quelques tables.

psql test

test=# CREATE TABLE premieretable (x int) ;
CREATE TABLE

Arrêt

Arrêter cette instance.

$ pg_ctl stop

waiting for server to shut down.... done
server stopped

tail $PGDATA/server.log

2023-03-21 18:06:51.316 UTC [51137] FATAL:  role "srcpostgres" does not exist
2023-03-21 18:09:22.559 UTC [51124] LOG:  checkpoint starting: time
2023-03-21 18:09:26.696 UTC [51124] LOG:  checkpoint complete: wrote 44 buffers (0.3%); 0 WAL file(s) added, 0 removed, 0 recycled; write=4.116 s, sync=0.009 s, total=4.137 s; sync files=11, longest=0.006 s, average=0.001 s; distance=299 kB, estimate=299 kB
2023-03-21 18:14:19.381 UTC [51123] LOG:  received fast shutdown request
2023-03-21 18:14:19.400 UTC [51123] LOG:  aborting any active transactions
2023-03-21 18:14:19.401 UTC [51123] LOG:  background worker "logical replication launcher" (PID 51129) exited with exit code 1
2023-03-21 18:14:19.402 UTC [51124] LOG:  shutting down
2023-03-21 18:14:19.404 UTC [51124] LOG:  checkpoint starting: shutdown immediate
2023-03-21 18:14:19.496 UTC [51124] LOG:  checkpoint complete: wrote 897 buffers (5.5%); 0 WAL file(s) added, 0 removed, 0 recycled; write=0.022 s, sync=0.064 s, total=0.095 s; sync files=249, longest=0.049 s, average=0.001 s; distance=4016 kB, estimate=4016 kB
2023-03-21 18:14:19.502 UTC [51123] LOG:  database system is shut down

Installation de PostgreSQL depuis les paquets communautaires

L’installation est détaillée ici pour Rocky Linux 8 et 9 (similaire à Red Hat et à d’autres variantes comem Oracle Linux et Fedora), et Debian/Ubuntu.

Elle ne dure que quelques minutes.

Sur Rocky Linux 8 ou 9

ATTENTION : Red Hat, CentOS, Rocky Linux fournissent souvent par défaut des versions de PostgreSQL qui ne sont plus supportées. Ne jamais installer les packages postgresql, postgresql-client et postgresql-server ! L’utilisation des dépôts du PGDG est fortement conseillée.

Installation du dépôt communautaire :

Les dépôts de la communauté sont sur https://yum.postgresql.org/. Les commandes qui suivent sont inspirées de celles générées par l’assistant sur https://www.postgresql.org/download/linux/redhat/, en précisant :

la version majeure de PostgreSQL (ici la 16) ;
la distribution (ici Rocky Linux 8) ;
l’architecture (ici x86_64, la plus courante).

Les commandes sont à lancer sous root :

# dnf install -y https://download.postgresql.org/pub/repos/yum/reporpms\
/EL-8-x86_64/pgdg-redhat-repo-latest.noarch.rpm

# dnf -qy module disable postgresql

Installation de PostgreSQL 16 (client, serveur, librairies, extensions) :

# dnf install -y postgresql16-server postgresql16-contrib

Les outils clients et les librairies nécessaires seront automatiquement installés.

Une fonctionnalité avancée optionnelle, le JIT (Just In Time compilation), nécessite un paquet séparé.

# dnf install postgresql16-llvmjit

Création d’une première instance :

Il est conseillé de déclarer PG_SETUP_INITDB_OPTIONS, notamment pour mettre en place les sommes de contrôle et forcer les traces en anglais :

# export PGSETUP_INITDB_OPTIONS='--data-checksums --lc-messages=C'
# /usr/pgsql-16/bin/postgresql-16-setup initdb
# cat /var/lib/pgsql/16/initdb.log

Ce dernier fichier permet de vérifier que tout s’est bien passé et doit finir par :

Success. You can now start the database server using:

    /usr/pgsql-16/bin/pg_ctl -D /var/lib/pgsql/16/data/ -l logfile start

Chemins :

Objet	Chemin
Binaires	`/usr/pgsql-16/bin`
Répertoire de l’utilisateur postgres	`/var/lib/pgsql`
`PGDATA` par défaut	`/var/lib/pgsql/16/data`
Fichiers de configuration	dans `PGDATA/`
Traces	dans `PGDATA/log`

Configuration :

Modifier postgresql.conf est facultatif pour un premier lancement.

Commandes d’administration habituelles :

Démarrage, arrêt, statut, rechargement à chaud de la configuration, redémarrage :

# systemctl start postgresql-16
# systemctl stop postgresql-16
# systemctl status postgresql-16
# systemctl reload postgresql-16
# systemctl restart postgresql-16

Test rapide de bon fonctionnement et connexion à psql :

# systemctl --all |grep postgres
# sudo -iu postgres psql

Démarrage de l’instance au lancement du système d’exploitation :

# systemctl enable postgresql-16

Ouverture du firewall pour le port 5432 :

Voir si le firewall est actif :

# systemctl status firewalld

Si c’est le cas, autoriser un accès extérieur :

# firewall-cmd --zone=public --add-port=5432/tcp --permanent
# firewall-cmd --reload
# firewall-cmd --list-all

(Rappelons que listen_addresses doit être également modifié dans postgresql.conf.)

Création d’autres instances :

Si des instances de versions majeures différentes doivent être installées, il faut d’abord installer les binaires pour chacune (adapter le numéro dans dnf install …) et appeler le script d’installation de chaque version. l’instance par défaut de chaque version vivra dans un sous-répertoire numéroté de /var/lib/pgsql automatiquement créé à l’installation. Il faudra juste modifier les ports dans les postgresql.conf pour que les instances puissent tourner simultanément.

Si plusieurs instances d’une même version majeure (forcément de la même version mineure) doivent cohabiter sur le même serveur, il faut les installer dans des PGDATA différents.

Ne pas utiliser de tiret dans le nom d’une instance (problèmes potentiels avec systemd).
Respecter les normes et conventions de l’OS : placer les instances dans un nouveau sous-répertoire de /var/lib/pgsqsl/16/ (ou l’équivalent pour d’autres versions majeures).

Pour créer une seconde instance, nommée par exemple infocentre :

Création du fichier service de la deuxième instance :

# cp /lib/systemd/system/postgresql-16.service \
        /etc/systemd/system/postgresql-16-infocentre.service

Modification de ce dernier fichier avec le nouveau chemin :

Environment=PGDATA=/var/lib/pgsql/16/infocentre

Option 1 : création d’une nouvelle instance vierge :

# export PGSETUP_INITDB_OPTIONS='--data-checksums --lc-messages=C'
# /usr/pgsql-16/bin/postgresql-16-setup initdb postgresql-16-infocentre

Option 2 : restauration d’une sauvegarde : la procédure dépend de votre outil.
Adaptation de /var/lib/pgsql/16/infocentre/postgresql.conf (port surtout).
Commandes de maintenance de cette instance :

# systemctl [start|stop|reload|status] postgresql-16-infocentre
# systemctl [enable|disable] postgresql-16-infocentre

Ouvrir le nouveau port dans le firewall au besoin.

Sur Debian / Ubuntu

Sauf précision, tout est à effectuer en tant qu’utilisateur root.

Référence : https://apt.postgresql.org/

Installation du dépôt communautaire :

L’installation des dépôts du PGDG est prévue dans le paquet Debian :

# apt update
# apt install -y  gnupg2  postgresql-common 
# /usr/share/postgresql-common/pgdg/apt.postgresql.org.sh

Ce dernier ordre créera le fichier du dépôt /etc/apt/sources.list.d/pgdg.list adapté à la distribution en place.

Installation de PostgreSQL 16 :

La méthode la plus propre consiste à modifier la configuration par défaut avant l’installation :

Dans /etc/postgresql-common/createcluster.conf, paramétrer au moins les sommes de contrôle et les traces en anglais :

initdb_options = '--data-checksums --lc-messages=C'

Puis installer les paquets serveur et clients et leurs dépendances :

# apt install postgresql-16 postgresql-client-16

La première instance est automatiquement créée, démarrée et déclarée comme service à lancer au démarrage du système. Elle porte un nom (par défaut main).

Elle est immédiatement accessible par l’utilisateur système postgres.

Chemins :

Objet	Chemin
Binaires	`/usr/lib/postgresql/16/bin/`
Répertoire de l’utilisateur postgres	`/var/lib/postgresql`
PGDATA de l’instance par défaut	`/var/lib/postgresql/16/main`
Fichiers de configuration	dans `/etc/postgresql/16/main/`
Traces	dans `/var/log/postgresql/`

Configuration

Modifier postgresql.conf est facultatif pour un premier essai.

Démarrage/arrêt de l’instance, rechargement de configuration :

Debian fournit ses propres outils, qui demandent en paramètre la version et le nom de l’instance :

# pg_ctlcluster 16 main [start|stop|reload|status|restart]

Démarrage de l’instance avec le serveur :

C’est en place par défaut, et modifiable dans /etc/postgresql/16/main/start.conf.

Ouverture du firewall :

Debian et Ubuntu n’installent pas de firewall par défaut.

Statut des instances du serveur :

# pg_lsclusters

Test rapide de bon fonctionnement et connexion à psql :

# systemctl --all |grep postgres
# sudo -iu postgres psql

Destruction d’une instance :

# pg_dropcluster 16 main

Création d’autres instances :

Ce qui suit est valable pour remplacer l’instance par défaut par une autre, par exemple pour mettre les checksums en place :

optionnellement, /etc/postgresql-common/createcluster.conf permet de mettre en place tout d’entrée les checksums, les messages en anglais, le format des traces ou un emplacement séparé pour les journaux :

initdb_options = '--data-checksums --lc-messages=C'
log_line_prefix = '%t [%p]: [%l-1] user=%u,db=%d,app=%a,client=%h '
waldir = '/var/lib/postgresql/wal/%v/%c/pg_wal'

créer une instance :

# pg_createcluster 16 infocentre

Il est également possible de préciser certains paramètres du fichier postgresql.conf, voire les chemins des fichiers (il est conseillé de conserver les chemins par défaut) :

# pg_createcluster 16 infocentre \
  --port=12345 \
  --datadir=/PGDATA/16/infocentre \
  --pgoption shared_buffers='8GB' --pgoption work_mem='50MB' \
  --  --data-checksums --waldir=/ssd/postgresql/16/infocentre/journaux

adapter au besoin /etc/postgresql/16/infocentre/postgresql.conf ;
démarrage :

# pg_ctlcluster 16 infocentre start

Accès à l’instance depuis le serveur même (toutes distributions)

Par défaut, l’instance n’est accessible que par l’utilisateur système postgres, qui n’a pas de mot de passe. Un détour par sudo est nécessaire :

$ sudo -iu postgres psql
psql (16.0)
Type "help" for help.
postgres=#

Ce qui suit permet la connexion directement depuis un utilisateur du système :

Pour des tests (pas en production !), il suffit de passer à trust le type de la connexion en local dans le pg_hba.conf :

local   all             postgres                               trust

La connexion en tant qu’utilisateur postgres (ou tout autre) n’est alors plus sécurisée :

dalibo:~$ psql -U postgres
psql (16.0)
Type "help" for help.
postgres=#

Une authentification par mot de passe est plus sécurisée :

dans pg_hba.conf, paramétrer une authentification par mot de passe pour les accès depuis localhost (déjà en place sous Debian) :

# IPv4 local connections:
host    all             all             127.0.0.1/32            scram-sha-256
# IPv6 local connections:
host    all             all             ::1/128                 scram-sha-256

(Ne pas oublier de recharger la configuration en cas de modification.)

ajouter un mot de passe à l’utilisateur postgres de l’instance :

dalibo:~$ sudo -iu postgres psql
psql (16.0)
Type "help" for help.
postgres=# \password
Enter new password for user "postgres":
Enter it again:
postgres=# quit

dalibo:~$ psql -h localhost -U postgres
Password for user postgres:
psql (16.0)
Type "help" for help.
postgres=#

Pour se connecter sans taper le mot de passe à une instance, un fichier .pgpass dans le répertoire personnel doit contenir les informations sur cette connexion :

localhost:5432:*:postgres:motdepassetrèslong

Ce fichier doit être protégé des autres utilisateurs :

$ chmod 600 ~/.pgpass

Pour n’avoir à taper que psql, on peut définir ces variables d’environnement dans la session voire dans ~/.bashrc :

export PGUSER=postgres
export PGDATABASE=postgres
export PGHOST=localhost

Rappels :

en cas de problème, consulter les traces (dans /var/lib/pgsql/16/data/log ou /var/log/postgresql/) ;
toute modification de pg_hba.conf ou postgresql.conf impliquant de recharger la configuration peut être réalisée par une de ces trois méthodes en fonction du système :

root:~# systemctl reload postgresql-16

root:~# pg_ctlcluster 16 main reload

postgres:~$ psql -c 'SELECT pg_reload_conf()'

Outils graphiques et console

Préambule

Les outils graphiques et console :

les outils graphiques d’administration
la console
les outils de contrôle de l’activité
les outils DDL
les outils de maintenance

Plan

Outils en ligne de commande de PostgreSQL
Réaliser des scripts
Outils graphiques

Outils console de PostgreSQL

Plusieurs outils PostgreSQL en ligne de commande existent
- une console interactive
- des outils de maintenance
- des outils de sauvegardes/restauration
- des outils de gestion des bases

Outils : Gestion des bases

createdb : ajouter une nouvelle base de données
createuser : ajouter un nouveau compte utilisateur
dropdb : supprimer une base de données
dropuser : supprimer un compte utilisateur

Chacune de ces commandes est un « alias », un raccourci qui permet d’exécuter certaines commandes SQL directement depuis le shell sans se connecter explicitement au serveur. L’option --echo permet de voir les ordres SQL envoyés.

Par exemple, la commande système dropdb est équivalente à la commande SQL DROP DATABASE. L’outil dropdb se connecte à la base de données nommée postgres et exécute l’ordre SQL et enfin se déconnecte.

La création d’une base se fait en utilisant l’outil createdb et en lui indiquant le nom de la nouvelle base, de préférence avec un utilisateur dédié. createuser crée ce que l’on appelle un « rôle », et appelle CREATE ROLE en SQL. Nous verrons plus loin les droits de connexion, de superutilisateur, etc.

Une création de base depuis le shell peut donc ressembler à ceci :

$ createdb --echo --owner erpuser  erp_prod
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
CREATE DATABASE erp_prod OWNER erpuser;

Alors qu’une création de rôle peut ressembler à ceci :

$ createuser --echo --login --no-superuser erpuser
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
CREATE ROLE erpuser NOSUPERUSER NOCREATEDB NOCREATEROLE INHERIT LOGIN;

Et si le pg_hba.conf le permet :

$ psql -U erpuser erp_prod  < script_installation.sql

Outils : Sauvegarde / Restauration

Sauvegarde logique, pour une instance
- pg_dumpall : sauvegarder l’instance PostgreSQL
Sauvegarde logique, pour une base de données
- pg_dump : sauvegarder une base de données
- pg_restore : restaurer une base de données PostgreSQL
Sauvegarde physique :
- pg_basebackup
- pg_verifybackup

Ces commandes sont essentielles pour assurer la sécurité des données du serveur.

Comme son nom l’indique, pg_dumpall sauvegarde l’instance complète, autrement dit toutes les bases mais aussi les objets globaux. À partir de la version 12, il est cependant possible d’exclure une ou plusieurs bases de cette sauvegarde.

Pour ne sauvegarder qu’une seule base, il est préférable de passer par l’outil pg_dump, qui possède plus d’options. Il faut évidemment lui fournir le nom de la base à sauvegarder. Pour sauvegarder notre base b1, il suffit de lancer la commande suivante :

$ pg_dump -f b1.sql b1

Pour la restauration d’une sauvegarde, l’outil habituel est pg_restore. psql est utilisé pour la restauration d’une sauvegarde faite en mode texte (script SQL).

Ces deux outils réalisent des sauvegardes logiques, donc au niveau des objets logiques (tables, index, etc).

La sauvegarde physique (donc au niveau des fichiers) à chaud est possible avec pg_basebackup, qui copie un serveur en fonctionnement, journaux de transaction inclus. Son fonctionnement est nettement plus complexe qu’un simple pg_dump. pg_basebackup est utilisé par les outils de sauvegarde PITR, et pour créer des serveurs secondaires. pg_verifybackup permet de vérifier une sauvegarde réalisée avec pg_basebackup.

Outils : Maintenance

Maintenance des bases
- vacuumdb : récupérer l’espace inutilisé, statistiques
- clusterdb : réorganiser une table en fonction d’un index
- reindexdb : réindexer

reindexdb, là encore, est un alias lançant des ordres REINDEX. Une réindexation périodique des index peut être utile. Par exemple, pour lancer une réindexation de la base b1 en affichant la commande exécutée :

$ reindexdb --echo --concurrently 11
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
REINDEX DATABASE CONCURRENTLY b1;
WARNING:  cannot reindex system catalogs concurrently, skipping all

vacuumdb permet d’exécuter les différentes variantes du VACUUM (FULL, ANALYZE, FREEZE…) depuis le shell, principalement le nettoyage des lignes mortes, la mise à jour des statistiques sur les données, et la reconstruction de tables. L’usage est ponctuel, le démon autovacuum s’occupant de cela en temps normal.

clusterdb lance un ordre CLUSTER, soit une reconstruction de la table avec tri selon un index. L’usage est très spécifique.

Rappelons que ces opérations posent des verrous qui peuvent être très gênants sur une base active.

Outils : Maintenance de l’instance

initdb : création d’instance
pg_ctl : lancer, arrêter, relancer, promouvoir l’instance
pg_upgrade : migrations majeures
pg_config, pg_controldata : configuration

Ces outils sont rarement utilisés directement, car on passe généralement par les outils du système d’exploitation et ceux fournis par les paquets, qui les utilisent. Ils peuvent toutefois servir et il faut les connaître.

initdb crée une instance, c’est-à-dire crée tous les fichiers nécessaires dans le répertoire indiqué (PGDATA). Les options permettent d’affecter certains paramètres par défaut. La plus importante (car on ne peut corriger plus tard qu’à condition que l’instance soit arrêtée, donc en arrêt de production) est l’option --data-checksums activant les sommes de contrôle, dont l’activation est généralement conseillée.

pg_ctl est généralement utilisé pour démarrer/arrêter une instance, pour recharger les fichiers de configuration après modification, ou pour promouvoir une instance secondaire en primaire. Toutes les actions possibles sont documentées ici.

pg_upgrade est utilisée pour convertir une instance existante lors d’une migration entre versions majeures. La version minimale supportée est la 8.4, sauf à partir de pg_upgrade 15 (version 9.2 dans ce cas).

pg_config fournit des informations techniques sur les binaires installés (chemins notamment).

pg_controldata fournit des informations techniques de base sur une instance.

Autres outils en ligne de commande

pgbench pour des tests
Outils liés à la réplication/sauvegarde physique, aux tests, analyse…

pgbench est l’outil de base pour tester la charge et l’influence de paramètres. Créez les tables de travail avec l’option -i, fixez la volumétrie avec -s, et lancez pgbench en précisant le nombre de clients, de transactions… L’outil vous calcule le nombre de transactions par secondes et diverses informations statistiques. Les requêtes utilisées sont basiques mais vous pouvez fournir les vôtres.

D’autres outils sont liés à l’archivage (pg_receivewal) et/ou à la réplication par log shipping (pg_archivecleanup) ou logique (pg_recvlogical), au sauvetage d’instances secondaires (pg_rewind), à la vérification de la disponibilité (pg_isready), à des tests de la configuration matérielle (pg_test_fsync, pg_test_timing), ou d’intégrité (pg_checksums), à l’analyse (pg_waldump).

Chaînes de connexion

Pour se connecter à une base :

paramètres propres aux outils
via la libpq
- variables d’environnement
- par chaînes clés/valeur
- par chaînes URI
- idem en Python,PHP,Perl
JDBC/.NET/ODBC ont des syntaxes spécifiques

Paramètres

Outils habituels, et très souvent :

$ psql -h serveur -d mabase -U nom -p 5432

Option	Variable	Valeur par défaut
`-h` HÔTE	$PGHOST	`/tmp`, `/var/run/postgresql`
`-p` PORT	$PGPORT	`5432`
`-U` NOM	$PGUSER	nom de l’utilisateur OS
`-d` base	$PGDATABASE	nom de l’utilisateur PG
	$PGOPTIONS	options de connexions

Les options de connexion permettent d’indiquer comment trouver l’instance (serveur, port), puis d’indiquer l’utilisateur et la base de données concernés parmi les différentes de l’instance. Ces deux derniers champs doivent passer le filtre du pg_hba.conf du serveur pour que la connexion réussisse.

Lorsque l’une de ces options n’est pas précisée, la bibliothèque cliente PostgreSQL cherche une variable d’environnement correspondante et prend sa valeur. Si elle ne trouve pas de variable, elle se rabat sur une valeur par défaut.

Les paramètres et variables d’environnement qui suivent sont utilisés par les outils du projet, et de nombreux autres outils de la communauté.

La problématique du mot de passe est laissée de côté pour le moment.

Hôte :

Le paramètre -h <hôte> ou la variable d’environnement $PGHOST permettent de préciser le nom ou l’adresse IP de la machine qui héberge l’instance.

Sans précision, sur Unix, le client se connecte sur la socket Unix, généralement dans /var/run/postgresql (défaut sur Debian et Red Hat) ou /tmp (défaut de la version compilée). Le réseau n’est alors pas utilisé, et il y a donc une différence entre -h localhost (via ::1 ou 127.0.0.1 donc) et -h /var/run/postgresql (défaut), ce qui peut avoir un résultat différent selon la configuration du pg_hba.conf. Par défaut, l’accès par le réseau exige un mot de passe.

Sous Windows, le comportement par défaut est de se connecter à localhost.

Serveur :

-p <port> ou $PGPORT permettent de préciser le port sur lequel l’instance écoute les connexions entrantes. Sans indication, le port par défaut est le 5432.

Utilisateur :

-U <nom> ou $PGUSER permettent de préciser le nom de l’utilisateur, connu de PostgreSQL, qui doit avoir été créé préalablement sur l’instance.

Sans indication, le nom d’utilisateur PostgreSQL est le nom de l’utilisateur système connecté.

Base de données :

-d base ou $PGDATABASE permettent de préciser le nom de la base de données utilisée pour la connexion.

Sans précision, le nom de la base de données de connexion sera celui de l’utilisateur PostgreSQL (qui peut découler de l’utilisateur connecté au système).

Exemples :

Chaîne de connexion classique, implicitement au port 5432 en local sur le serveur :

$ psql -U jeanpierre -d comptabilite

Connexion à un serveur distant pour une sauvegarde :

$ pg_dump -h serveur3 -p 5435 -U postgres -d basecritique -f fichier.dump

Connexion sans paramètre via l’utilisateur système postgres, et donc implicitement en tant qu’utilisateur postgres de l’instance à la base postgres (qui existent généralement par défaut).

$ sudo -iu postgres  psql

Dans les configurations par défaut courantes, cette commande est généralement la seule qui fonctionne sur une instance fraîchement installée.

Utilisation des variables d’environnement pour alléger la syntaxe dans un petit script de maintenance :

#! /bin/bash
export PGHOST=/var/run/postgresql
export PGPORT=5435
export PGDATABASE=comptabilite
export PGUSER=superutilisateur
# liste des bases
psql -l
# nettoyage
vacuumdb
# une sauvegarde
pg_dump -f fichier.dump

Raccourcis

Généralement, préciser -d n’est pas nécessaire quand la base de données est le premier argument non nommé de la ligne de commande. Par exemple :

$ psql -U jeanpierre comptabilite

$ sudo -iu postgres  vacuumdb nomdelabase

Il faut faire attention à quelques différences entre les outils : pour pgbench, -d désigne le mode debug et le nom de la base est un argument non nommé ; alors que pour pg_restore, le -d est nécessaire pour restaurer vers une base.

Variable d’environnement PGOPTIONS

La variable d’environnement $PGOPTIONS permet de positionner la plupart des paramètres de sessions disponibles, qui surchargent les valeurs par défaut.

Par exemple, pour exécuter une requête avec un paramétrage différent de work_mem (mémoire de tri) :

$ PGOPTIONS="-c work_mem=100MB" psql -p 5433 -h serveur nombase  < grosse_requete.sql

ou pour importer une sauvegarde sans être freiné par un serveur secondaire synchrone :

$ PGOPTIONS="-c synchronous_commit=local" pg_restore -d nombase sauvegarde.dump

Autres variables d’environnement

$PGAPPNAME
$PGSSLMODE
$PGPASSWORD
…

Chaînes libpq clés/valeur

psql "host=serveur1  user=jeanpierre  dbname=comptabilite"

psql -d "host=serveur1  port=5432  user=jeanpierre  dbname=comptabilite
     sslmode=require  application_name='chargement'
     options='-c work_mem=30MB' "

En lieu du nom de la base, une chaîne peut inclure tous les paramètres nécessaires. Cette syntaxe permet de fournir plusieurs paramètres d’un coup.

Les paramètres disponibles sont listés dans la documentation. On retrouvera de nombreux paramètres équivalents aux variables d’environnement, ainsi que d’autres.

Dans cet exemple, on se connecte en exigeant le SSL, en positionnant application_name pour mieux repérer la session, et en modifiant la mémoire de tri, ainsi que le paramétrage de la synchronisation sur disque pour accélérer les choses :

$ psql "host=serveur1  port=5432  user=jeanpierre  dbname=comptabilite
       sslmode=require  application_name='chargement'
       options='-c work_mem=99MB' -c synchronous_commit=off' " \
       <  script_chargement.sql

Tous les outils de l’écosystème ne connaissent pas cette syntaxe (par exemple pgCluu).

Chaînes URI

psql -d "postgresql://jeanpierre@serveur1:5432/comptabilite"

psql \
"postgres://jeanpierre@serveur1/comptabilite?sslmode=require\
&options=-c%20synchronous_commit%3Doff"

psql -d postgresql://serveur1/comptabilite?user=jeanpierre\&port=5432

Une autre possibilité existe : des chaînes sous forme URI comme il en existe pour beaucoup de pilotes et d’outils. La syntaxe est de la forme :

postgresql://[user[:motdepasse]@][lieu][:port][/dbname][?param1=valeur21&param2=valeur2…]

Là encore cette chaîne remplace le nom de la base dans les outils habituels. postgres:// et postgresql:// sont tous deux acceptés.

Cette syntaxe est très souple. Une difficulté réside dans la gestion des caractères spéciaux, signes = et des espaces :

# Ces deux appels sont équivalents
$ psql -d postgresql:///var/lib/postgresql?dbname=pgbench\&user=pgbench\&port=5436
$ psql -h /var/lib/postgresql -d pgbench -U pgbench -p 5436

# Ces deux appels sont équivalents
$ psql "postgresql://bob@vm1/proddb?&options=-c%20synchronous_commit%3Doff"
$ psql -U bob -h vm1 -d proddb -c 'synchronous_commit=off'

Tous les outils de l’écosystème ne connaissent pas cette syntaxe (par exemple pgCluu).

Connexion avec choix automatique du serveur

psql "host=serveur1,serveur2,serveur3
      port=5432,5433,5434
      user=jeanpierre  dbname=comptabilite
      target_session_attrs=read-write
      load_balance_hosts=random"   # v16

Il est possible d’indiquer plusieurs hôtes et ports. Jusque PostgreSQL 15 inclus, l’hôte sélectionné est le premier qui répond avec les conditions demandées. À partir de PostgreSQL 16, on peut ajouter load_balance_hosts=random pour que la libpq choisisse un serveur au hasard, pour une répartition de charge basique, mais très simple à mettre en place.

Si l’authentification ne passe pas, la connexion tombera en erreur. Il est possible de préciser si la connexion doit se faire sur un serveur en lecture/écriture ou en lecture seule grâce au paramètre target_session_attrs.

Par exemple, on se connectera ainsi au premier serveur de la liste ouvert en écriture et disponible parmi les trois précisés :

psql postgresql://jeanpierre@serveur1:5432,serveur2:5433,serveur3:5434/\
comptabilite?target_session_attrs=read-write

qui équivaut à :

psql "host=serveur1,serveur2,serveur3 port=5432,5433,5434
      target_session_attrs=read-write  user=jeanpierre  dbname=comptabilite"

Depuis la version 14, dans le but de faciliter la connexion aux différents serveurs d’une grappe, target_session_attrs possède d’autres options que read-write, à savoir : any, read-only, primary, standby, prefer-standby. Par exemple, la commande suivante permet de se connecter à un secondaire au hasard parmi ceux qui répondent. serveur3 est doublé pour prendre une charge double des autres. S’il ne reste plus que le primaire, la connexion se fera à celui-ci.

psql "host=serveur1,serveur2,serveur3,serveur3 port=5432,5433,5434,5434
      target_session_attrs=prefer-standby
      load_balance_hosts=random
      user=jeanpierre  dbname=comptabilite"

Authentification d’un client (outils console)

En interactif (psql)
- -W | --password
- -w | --no-password
Variable $PGPASSWORD
À préférer : fichier .pgpass
- chmod 600 .pgpass
- nom_hote:port:database:nomutilisateur:motdepasse

Options -W et -w de psql

L’option -W oblige à saisir le mot de passe de l’utilisateur. C’est le comportement par défaut si le serveur demande un mot de passe. Si les accès aux serveurs sont configurés sans mot de passe et que cette option est utilisée, le mot de passe sera demandé et fourni à PostgreSQL lors de la demande de connexion. Mais PostgreSQL ne vérifiera pas s’il est bon si la méthode d’authentification ne le réclame pas.

L’option -w empêche la saisie d’un mot de passe. Si le serveur a une méthode d’authentification qui nécessite un mot de passe, ce dernier devra être fourni par le fichier .pgpass ou par la variable d’environnement $PGPASSWORD. Dans tous les autres cas, la connexion échoue.

Variable $PGPASSWORD

Si psql détecte une variable $PGPASSWORD initialisée, il se servira de son contenu comme mot de passe qui sera soumis pour l’authentification du client.

Fichier .pgpass

Le fichier .pgpass, situé dans le répertoire personnel de l’utilisateur ou celui référencé par $PGPASSFILE, est un fichier contenant les mots de passe à utiliser si la connexion requiert un mot de passe (et si aucun mot de passe n’a été spécifié). Sur Microsoft Windows, le fichier est nommé %APPDATA%\postgresql\pgpass.conf (où %APPDATA% fait référence au sous-répertoire Application Data du profil de l’utilisateur).

Ce fichier devra être composé de lignes du format :

nom_hote:port:nom_base:nom_utilisateur:mot_de_passe

Chacun des quatre premiers champs pourraient être une valeur littérale ou * (qui correspond à tout). La première ligne réalisant une correspondance pour les paramètres de connexion sera utilisée (du coup, placez les entrées plus spécifiques en premier lorsque vous utilisez des jokers). Si une entrée a besoin de contenir * ou \, échappez ce caractère avec \. Un nom d’hôte localhost correspond à la fois aux connexions host (TCP) et aux connexions local (socket de domaine Unix) provenant de la machine locale.

Les droits sur .pgpass doivent interdire l’accès aux autres et au groupe ; réalisez ceci avec la commande :

chmod 0600 ~/.pgpass

Attention : si les droits du fichier sont moins stricts, le fichier sera ignoré !

Les droits du fichier ne sont actuellement pas vérifiés sur Microsoft Windows.

La console psql

Un outil simple pour
- les opérations courantes
- les tâches de maintenance
- l’exécution des scripts
- les tests

postgres$ psql
  base=#

Obtenir de l’aide et quitter

Obtenir de l’aide sur les commandes internes psql
- \?
Obtenir de l’aide sur les ordres SQL
- \h <COMMANDE>
Quitter
- \q ou ctrl-D
- quit ou exit (v11)

\? liste les commandes propres à psql (par exemple \d ou \du pour voir les tables ou les utilisateurs), trop nombreuses pour pouvoir être mémorisées.

\h <COMMANDE> affiche l’aide en ligne des commandes SQL. Sans argument, la liste des commandes disponibles est affichée. La version 12 ajoute en plus l’URL vers la page web documentant cette commande.

Exemple :

postgres=# \h ALTER TA

Commande :    ALTER TABLE
Description : modifier la définition d'une table
Syntaxe :
ALTER TABLE [ IF EXISTS ] [ ONLY ] nom [ * ]
    action [, ... ]
ALTER TABLE [ IF EXISTS ] [ ONLY ] nom [ * ]
…
URL: https://www.postgresql.org/docs/15/sql-altertable.html

\q ou Ctrl-D permettent de quitter psql. Depuis la version 11, il est aussi possible d’utiliser quit ou exit.

Gestion de la connexion

Modifier le mot de passe d’un utilisateur
- \password nomutilisateur
Quelle est la connexion courante ?
- \conninfo
- SELECT current_user,session_user,system_user;
Se connecter à une autre base :
- \c ma base
- \c mabase utilisateur serveur 5432

\c permet de changer d’utilisateur et/ou de base de données sans quitter le client. \conninfo permet de savoir où l’on est connecté.

Exemple :

CREATE DATABASE formation;
CREATE DATABASE prod;
CREATE USER stagiaire1;
CREATE USER stagiaire2;
CREATE USER admin;

postgres=# \c formation stagiaire1

You are now connected to database "formation" as user "stagiaire1".

formation=> \c - stagiaire2

You are now connected to database "formation" as user "stagiaire2".

formation=> \c prod admin

You are now connected to database "prod" as user "admin".

prod=> \conninfo

You are connected to database "prod" as user "admin"
                  on host "localhost" (address "::1") at port "5412".

Au niveau SQL, un équivalent partiel de \conninfo serait :

SELECT  current_user,
        current_catalog,                         -- base 
        inet_server_addr(), inet_server_port(),  -- serveur 
        system_user                              -- depuis PG16
        \gx

-[ RECORD 1 ]----+-----------------------
current_user     | dalibo
current_catalog  | pgbench
inet_server_addr | 192.168.74.5
inet_server_port | 5433
system_user      | scram-sha-256:postgres

Un superutilisateur pourra affecter un mot de passe à un autre utilisateur grâce à la commande \password, qui en fait encapsule un ALTER USER … PASSWORD …. Le gros intérêt de \password est d’envoyer le mot de passe chiffré au serveur. Ainsi, même si les traces contiennent toutes les requêtes SQL exécutées, il est impossible de retrouver les mots de passe via le fichier de traces. Ce n’est pas le cas avec un CREATE ROLE ou un ALTER ROLE manuel (à moins de chiffrer soi-même le mot de passe).

Catalogue système : objets utilisateurs

Lister :

les bases de données
- \l , \l+
les tables
- \d, \d+, \dt , \dt+
les index
- \di, \di+
les schémas
- \dn
les fonctions & procédures
- \df[+]
etc…

Ces commandes permettent d’obtenir des informations sur les objets utilisateurs de tout type stockés dans la base de données. Pour les commandes qui acceptent un motif, celui-ci permet de restreindre les résultats retournés à ceux dont le nom d’opérateur correspond au motif précisé.

Le client psql en version 15 est compatible avec toutes les versions du serveur depuis la 9.2 incluse.

\l dresse la liste des bases de données sur le serveur. Avec \l+, les commentaires, les tablespaces par défaut et les tailles des bases sont également affichés, ce qui peut être très pratique.

\dt affiche les tables, \di les index, \dn les schémas, \ds les séquences, \dv les vues, etc. Là encore, on peut ajouter + pour d’autres informations comme la taille, et même S pour inclure les objets système normalement masqués.

Exemple :

Si l’on crée une simple base grâce à pgbench avec un utilisateur dédié :

$ psql

=# CREATE ROLE testeur LOGIN ;
=# \password testeur
Saisir le nouveau mot de passe :
Saisir le mot de passe à nouveau :

Utilisateurs en place :

=# \du
                              Liste des rôles
         Nom du rôle         |        Attributs        |       Membre de
-----------------------------+-------------------------+-------------------
 dalibo                      |                         | {}
 nagios                      | Superutilisateur        | {}
 postgres                    | Superutilisateur, (...) | {}
 testeur                     |                         | {}

Création de la base :

CREATE DATABASE pgbench OWNER testeur ;

Bases de données en place :

=# \l
                           Liste des bases de données
      Nom       | Propriétaire | Encodage | Collationnement | Type caract. | …
----------------+--------------+----------+-----------------+--------------+----
 pgbench        | testeur      | UTF8     | fr_FR.UTF-8     | fr_FR.UTF-8  |
 postgres       | postgres     | UTF8     | fr_FR.UTF-8     | fr_FR.UTF-8  |

Création des tables de cette nouvelle base :

$ pgbench --initialize --scale=10 -U testeur -h localhost pgbench

Connexion à la nouvelle base :

$ psql -h localhost -U testeur -d pgbench

Les tables :

=# \d
               Liste des relations
 Schéma |       Nom        | Type  | Propriétaire
--------+------------------+-------+--------------
 public | pgbench_accounts | table | testeur
 public | pgbench_branches | table | testeur
 public | pgbench_history  | table | testeur
 public | pgbench_tellers  | table | testeur
(4 lignes)

=# \dt+ pgbench_*s
                          Liste des relations
 Schéma |       Nom        | Type  | Propriétaire | Persistence |  M…  | Taille | 
--------+------------------+-------+--------------+-------------+------+--------+--
 public | pgbench_accounts | table | testeur      | permanent   | heap | 128 MB |
 public | pgbench_branches | table | testeur      | permanent   | heap | 40 kB  |
 public | pgbench_tellers  | table | testeur      | permanent   | heap | 40 kB  |
(3 lignes)

Une table (affichage réduit pour des raisons de mise en page) :

=# \d+ pgbench_accounts
                          Table « public.pgbench_accounts »
 Colonne  |     Type      | Col..nt | NULL-able | … | Stockage | Compr. | …
----------+---------------+---------+-----------+---+----------+--------+--
 aid      | integer       |         | not null  |   | plain    |        |
 bid      | integer       |         |           |   | plain    |        |
 abalance | integer       |         |           |   | plain    |        |
 filler   | character(84) |         |           |   | extended |        |
Index :
    "pgbench_accounts_pkey" PRIMARY KEY, btree (aid)
Méthode d'accès : heap
Options: fillfactor=100

Les index :

=> \di
                           Liste des relations
 Schéma |          Nom          | Type  | Propriétaire |      Table
--------+-----------------------+-------+--------------+------------------
 public | pgbench_accounts_pkey | index | testeur      | pgbench_accounts
 public | pgbench_branches_pkey | index | testeur      | pgbench_branches
 public | pgbench_tellers_pkey  | index | testeur      | pgbench_tellers
(3 lignes)

Les schémas, utilisateur ou système :

=> \dn+
                           Liste des schémas
  Nom   | Propriétaire |    Droits d´accès    |      Description
--------+--------------+----------------------+------------------------
 public | postgres     | postgres=UC/postgres+| standard public schema
        |              | =UC/postgres         |
(1 ligne)

=> \dnS
         Liste des schémas
        Nom         | Propriétaire
--------------------+--------------
 information_schema | postgres
 pg_catalog         | postgres
 pg_toast           | postgres
 public             | postgres
(4 lignes)

Les tablespaces (ici ceux par défaut) :

=> \db
          Liste des tablespaces
    Nom     | Propriétaire | Emplacement
------------+--------------+-------------
 pg_default | postgres     |
 pg_global  | postgres     |
(2 lignes)

Catalogue système : rôles et accès

Lister les rôles (utilisateurs et groupes)
- \du[+]
Lister les droits d’accès
- \dp
Lister les droits d’accès par défaut
- \ddp
- ALTER DEFAULT PRIVILEGES
Lister les configurations par rôle et par base
- \drds

On a vu que \du (u pour user) affiche les rôles existants. Rappelons qu’un rôle peut être aussi bien un utilisateur (si le rôle a le droit de LOGIN) qu’un groupe d’utilisateurs, voire les deux à la fois.

Dans les versions antérieures à la 8.1, il n’y avait pas de rôles, et les groupes et les utilisateurs étaient deux notions distinctes. Certaines commandes ont conservé le terme de user, mais il s’agit bien de rôles dans tous les cas.

Les droits sont accessibles par les commandes \dp (p pour « permissions ») ou \z.

Dans cet exemple, le rôle admin devient membre du rôle système pg_signal_backend :

=# GRANT pg_signal_backend TO admin;

=# \du
                                List of roles
 Nom du rôle |                    Attributs         |      Membre de
-------------+--------------------------------------+---------------------
 admin       |                                      | {pg_signal_backend}
 postgres    | Superuser, Create role, Create DB,   |
             | Replication, Bypass RLS              | {}
 …

Toujours dans la base pgbench :

=# GRANT SELECT ON TABLE pgbench_accounts TO dalibo ;
=# GRANT ALL ON TABLE pgbench_history TO dalibo ;
=# \z

=> \z
                                    Droits d'accès
 Schéma |       Nom        | Type  |     Droits d'accès      | Droits … | …
--------+------------------+-------+-------------------------+----------+---
 public | pgbench_accounts | table | testeur=arwdDxt/testeur+|          |
        |                  |       | dalibo=r/testeur        |          |
 public | pgbench_branches | table |                         |          |
 public | pgbench_history  | table | testeur=arwdDxt/testeur+|          |
        |                  |       | dalibo=arwdDxt/testeur  |          |
 public | pgbench_tellers  | table |                         |          |
(4 lignes)

La commande \ddp permet de connaître les droits accordés par défaut à un utilisateur sur les nouveaux objets avec l’ordre ALTER DEFAULT PRIVILEGES.

=# ALTER DEFAULT PRIVILEGES GRANT ALL ON TABLES TO dalibo ;

=# \ddp
                Droits d´accès par défaut
 Propriétaire | Schéma | Type  |     Droits d´accès
--------------+--------+-------+-------------------------
 testeur      |        | table | dalibo=arwdDxt/testeur +
              |        |       | testeur=arwdDxt/testeur
(1 ligne)

Enfin, la commande \drds permet d’obtenir la liste des paramètres appliqués spécifiquement à un utilisateur ou une base de données.

=# ALTER DATABASE pgbench SET work_mem TO '15MB';
=# ALTER ROLE testeur SET log_min_duration_statement TO '0';

=# \drds
              Liste des paramètres
  Rôle   | Base de données |         Réglages
---------+-----------------+--------------------------
 testeur |                 | log_min_duration_statement=0
         | pgbench         | work_mem=15MB
…

Visualiser le code des objets

Voir les vues ou les fonctions & procédures
- \dv, \df
Code d’une vue
- \sv
Code d’une procédure stockée
- \sf

Ceci permet de visualiser le code de certains objets sans avoir besoin de l’éditer. Par exemple avec cette vue système :

=# \dv pg_tables
             Liste des relations
   Schéma   |    Nom    | Type | Propriétaire
------------+-----------+------+--------------
 pg_catalog | pg_tables | vue  | postgres
(1 ligne)


=# \sv+ pg_tables
1       CREATE OR REPLACE VIEW pg_catalog.pg_tables AS
2        SELECT n.nspname AS schemaname,
3           c.relname AS tablename,
4           pg_get_userbyid(c.relowner) AS tableowner,
5           t.spcname AS tablespace,
6           c.relhasindex AS hasindexes,
7           c.relhasrules AS hasrules,
8           c.relhastriggers AS hastriggers,
9           c.relrowsecurity AS rowsecurity
10         FROM pg_class c
11           LEFT JOIN pg_namespace n ON n.oid = c.relnamespace
12           LEFT JOIN pg_tablespace t ON t.oid = c.reltablespace
13        WHERE c.relkind = ANY (ARRAY['r'::"char", 'p'::"char"])

Ou cette fonction :

=# CREATE FUNCTION nb_sessions_actives () RETURNS int
LANGUAGE sql
AS $$
  SELECT COUNT(*) FROM pg_stat_activity
  WHERE backend_type = 'client backend' AND state='active' ;
$$ ;

=# \df nb_sessions_actives
                                        Liste des fonctions
 Schéma |         Nom         | Type … du résultat | Type …des paramètres | Type
--------+---------------------+--------------------+----------------------+------
 public | nb_sessions_actives | integer            |                      | func
(1 ligne)

=# \sf nb_sessions_actives
CREATE OR REPLACE FUNCTION public.nb_sessions_actives()
 RETURNS integer
 LANGUAGE sql
AS $function$
  SELECT COUNT(*) FROM pg_stat_activity
  WHERE backend_type = 'client backend' AND state='active' ;
$function$

Il est même possible de lancer un éditeur depuis psql pour modifier directement la vue ou la fonction avec respectivement \ev ou \ef.

Configuration

Lister les paramètres correspondants au motif indiqué
- \dconfig (v15+)

La méta-commande \dconfig permet de récupérer la configuration d’un paramètre. Par exemple :

b1=# \dconfig log_r*
  List of configuration parameters
          Parameter          | Value
-----------------------------+-------
 log_recovery_conflict_waits | off
 log_replication_commands    | off
 log_rotation_age            | 1d
 log_rotation_size           | 0
(4 rows)

En ajoutant le signe +, il est possible d’obtenir plus d’informations :

b1=# \dconfig+ log_r*
                       List of configuration parameters
          Parameter          | Value |  Type   |  Context  | Access privileges
-----------------------------+-------+---------+-----------+-------------------
 log_recovery_conflict_waits | off   | bool    | sighup    |
 log_replication_commands    | off   | bool    | superuser |
 log_rotation_age            | 1d    | integer | sighup    |
 log_rotation_size           | 0     | integer | sighup    |
(4 rows)

Exécuter des requêtes

Exécuter une requête :

SELECT * FROM pg_tables ;
SELECT * FROM pg_tables \g
SELECT * FROM pg_tables \gx   -- une ligne par champ
INSERT INTO … VALUES (1) \; INSERT INTO … VALUES (2) ; -- 1 transaction

Rappel des requêtes:
- flèche vers le haut
- \g
- Ctrl-R suivi d’un extrait de texte représentatif

Les requêtes SQL doivent se terminer par ; ou, pour marquer la parenté de PostgreSQL avec Ingres, \g. Cette dernière commande permet de relancer un ordre.

Depuis version 10, il est aussi possible d’utiliser \gx pour bénéficier de l’affichage étendu sans avoir à jouer avec \x on et \x off.

La console psql, lorsqu’elle est compilée avec la bibliothèque libreadline ou la bibliothèque libedit (cas des distributions Linux courantes), dispose des mêmes possibilités de rappel de commande que le shell bash.

Exemple :

postgres=# SELECT * FROM pg_tablespace LIMIT 5;

  oid  |  spcname   | spcowner | spcacl | spcoptions
-------+------------+----------+--------+------------
  1663 | pg_default |       10 |        |
  1664 | pg_global  |       10 |        |
 16502 | ts1        |       10 |        |

postgres=# SELECT * FROM pg_tablespace LIMIT 5\g

  oid  |  spcname   | spcowner | spcacl | spcoptions
-------+------------+----------+--------+------------
  1663 | pg_default |       10 |        |
  1664 | pg_global  |       10 |        |
 16502 | ts1        |       10 |        |

postgres=# \g

  oid  |  spcname   | spcowner | spcacl | spcoptions
-------+------------+----------+--------+------------
  1663 | pg_default |       10 |        |
  1664 | pg_global  |       10 |        |
 16502 | ts1        |       10 |        |

postgres=# \gx

-[ RECORD 1 ]----------
oid        | 1663
spcname    | pg_default
spcowner   | 10
spcacl     |
spcoptions |
-[ RECORD 2 ]----------
oid        | 1664
spcname    | pg_global
spcowner   | 10
spcacl     |
spcoptions |
-[ RECORD 3 ]----------
oid        | 16502
spcname    | ts1
spcowner   | 10
spcacl     |
spcoptions |

Plusieurs ordres sur la même ligne séparés par des ; seront exécutés et affichés à la suite. Par contre, s’ils sont séparés par \;, ils seront envoyés ensemble et implicitement dans une même transaction (sauf utilisation explicite de BEGIN/COMMIT/ROLLBACK). Avant la version 15, ne sera affiché que le résultat du dernier ordre.

Dans cet exemple, la division par zéro fait tomber en erreur et annule l’insertion de la valeur 2 car les deux sont dans la même transaction :

=# CREATE TABLE demo_insertion (i float);
CREATE TABLE
=# INSERT INTO demo_insertion VALUES(1.0); INSERT INTO demo_insertion VALUES(1.0/0);
INSERT 0 1
ERROR:  division by zero
=# SELECT * FROM demo_insertion \; INSERT INTO demo_insertion VALUES (2.0) \;
   INSERT INTO demo_insertion VALUES (2.0/0) ;
 i
---
 1
(1 ligne)

INSERT 0 1
ERROR:  division by zero
=# SELECT * FROM demo_insertion ;
 i
---
 1
(1 ligne)

Afficher le résultat d’une requête

\x pour afficher un champ par ligne
Affichage par paginateur si l’écran ne suffit pas
Préférer less :
- set PAGER='less -S'
Ou outil dédié : pspg
- \setenv PAGER 'pspg'

En mode interactif, psql cherche d’abord à afficher directement le résultat :

postgres=# SELECT relname,reltype, relchecks, oid,oid FROM pg_class LIMIT 3;

      relname      | reltype | relchecks |  oid  |  oid
-------------------+---------+-----------+-------+-------
 pg_statistic      |   11319 |         0 |  2619 |  2619
 t3                |   16421 |         0 | 16419 | 16419
 capitaines_id_seq |   16403 |         0 | 16402 | 16402
 t1                |   16415 |         0 | 16413 | 16413
 t2                |   16418 |         0 | 16416 | 16416

S’il y a trop de colonnes, on peut préférer n’avoir qu’un champ par ligne grâce au commutateur \x :

postgres=# \x on

Expanded display is on.

postgres=# SELECT relname,reltype, relchecks, oid,oid FROM pg_class LIMIT 3;

-[ RECORD 1 ]----------------
relname   | pg_statistic
reltype   | 11319
relchecks | 0
oid       | 2619
oid       | 2619
-[ RECORD 2 ]----------------
relname   | t3
reltype   | 16421
relchecks | 0
oid       | 16419
oid       | 16419
-[ RECORD 3 ]----------------
relname   | capitaines_id_seq
reltype   | 16403
relchecks | 0
oid       | 16402
oid       | 16402

\x on et \x off sont alternativement appelés si l’on tape plusieurs fois \x. \x auto délègue à psql la décision du meilleur affichage, en général à bon escient. \gx à la place de ; bascule l’affichage pour une seule requête.

S’il n’y a pas la place à l’écran, psql appelle le paginateur par défaut du système. Il s’agit souvent de more, parfois de less. Ce dernier est bien plus puissant, permet de parcourir le résultat en avant et en arrière, avec la souris, de chercher une chaîne de caractères, de tronquer les lignes trop longues (avec l’option -S) pour naviguer latéralement.

Le paramétrage du paginateur s’effectue par des variables d’environnement :

export PAGER='less -S'
psql

ou :

PAGER='less -S'  psql

ou dans psql directement, ou .psqlrc :

\setenv PAGER 'less -S'

Mais less est généraliste. Un paginateur dédié à l’affichage de résultats de requêtes a été récemment développé par Pavel Stěhule et son paquet figure dans les principales distributions.

Pour les gens qui consultent souvent des données dans les tables depuis la console, pspg permet de naviguer dans les lignes avec la souris en figeant les entêtes ou quelques colonnes ; de poser des signets sur des lignes ; de sauvegarder les lignes. (Pour plus de détail, voir cette présentation et la page Github du projet). La mise en place est similaire :

\setenv PAGER 'pspg'

À l’inverse, la pagination se désactive complètement avec :

\pset pager

(et bien sûr en mode non interactif, par exemple quand la sortie de psql est redirigée vers un fichier).

Afficher les détails d’une requête

\gdesc
Afficher la liste des colonnes correspondant au résultat d’exécution d’une requête
- noms
- type de données

Après avoir exécuté une requête, ou même à la place de l’exécution, il est possible de connaître le nom des colonnes en résultat ainsi que leur type de données.

Requête :

SELECT nspname, relname
FROM pg_class c
JOIN pg_namespace n ON n.oid = c.relnamespace
WHERE n.nspname = 'public' AND c.relkind = 'r';

Description des colonnes :

postgres=# \gdesc

 Column  | Type
---------+------
 nspname | name
 relname | name

Ou sans exécution :

postgres=# SELECT * FROM generate_series (1, 1000) \gdesc

     Column      |  Type
-----------------+---------
 generate_series | integer

Exécuter le résultat d’une requête

Exécuter le résultat d’une requête
- \gexec

Parfois, une requête permet de créer des requêtes sur certains objets. Par exemple, si nous souhaitons exécuter un VACUUM sur toutes les tables du schéma public, nous allons récupérer la liste des tables avec cette requête :

SELECT nspname, relname FROM pg_class c
JOIN pg_namespace n ON n.oid = c.relnamespace
WHERE n.nspname = 'public' AND c.relkind = 'r';

 nspname |     relname
---------+------------------
 public  | pgbench_branches
 public  | pgbench_tellers
 public  | pgbench_accounts
 public  | pgbench_history
(4 lignes)

Plutôt que d’éditer manuellement cette liste de tables pour créer les ordres SQL nécessaires, autant modifier la requête pour qu’elle prépare elle-même les ordres SQL :

SELECT 'VACUUM ' || quote_ident(nspname) || '.' || quote_ident(relname)
FROM pg_class c
JOIN pg_namespace n ON n.oid = c.relnamespace
WHERE n.nspname = 'public' AND c.relkind = 'r';

           ?column?
--------------------------------
 VACUUM public.pgbench_branches
 VACUUM public.pgbench_tellers
 VACUUM public.pgbench_accounts
 VACUUM public.pgbench_history
(4 lignes)

Une fois que nous avons vérifié la validité des requêtes SQL, il ne reste plus qu’à les exécuter. C’est ce que permet la commande \gexec :

=# \gexec

VACUUM
VACUUM
VACUUM
VACUUM

Manipuler le tampon de requêtes

Éditer
- dernière requête : \e
- vue : \ev nom_vue
- fonction PL/pgSQL : \ef nom_fonction
Historique :
- \s

\e nomfichier.sql édite le tampon de requête courant ou un fichier existant indiqué à l’aide d’un éditeur externe.

L’éditeur désigné avec les variables d’environnement $EDITOR ou $PSQL_EDITOR notamment. Sur Unix, c’est généralement par défaut une variante de vi mais n’importe quel éditeur fait l’affaire :

PSQL_EDITOR=nano  psql

ou dans psql ou dans le .psqlrc :

\setenv PSQL_EDITOR 'gedit'

\p affiche le contenu du tampon de requête.

\r efface la requête qui est en cours d’écriture. La précédente requête reste accessible avec \p.

\w nomfichier.sql provoque l’écriture du tampon de requête dans le fichier indiqué (à modifier par la suite avec \e par exemple).

\ev v_mavue édite la vue indiquée. Sans argument, cette commande affiche le squelette de création d’une nouvelle vue.

\ef f_mafonction est l’équivalent pour une fonction.

\s affiche l’historique des commandes effectuées dans la session. \s historique.log sauvegarde cet historique dans le fichier indiqué.

Entrées/sorties

Charger et exécuter un script SQL
- \i fichier.sql
Rediriger la sortie dans un fichier
- \o resultat.out
Écrire un texte sur la sortie standard
- \echo "Texte…"

\i fichier.sql lance l’exécution des commandes placées dans le fichier passé en argument. \ir fait la même chose sauf que le chemin est relatif au chemin courant.

\o resultat.out envoie les résultats de la requête vers le fichier indiqué (voire vers une commande UNIX via un pipe).

Exemple :

=# \o tables.txt
=# SELECT * FROM pg_tables ;

(Si l’on intercale \H, on peut avoir un formatage en HTML.)

Attention : cela va concerner toutes les commandes suivantes. Entrer \o pour revenir au mode normal.

\echo "Texte" affiche le texte passé en argument sur la sortie standard. Ce peut être utile entre les étapes d’un script.

Gestion de l’environnement système

Chronométrer les requêtes
- \timing on
Exécuter une commande OS
- \! ls -l (sur le client !)
Changer de répertoire courant
- \cd /tmp
Affecter la valeur d’une variable d’environnement (v15+)
- \getenv toto PATH

\timing on active le chronométrage de toutes les commandes. C’est très utile mais alourdit l’affichage. Sans argument, la valeur actuelle est basculée de on à off et vice-versa.

=# \timing on
Chronométrage activé.

=# VACUUM ;
VACUUM
Temps : 26,263 ms

\! <commande> ouvre un shell interactif en l’absence d’argument ou exécute la commande indiquée sur le client (pas le serveur !) :

\cd (et non \! cd !) permet de changer de répertoire courant, là encore sur le client. Cela peut servir pour définir le chemin d’un script à exécuter ou d’un futur export.

\getenv permet de récupérer la valeur d’une valeur d’environnement système et de l’affecter à une variable.

Exemple :

\! cat nomfichier.out
\! ls -l /tmp
\! mkdir /home/dalibo/travail
\cd /home/dalibo/travail
\! pwd
/home/dalibo/travail

Variables internes psql

Positionner des variables internes
- \set NOMVAR nouvelle_valeur
Variables internes usuelles
- ON_ERROR_STOP : on / off
- ON_ERROR_ROLLBACK : on / off / interactive
- ROW_COUNT : nombre de lignes renvoyées par la dernière requête (v11)
- ERROR : true si dernière requête en erreur (v11)
Ne pas confondre avec SET (au niveau du serveur) !

Les variables déclarées avec \set sont positionnées au niveau de psql, outil client. Elles ne sont pas connues du serveur et n’existent pas dans les autres outils clients (pgAdmin, DBeaver…).

Il ne faut pas les confondre avec les paramètres définis sur le serveur au niveau de la session avec SET. Ceux-ci sont transmis directement au serveur quand ils sont entrés dans un outil client, quel qu’il soit.

\set affiche les variables internes et utilisateur.

\set NOMVAR nouvelle_valeur permet d’affecter une valeur.

La liste des variables prédéfinies est disponible dans la documentation de psql. Beaucoup modifient le comportement de psql.

Exemple :

postgres=# \set
AUTOCOMMIT = 'on'
COMP_KEYWORD_CASE = 'preserve-upper'
DBNAME = 'b1'
ECHO = 'none'
ECHO_HIDDEN = 'off'
ENCODING = 'UTF8'
FETCH_COUNT = '0'
HIDE_TABLEAM = 'off'
HIDE_TOAST_COMPRESSION = 'off'
HISTCONTROL = 'none'
HISTSIZE = '500'
HOST = '/var/run/postgresql'
IGNOREEOF = '0'
LAST_ERROR_MESSAGE = ''
LAST_ERROR_SQLSTATE = '00000'
ON_ERROR_ROLLBACK = 'off'
ON_ERROR_STOP = 'off'
PORT = '5432'
PROMPT1 = '%/%R%x%# '
PROMPT2 = '%/%R%x%# '
PROMPT3 = '>> '
QUIET = 'off'
SERVER_VERSION_NAME = '15.1'
SERVER_VERSION_NUM = '150001'
SHOW_ALL_RESULTS = 'on'
SHOW_CONTEXT = 'errors'
SINGLELINE = 'off'
SINGLESTEP = 'off'
USER = 'postgres'
VERBOSITY = 'default'
VERSION = 'PostgreSQL 15.1 on x86_64-pc-linux-gnu, compiled by gcc (GCC) 8.5.0 20210514 (Red Hat 8.5.0-15), 64-bit'
VERSION_NAME = '15.1'
VERSION_NUM = '150001'

Les variables ON_ERROR_ROLLBACK et ON_ERROR_STOP sont discutées dans la partie relative à la gestion des erreurs.

La version 11 ajoute quelques variables internes. ROW_COUNT indique le nombre de lignes de résultat de la dernière requête exécutée :

=# SELECT * FROM pg_namespace;

      nspname       | nspowner |               nspacl
--------------------+----------+-------------------------------------
 pg_toast           |       10 |
 pg_temp_1          |       10 |
 pg_toast_temp_1    |       10 |
 pg_catalog         |       10 | {postgres=UC/postgres,=U/postgres}
 public             |       10 | {postgres=UC/postgres,=UC/postgres}
 information_schema |       10 | {postgres=UC/postgres,=U/postgres}

=# \echo :ROW_COUNT
6

=# SELECT :ROW_COUNT ;
6

alors que ERROR est un booléen indiquant si la dernière requête était en erreur ou pas :

=# CREATE TABLE t1(id integer);
CREATE TABLE

=# CREATE TABLE t1(id integer);

ERROR:  relation "t1" already exists

postgres=# \echo :ERROR
true
postgres=# CREATE TABLE t2(id integer);
CREATE TABLE
postgres=# \echo :ERROR
false

Variables utilisateur psql

Définir une variable utilisateur
- \set NOMVAR nouvelle_valeur
Invalider une variable
- \unset NOMVAR
Stockage du résultat d’une requête :
- si résultat est une valeur unique
- Exemple :
```
SELECT now() AS maintenant \gset
SELECT :'maintenant' ;
```

En dehors des variables internes évoquées dans le chapitre précédent, il est possible à un utilisateur de psql de définir ses propres variables.

-- initialiser avec une constante
\set active 'y'
\echo :active
y
-- initialiser avec le résultat d'une commande système
\set uptime `uptime`
\echo :uptime

 09:38:58 up 53 min,  1 user,  load average: 0,12, 0,07, 0,07

Et pour supprimer la variable :

\unset uptime

Il est possible de stocker le résultat d’une requête dans une variable pour sa réutilisation dans un script avec la commande \gset. Le nom de la variable est celui de la colonne ou de son alias. La valeur retournée par la requête doit être unique sous peine d’erreur.

SELECT now() AS "curdate" \gset
\echo :curdate

2020-08-16 10:53:51.795582+02

Il est possible aussi de donner un préfixe au nom de la variable :

SELECT now() AS "curdate" \gset v_
\echo :v_curdate

2020-08-16 10:54:20.484344+02

Tests conditionnels

\if
\elif
\else
\endif

Ces quatre instructions permettent de tester la valeur de variables psql, ce qui permet d’aller bien plus loin dans l’écriture de scripts SQL. Le client doit être en version 10 au moins (pas forcément le serveur).

Par exemple, si on souhaite savoir si on se trouve sur un serveur standby ou sur un serveur primaire, il suffit de configurer la variable PROMPT1 à partir du résultat de l’interrogation de la fonction pg_is_in_recovery(). Pour cela, il faut enregistrer ce code dans le fichier .psqlrc :

SELECT pg_is_in_recovery() as est_standby \gset
\if :est_standby
    \set PROMPT1 'standby %x$ '
\else
    \set PROMPT1 'primaire %x$ '
\endif

Puis, en lançant psql sur un serveur primaire, on obtient :

psql (15.1)
Type "help" for help.

primaire $

alors qu’on obtient sur un serveur secondaire :

psql (15.1)
Type "help" for help.

standby $

Personnaliser psql

Fichier de configuration ~/.psqlrc
- voire ~/.psqlrc-X.Y ou ~/.psqlrc-X
- ignoré avec -X
Exemple de .psqlrc :

\set ON_ERROR_ROLLBACK interactive  -- paramétrage de session
\timing on
\set PROMPT1 '%M:%> %n@%/%R%#%x'    -- invite
\set cfg 'SHOW ALL ;'               -- requête utilisable avec :cfg
\set cls '\\! clear;'               -- nettoyer l'écran avec :cls

psql est personnalisable par le biais de plusieurs variables internes. Il est possible de pérenniser ces personnalisations par le biais d’un fichier ~/.psqlrc (ou %APPDATA%\postgresql\psqlrc.conf sous Windows, ou dans un répertoire désigné par $PSQLRC). Il peut exister des fichiers par version (par exemple ~/.psqlrc-15 ou ~/.psqlrc-15.0), voire un fichier global.

Modifier l’invite est utile pour toujours savoir où et comment l’on est connecté. Tous les détails sont dans la documentation. Par exemple, ajouter %> dans l’invite affiche le port. On peut aussi afficher toutes les variables listées par \set (par exemple ainsi : %:PORT: ou %:USER:). En cas de reconnexion, psql en régénère certaines, mais pas toutes.

Exemple de fichier .psqlrc :

\set QUIET 1
\timing on
\pset pager on
\setenv pager
\pset null 'ø'
-- Mots clés autocomplétés en majuscule
\set COMP_KEYWORD_CASE upper
-- Affichage
\x auto
\pset linestyle 'unicode'
\pset border 2
\pset unicode_border_linestyle double
\pset unicode_column_linestyle double
\pset unicode_header_linestyle double
-- Prompt dynamique
-- %> indique le port, %m le serveur, %n l'utilisateur, %/ la base…
\set PROMPT1 '%m:%> %[%033[1;33;40m%]%n@%/%R%[%033[0m%]%#%x '
-- serveur secondaire ? (NB : non mis à jour lors d'une reconnexion !)
SELECT pg_is_in_recovery() as est_standby \gset
\if :est_standby
   \set PROMPT1 :PROMPT1 '(standby) '
\else
   \set PROMPT1 :PROMPT1
\endif
\set QUIET 0

$ psql -h serveur -p5435 -U jeanpierre -d mabase

[serveur]:5435 jeanpierre@postgres=# (standby) SELECT pi(), now(), null ;
╔═══════════════════╦═══════════════════════════════╦══════════╗
║        pi         ║              now              ║ ?column? ║
╠═══════════════════╬═══════════════════════════════╬══════════╣
║ 3.141592653589793 ║ 2022-01-07 16:08:39.925262+01 ║ ø        ║
╚═══════════════════╩═══════════════════════════════╩══════════╝
(1 ligne)

Il est aussi possible d’y rajouter du paramétrage de session avec SET pour adapter le fuseau horaire, par exemple.

Des requêtes très courantes peuvent être ajoutées dans le .psqlrc, par exemple celles-ci :

-- Paramètres en cours avec leur source
-- Ceci impérativement sur une seule ligne !
\set config 'SELECT name, current_setting(name), CASE source WHEN $$configuration file$$ THEN
regexp_replace(sourcefile, $$^/.*/$$, $$$$)||$$:$$||sourceline ELSE source END FROM pg_settings
WHERE source <> $$default$$ OR name LIKE $$%.%$$;'

(Requête inspirée de Christoph Berg).

\set extensions 'SELECT * FROM pg_available_extensions ORDER BY name ;'

…utilisables ainsi dans psql :

=# :config

=# :extensions

Attention : le .psqlrc n’est exécuté qu’au démarrage de psql, mais pas lors d’une reconnexion avec \c ! Les prompts dynamiques à base de variables utilisateur sont donc susceptibles d’être alors faux ! Pour relancer le script, utiliser :

\i ~/.psqlrc

Dans un script, il vaut mieux ignorer ce fichier de configuration grâce à --no-psqlrc (-X) pour revenir à l’environnement par défaut et éviter de polluer l’affichage :

$ psql -X -f script.sql
$ psql -X -At -c 'SELECT name, setting FROM pg_settings ;'

Écriture de scripts shell

Script SQL
Script Shell
Exemple sauvegarde

Exécuter un script SQL avec psql

Avec -c :

psql -c 'SELECT * FROM matable' -c 'SELECT fonction(123)' ;

Avec un script :

psql -f nom_fichier.sql

psql < nom_fichier.sql

Depuis psql :
- \i nom_fichier.sql

Gestion des transactions

psql est en mode auto-commit par défaut
- variable AUTOCOMMIT
Ouvrir une transaction explicitement
- BEGIN;
Terminer une transaction
- COMMIT; ou ROLLBACK;
Ouvrir une transaction implicitement
- option -1 (--single-transaction)

Par défaut, psql est en mode « autocommit », c’est-à-dire que tous les ordres SQL sont automatiquement validés après leur exécution.

Pour exécuter une suite d’ordres SQL dans une seule et même transaction, il faut soit ouvrir explicitement une transaction avec BEGIN; et la valider avec COMMIT; ou l’annuler avec ROLLBACK;. Les autres outils clients sont généralement dans ce même cas.

L’ordre

=# \set AUTOCOMMIT off

a pour effet d’insérer systématiquement un BEGIN avant chaque ordre s’il n’y a pas déjà une transaction ouverte ; il faudra valider ensuite avec COMMIT avant de déconnecter. Il est déconseillé de changer le comportement par défaut (on), même s’il peut désorienter au premier abord des personnes ayant connu une base de données concurrente.

Une autre possibilité est d’utiliser psql -1 ou psql --single-transation : les ordres sont automatiquement encadrés d’un BEGIN et d’un COMMIT. La présence d’ordres BEGIN, COMMIT ou ROLLBACK explicites modifiera ce comportement en conséquence.

Écrire un script SQL

Attention à l’encodage des caractères
- \encoding
- SET client_encoding
Écriture des requêtes

L’encodage a moins d’importance depuis qu’UTF-8 s’est généralisé, mais il y a encore parfois des problèmes dans de vieilles bases ou certains vieux outils.

Rappelons que les bases modernes devraient toutes utiliser l’encodage UTF-8 (c’est le défaut).

\encoding [ENCODAGE] permet, en l’absence d’argument, d’afficher l’encodage du client. En présence d’un argument, il permet de préciser l’encodage du client.

Exemple :

postgres=# \encoding
UTF8
postgres=# \encoding LATIN9
postgres=# \encoding
LATIN9

Cela a le même effet que d’utiliser l’ordre SQL SET client_encoding TO LATIN9;.

En terme de présentation, il est commun d’écrire les mots clés SQL en majuscules et d’écrire les noms des objets et fonctions manipulés dans les requêtes en minuscule. Le langage SQL est un langage au même titre que Java ou PHP, la présentation est importante pour la lisibilité des requêtes, même si les variations personnelles sont nombreuses.

Les blocs anonymes

Bloc procédural anonyme en PL/pgSQL :

DO $$
DECLARE r record;
BEGIN
    FOR r IN (SELECT schemaname, relname
              FROM pg_stat_user_tables
              WHERE coalesce(last_analyze, last_autoanalyze) IS NULL
              ) LOOP
        RAISE NOTICE 'Analyze %.%', r.schemaname, r.relname ;
        EXECUTE 'ANALYZE ' || quote_ident(r.schemaname)
                           || '.' || quote_ident(r.relname) ;
    END LOOP;
END$$;

Les blocs anonymes sont utiles pour des petits scripts ponctuels qui nécessitent des boucles ou du conditionnel, voire du transactionnel, sans avoir à créer une fonction ou une procédure. Ils ne renvoient rien. Ils sont habituellement en PL/pgSQL mais tout langage procédural installé est possible.

L’exemple ci-dessus lance un ANALYZE sur toutes les tables où les statistiques n’ont pas été calculées d’après la vue système, et donne aussi un exemple de SQL dynamique. Le résultat est par exemple :

NOTICE:  Analyze public.pgbench_history
NOTICE:  Analyze public.pgbench_tellers
NOTICE:  Analyze public.pgbench_accounts
NOTICE:  Analyze public.pgbench_branches
DO
Temps : 141,208 ms

(Pour ce genre de SQL dynamique, si l’on est sous psql , il est souvent plus pratique d’utiliser \gexec.)

Noter que les ordres constituent une transaction unique, à moins de rajouter des COMMIT ou ROLLBACK explicitement (ce n’est autorisé qu’à partir de la version 11).

Utiliser des variables

\set nom_table 'ma_table'
SELECT * FROM :"nom_table";

\set valeur_col1 'test'
SELECT * FROM :"nom_table" WHERE col1 = :'valeur_col1';

\prompt 'invite' nom_variable
\unset variable

psql -v VARIABLE=valeur

psql permet de manipuler des variables internes personnalisées dans les scripts. Ces variables peuvent être particulièrement utiles pour passer des noms d’objets ou des termes à utiliser dans une requête par le biais des options de ligne de commande (-v variable=valeur).

Noter la position des guillemets quand la variable est une chaîne de caractères !

Exemple :

Une fois connecté à la base pgbench, on déclare deux variables propres au client :

pgbench=# \set nomtable pgbench_accounts
pgbench=# \set taillemini 1000000

Elles apparaissent bien dans la liste des variables :

pgbench=# \set
AUTOCOMMIT = 'on'
COMP_KEYWORD_CASE = 'preserve-upper'
DBNAME = 'pgbench'
…
nomtable = 'pgbench_accounts'
taillemini = '1000000'

Elles s’utilisent ainsi :

SELECT pg_relation_size (:'nomtable') ;

 pg_relation_size
------------------
        134299648

SELECT relname, pg_size_pretty(pg_relation_size (oid))
FROM pg_class
WHERE relkind = 'r' AND pg_relation_size (oid) > :taillemini ;

     relname      | pg_size_pretty
------------------+----------------
 pgbench_accounts | 128 MB

La substitution s’effectue bien au niveau du client. Si l’on trace tout au niveau du serveur, ces requêtes apparaissent :

SELECT pg_relation_size ('pgbench_accounts') ;

SELECT relname, pg_size_pretty(pg_relation_size (oid))
FROM pg_class WHERE relkind = 'r'
AND pg_relation_size (oid) > 1000000 ;

Gestion des erreurs

Ignorer les erreurs dans une transaction
- ON_ERROR_ROLLBACK
Gérer des erreurs SQL en shell
- ON_ERROR_STOP

La variable interne ON_ERROR_ROLLBACK n’a de sens que si elle est utilisée dans une transaction. Elle peut prendre trois valeurs :

off (défaut) ;
on ;
interactive.

Lorsque ON_ERROR_ROLLBACK est à on, psql crée un SAVEPOINT systématiquement avant d’exécuter une requête SQL. Ainsi, si la requête SQL échoue, psql effectue un ROLLBACK TO SAVEPOINT pour annuler cette requête. Sinon il relâche le SAVEPOINT.

Lorsque ON_ERROR_ROLLBACK est à interactive, le comportement de psql est le même seulement si il est utilisé en interactif. Si psql exécute un script, ce comportement est désactivé. Cette valeur permet de se protéger d’éventuelles fautes de frappe.

Utiliser cette option n’est donc pas neutre, non seulement en terme de performances, mais également en terme d’intégrité des données. Il ne faut donc pas utiliser cette option à la légère.

Enfin, la variable interne ON_ERROR_STOP a deux objectifs : arrêter l’exécution d’un script lorsque psql rencontre une erreur et retourner un code retour shell différent de 0. Si cette variable reste à off, psql retournera toujours la valeur 0 même s’il a rencontré une erreur dans l’exécution d’une requête. Une fois activée, psql retournera un code d’erreur 3 pour signifier qu’il a rencontré une erreur dans l’exécution du script.

L’exécution d’un script qui comporte une erreur retourne le code 0, signifiant que psql a pu se connecter à la base de données et exécuté le script :

$ psql -f script_erreur.sql postgres
psql:script_erreur.sql:1: ERROR:  relation "vin" does not exist
LINE 1: SELECT * FROM vin;
                      ^
$ echo $?
0

Lorsque la variable ON_ERROR_STOP est activée, psql retourne un code erreur 3, signifiant qu’il a rencontré une erreur :

$ psql -v ON_ERROR_STOP=on -f script_erreur.sql postgres
psql:script_erreur.sql:1: ERROR:  relation "vin" does not exist
LINE 1: SELECT * FROM vin;
                      ^
$ echo $?
3

psql retourne les codes d’erreurs suivant au shell :

0 au shell s’il se termine normalement ;
1 s’il y a eu une erreur fatale de son fait (pas assez de mémoire, fichier introuvable) ;
2 si la connexion au serveur s’est interrompue ou arrêtée ;
3 si une erreur est survenue dans un script et si la variable ON_ERROR_STOP a été initialisée.

Formatage des résultats

Sortie simplifiée pour exploitation automatisée : -XAt
- -t (--tuples-only)
- -A (--no-align)
- -X (--no-psqlrc)
- séparateurs : -F (--field-separator) et -R (--record-separator)
Formats HTML ou CSV
- -H | --html
- --csv (à partir de la version 12)

psql peut servir à afficher des rapports basiques et possède quelques options de formatage.

L’option --csv suffit à répondre à ce besoin, à partir d’un client en version 12 au moins.

S’il faut définir plus finement le format, il existe des options. -A impose une sortie non alignée des données. En ajoutant -t, qui supprime l’entête, et -X, qui demande à ignorer le .psqlrc, la sortie peut être facilement exploitée par des outils classiques comme awk oused :

$ psql -XAt -c 'select datname, pg_database_size(datname) from pg_database'
postgres|87311139
powa|765977379
template1|9028387
template0|8593923
pgbench|166134563

Le séparateur | peut être remplacé par un autre avec -F, ou un octet nul avec -z, et le retour chariot de fin de ligne par une chaîne définie avec -R, ou un octet nul avec -0.

-H permet une sortie en HTML pour une meilleure lisibilité par un humain.

Résultats en pivot (tableau croisé)

\crosstabview [colV [colH [colD [colonnedetriH]]]]
Exécute la requête en tampon
- au moins 3 colonnes

Par exemple, pour voir les différents types de clients connectés aux bases (clients système inclus), le résultat n’est pas très lisible :

=# \pset null ø

=# SELECT datname, backend_type, COUNT(*) as nb  FROM pg_stat_activity
   GROUP BY 1,2
   ORDER BY datname NULLS LAST, backend_type ;

 datname  |         backend_type         | nb
----------+------------------------------+----
 pgbench  | client backend               |  2
 postgres | client backend               |  1
 powa     | powa                         |  1
 ø        | archiver                     |  1
 ø        | autovacuum launcher          |  1
 ø        | background writer            |  1
 ø        | checkpointer                 |  1
 ø        | logical replication launcher |  1
 ø        | pg_wait_sampling collector   |  1
 ø        | walwriter                    |  1
(10 lignes)

On peut le reformater ainsi :

=# \crosstabview backend_type datname

         backend_type         | postgres | ø | powa | pgbench
------------------------------+----------+---+------+---------
 client backend               |        2 |   |      |       1
 walwriter                    |          | 1 |      |
 autovacuum launcher          |          | 1 |      |
 logical replication launcher |          | 1 |      |
 powa                         |          |   |    1 |
 background writer            |          | 1 |      |
 archiver                     |          | 1 |      |
 checkpointer                 |          | 1 |      |
(9 lignes)

Formatage dans les scripts SQL

Donner un titre au résultat de la requête
- \pset title 'Résultat de la requête’
Formater le résultat
- \pset format html (ou csv…)
Diverses options peu utilisées

Il est possible de réaliser des modifications sur le format de sortie des résultats de requête directement dans le script SQL ou en mode interactif dans psql.

Afficher \pset permet de voir ces différentes options. La complétion automatique après \pset affiche les paramètres et valeurs possibles.

Par exemple, l’option format est par défaut à aligned mais possède d’autres valeurs :

=# \pset format <TAB>

aligned          csv              latex            troff-ms         wrapped
asciidoc         html             latex-longtable  unaligned

D’autres options existent, peu utilisées. La liste complète des options de formatage et leur description est disponible dans la documentation de la commande psql.

Scripts & Crontab

cron
- Attention aux variables d’environnement !
Ou tout ordonnanceur

La planification d’un script périodique s’effectue de préférence avec les outils du système, donc sous Unix avec cron ou une de ses variantes, même si n’importe quel ordonnanceur peut convenir.

Avec cron, il faut se rappeler qu’à l’exécution d’un script, l’environnement de l’utilisateur n’est pas initialisé, ou plus simplement, les fichiers de personnalisation (par ex. .bashrc) de l’environnement ne sont pas lus. Seule la valeur $HOME est initialisée. Un script fonctionnant parfaitement dans une session peut échouer une fois planifié. Il faut donc prévoir ce cas, initialiser les variables d’environnement requises de façon adéquate, et bien tester.

Par exemple, pour charger l’environnement de l’utilisateur :

#!/bin/bash

. ${HOME}/.bashrc

…

Rappelons que chaque utilisateur du système peut avoir ses propres crontab. L’utilisateur peut les visualiser avec la commande crontab -l et les éditer avec la commande crontab -e.

Exemple de script de sauvegarde

Sauvegarder une base et classer l’archive (squelette) :

#!/bin/bash
# Paramètre : la base
t=$(mktemp)                    # fichier temporaire
pg_dump -Fc "$1" > $t          # sauvegarde
d=$(eval date +%d%m%y-%H%M%S)  # date
mv $t /backup/"${1}_${d}.dump" # déplacement
exit 0

…et ajouter la gestion des erreurs !
…et les surveiller

Outils graphiques

Outils graphiques d’administration
- temBoard
- pgAdminIII et pgAdmin 4
- pgmodeler

temBoard

Adresse: https://labs.dalibo.com/temboard
Licence: PostgreSQL
Notes: Serveur sur Linux, client web

temBoard - PostgreSQL Remote Control

Multi-instances
Surveillance OS / PostgreSQL
Suivi de l’activité
Gestion des performances de PostgreSQL
Configuration de chaque instance

temBoard - Vue parc

temBoard - Tableau de bord

temBoard - Activity

temBoard - Supervision

temBoard - Configuration

temBoard - Maintenance

pgAdmin 4

https://www.pgadmin.org
Application web
Licence : PostgreSQL
Multiplateforme, multilangue

pgAdmin 4 : tableau de bord

DBeaver

https://dbeaver.io
Version Community sous Licence Apache 2.0
Application Java Multiplateforme
Version web CloudBeaver aussi disponible
Supporte PostgreSQL (et ~ 80 autres SBGD)
Version Pro payante et plus complète

DBeaver est un outil graphique basé sur Eclipse. Il permet l’administration de plus de 80 SGBDs différents, y compris PostgreSQL. Le projet a sa propre entreprise depuis 2017 ainsi qu’une version payante plus complète. La version open-source Community Edition est disponible sous licence Apache 2.0. Une version web de DBeaver est disponible sous le nom de CloudBeaver (avec une page de démonstration publique).

La version Pro, disponible sous différentes déclinaisons, propose des connecteurs propriétaires supplémentaires vers des systèmes de bases de données non relationnels (MongoDB, Redis, Cassandra, etc.), une gestion native des bases de données Cloud (AWS, Azure, etc.), des fonctionnalités dédiées aux entreprises ainsi qu’un support de la part de l’éditeur.

Il existe des paquets d’installation pour les systèmes d’exploitation les plus courants.

DBeaver : fenêtre principale

phpPgAdmin

phpPgAdmin : fonctionnalités

Licence: GNU Public License
Application web, simple
- consultation, édition
- sauvegarde, export
Pérennité ?

AdminerEvo

AdminerEvo : fonctionnalités

https://docs.adminerevo.org/
Application web pour utilisateurs
Basique mais simple & efficace
Et simple : 1 fichier PHP
Multibases, multilangues
Licence : Apache License ou GPL 2

pgModeler

Site officiel : https://pgmodeler.io/
Licence : GPLv3
Modélisation de base de données
Fonctionnalité d’import export
Comparaison de base

Conclusion

Les outils en ligne de commande sont « rustiques » mais puissants
Ils peuvent être remplacés par des outils graphiques
En cas de problème, il est essentiel de les maîtriser.

Questions

N’hésitez pas, c’est le moment !

Quiz

https://dali.bo/de_quiz

Introduction à pgbench

pgbench est un outil de test livré avec PostgreSQL. Son but est de faciliter la mise en place de benchmarks simples et rapides. Par défaut, il installe une base assez simple, génère une activité plus ou moins intense et calcule le nombre de transactions par seconde et la latence. C’est ce qui sera fait ici dans cette introduction. On peut aussi lui fournir ses propres scripts.

La documentation complète est sur https://docs.postgresql.fr/current/pgbench.html. L’auteur principal, Fabien Coelho, a fait une présentation complète, en français, à la PG Session #9 de 2017.

Installation

L’outil est installé avec les paquets habituels de PostgreSQL, client ou serveur suivant la distribution.

Dans le cas des paquets RPM du PGDG, l’outil n’est pas dans le PATH par défaut ; il faudra donc fournir le chemin complet :

/usr/pgsql-16/bin/pgbench

Il est préférable de créer un rôle non privilégié dédié, qui possédera la base de données :

CREATE ROLE pgbench LOGIN PASSWORD 'unmotdepassebienc0mplexe';
CREATE DATABASE pgbench OWNER pgbench ;

Le pg_hba.conf doit éventuellement être adapté.

La base par défaut s’installe ainsi (indiquer la base de données en dernier ; ajouter -p et -h au besoin) :

pgbench -U pgbench --initialize --scale=100 pgbench

--scale permet de faire varier proportionnellement la taille de la base. À 100, la base pèsera 1,5 Go, avec 10 millions de lignes dans la table principale pgbench_accounts :

pgbench@pgbench=# \d+
                           Liste des relations
 Schéma |       Nom        | Type  | Propriétaire | Taille  | Description
--------+------------------+-------+--------------+---------+-------------
 public | pg_buffercache   | vue   | postgres     | 0 bytes |
 public | pgbench_accounts | table | pgbench      | 1281 MB |
 public | pgbench_branches | table | pgbench      | 40 kB   |
 public | pgbench_history  | table | pgbench      | 0 bytes |
 public | pgbench_tellers  | table | pgbench      | 80 kB   |

Générer de l’activité

Pour simuler une activité de 20 clients simultanés, répartis sur 4 processeurs, pendant 100 secondes :

pgbench -U pgbench -c 20 -j 4 -T100 pgbench

NB : ne pas utiliser -d pour indiquer la base, qui signifie --debug pour pgbench, qui noiera alors l’affichage avec ses requêtes :

 UPDATE pgbench_accounts SET abalance = abalance + -3455 WHERE aid = 3789437;
 SELECT abalance FROM pgbench_accounts WHERE aid = 3789437;
 UPDATE pgbench_tellers SET tbalance = tbalance + -3455 WHERE tid = 134;
 UPDATE pgbench_branches SET bbalance = bbalance + -3455 WHERE bid = 78;
 INSERT INTO pgbench_history (tid, bid, aid, delta, mtime)
  VALUES (134, 78, 3789437, -3455, CURRENT_TIMESTAMP);

À la fin, s’affichent notamment le nombre de transactions (avec et sans le temps de connexion) et la durée moyenne d’exécution du point de vue du client (latency) :

 scaling factor: 100
 query mode: simple
 number of clients: 20
 number of threads: 4
 duration: 10 s
 number of transactions actually processed: 20433
 latency average = 9.826 ms
 tps = 2035.338395 (including connections establishing)
 tps = 2037.198912 (excluding connections establishing)

Modifier le paramétrage est facile grâce à la variable d’environnement PGOPTIONS :

PGOPTIONS='-c synchronous_commit=off -c commit_siblings=20' \
             pgbench -d pgbench -U pgbench -c 20 -j 4 -T100   2>/dev/null

latency average = 6.992 ms
tps = 2860.465176 (including connections establishing)
tps = 2862.964803 (excluding connections establishing)

Des tests rigoureux doivent durer bien sûr beaucoup plus longtemps que 100 s, par exemple pour tenir compte des effets de cache, des checkpoints périodiques, etc.

Travaux pratiques

But :

Acquérir certains automatismes dans l’utilisation de psql
Créer des premières bases de données

L’ensemble des informations permettant de résoudre ces exercices a été abordé au cours de la partie théorique. Il est également possible de trouver les réponses dans le manuel de psql (man psql) ou dans l’aide en ligne de l’outil.

Il est important de bien discerner les différents utilisateurs impliqués au niveau système et PostgreSQL.

Ouvrir plusieurs fenêtres ou consoles : au moins une avec l’utilisateur habituel (dalibo ici), une avec root, une avec l’utilisateur système postgres, une pour suivre le contenu des traces (postgresql*.log).

Nouvelle base bench :

En tant qu’utilisateur système postgres, et avec l’utilitaire en ligne de commande createdb, créer une base de données nommée bench (elle appartiendra à postgres).

Avec psql, se connecter à la base bench en tant qu’utilisateur postgres.

Lister les bases de l’instance.

Se déconnecter de PostgreSQL.

Voir les tables :

Pour remplir quelques tables dans la base bench, on utilise un outil de bench livré avec PostgreSQL :
/usr/pgsql-15/bin/pgbench -i --foreign-keys bench

Quelle est la taille de la base après alimentation ?

Afficher la liste des tables de la base bench et leur taille.

Quelle est la structure de la table pgbench_accounts ?

Afficher l’ensemble des autres objets non système (index, séquences, vues…) de la base.

Nouvel utilisateur :

Toujours en tant qu’utilisateur système postgres, avec l’utilitaire createuser, créer un rôle dupont (il doit avoir l’attribut LOGIN !).

Sous psql, afficher la liste des rôles (utilisateurs).

Voir les objets système :

Dans la base bench, afficher l’ensemble des tables systèmes (schéma pg_catalog).

Afficher l’ensemble des vues systèmes (schéma pg_catalog).

Manipuler les données :

Le but est de créer une copie de la table pgbench_tellers de la base bench avec CREATE TABLE AS. Afficher l’aide de cette commande.

Créer une table pgbench_tellers_svg, copie de la table pgbench_tellers.

Sortir le contenu de la table pgbench_tellers dans un fichier /tmp/pgbench_tellers.csv (commande \copy).

Quel est le répertoire courant ? Sans quitter psql, se déplacer vers /tmp/, et en lister le contenu.

Afficher le contenu du fichier /tmp/pgbench_tellers.csv depuis psql.

Créer un fichier décompte.sql, contenant 3 requêtes pour compter le nombre de lignes dans les 3 tables de bench :

Il devra écrire dans le fichier /tmp/décompte.txt.

Le faire exécuter par psql.

Détruire la base :

Supprimer la base bench.

Travaux pratiques (solutions)

Les copies d’écran qui suivent proviennent d’un PostgreSQL 15 sous RockyLinux 8 paramétré en anglais. Elles peuvent différer légèrement selon la version de PostgreSQL, l’OS et la langue.

Ouvrir plusieurs fenêtres ou consoles : au moins une avec l’utilisateur habituel (dalibo ici), une avec root, une avec l’utilisateur système postgres, une pour suivre le contenu des traces (postgresql*.log).

Pour devenir root :

$ sudo su -

Pour devenir postgres :

$ sudo -iu postgres

Pour voir le contenu des traces défiler, se connecter dans une nouvelle fenêtre à nouveau en tant que postgres, et aller chercher le fichier de traces. Sur Red Hat/CentOS, il est par défaut dans $PGDATA/log et son nom exact varie chaque jour :

$ sudo -iu postgres
$ ls -l /var/lib/pgsql/15/data/log
-rw-------. 1 postgres postgres 4462 Jan  6 11:12 postgresql-Fri.log
$ tail -f  /var/lib/pgsql/15/data/log/postgresql-Tue.log

Par défaut ne s’afficheront que peu de messages : arrêt/redémarrage, erreur de connexion… Laisser la fenêtre ouverte en arrière-plan ; elle servira à analyser les problèmes.

Nouvelle base bench :

En tant qu’utilisateur système postgres, et avec l’utilitaire en ligne de commande createdb, créer une base de données nommée bench (elle appartiendra à postgres).

Si vous n’êtes pas déjà postgres :

$ sudo -iu postgres

$ createdb --echo bench
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false)
CREATE DATABASE bench;

Noter que createdb ne fait que générer un ordre SQL. On peut aussi aussi directement exécuter cet ordre depuis psql sous un compte superutilisateur.

Avec psql, se connecter à la base bench en tant qu’utilisateur postgres.

$ psql -d bench -U postgres
psql (15.1)
Type "help" for help.

bench=#

Lister les bases de l’instance.

bench=# \l

bench=# \l
                                                 List of databases
  Name    |  Owner   | Encoding |   Collate   |    Ctype    | …|   Access privileges   
----------+----------+----------+-------------+-------------+--+-----------------------
bench     | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |  | 
postgres  | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |  | 
template0 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |  | =c/postgres          +
          |          |          |             |             |  | postgres=CTc/postgres
template1 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |  | =c/postgres          +
          |          |          |             |             |  | postgres=CTc/postgres
(4 rows)

(Deux colonnes indiquant à la source des librairies pour les collations ont été masquées.)

Noter que depuis le shell, le même résultat est renvoyé par :

$ psql -l

Se déconnecter de PostgreSQL.

bench=# \q

(exit et Ctrl-D fonctionnent également.)

Voir les tables :

Pour remplir quelques tables dans la base bench, on utilise un outil de bench livré avec PostgreSQL :
/usr/pgsql-15/bin/pgbench -i --foreign-keys bench

L’outil est livré avec PostgreSQL, mais n’est pas dans les chemins par défaut sur Red Hat/CentOS/Rocky Linux.

La connexion doit fonctionner depuis n’importe quel compte système, il s’agit d’une connexion cliente tout comme psql.

Quelle est la taille de la base après alimentation ?

\l+ renvoie ceci :

$ psql
postgres=# \l+
                                           List of databases
  Name    |  Owner   | Encoding |   Collate   |    …    |   Access privileges   |  Size   | …
----------+----------+----------+-------------+---------+-----------------------+---------+----
bench     | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 |         |                       | 23 MB   | …
postgres  | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 |         |                       | 6477 kB | …
template0 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 |         | =c/postgres          +| 7297 kB | …
          |          |          |             |         | postgres=CTc/postgres |         | …
template1 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 |         | =c/postgres          +| 7377 kB | …
          |          |          |             |         | postgres=CTc/postgres |         |

La base bench fait donc 23 Mo.

Afficher la liste des tables de la base bench et leur taille.

\dt affiche les tables, \dt+ ajoute quelques informations dont la taille.

postgres=# \c bench
You are now connected to database "bench" as user "postgres".

bench=# \dt+
 Schema |       Name       | Type  |  Owner   | Persistence | Access method |  Size   | Description 
--------+------------------+-------+----------+-------------+---------------+---------+-------------
 public | pgbench_accounts | table | postgres | permanent   | heap          | 13 MB   | 
 public | pgbench_branches | table | postgres | permanent   | heap          | 40 kB   | 
 public | pgbench_history  | table | postgres | permanent   | heap          | 0 bytes | 
 public | pgbench_tellers  | table | postgres | permanent   | heap          | 40 kB   |

(Il est courant d’utiliser \d et non \dt. S’afficheront alors aussi les vues et les séquences.)

Quelle est la structure de la table pgbench_accounts ?

\d (voire d+) est sans doute un des ordres les plus utiles à connaître :

bench=# \d pgbench_accounts
              Table "public.pgbench_accounts"
  Column  |     Type      | Collation | Nullable | Default 
----------+---------------+-----------+----------+---------
 aid      | integer       |           | not null | 
 bid      | integer       |           |          | 
 abalance | integer       |           |          | 
 filler   | character(84) |           |          | 
Indexes:
    "pgbench_accounts_pkey" PRIMARY KEY, btree (aid)
Foreign-key constraints:
    "pgbench_accounts_bid_fkey" FOREIGN KEY (bid) REFERENCES pgbench_branches(bid)
Referenced by:
    TABLE "pgbench_history" CONSTRAINT "pgbench_history_aid_fkey"
                                FOREIGN KEY (aid) REFERENCES pgbench_accounts(aid)

La table a quatre colonnes : aid, bid, abalance, filler.

La première porte la clé primaire (et ne peut donc être à NULL).

La seconde est une clé étrangère pointant vers pgbench_branches.

La table pgbench_history porte une clé étrangère pointant vers la clé primaire de cette table.

Afficher l’ensemble des autres objets non système (index, séquences, vues…) de la base.

Les index :

bench=# \di+
                                                     List of relations
Schema |         Name          | Type  |  Owner   |      Table       | Persistence | … |  Size   | …
-------+-----------------------+-------+----------+------------------+-------------+---+---------+--
public | pgbench_accounts_pkey | index | postgres | pgbench_accounts | permanent   |   | 2208 kB | 
public | pgbench_branches_pkey | index | postgres | pgbench_branches | permanent   |   | 16 kB   | 
public | pgbench_tellers_pkey  | index | postgres | pgbench_tellers  | permanent   |   | 16 kB   |

Ces index sont ceux nécessités par les clés primaires.

Il n’y a ni séquence ni vue :

bench=# \ds
N'a trouvé aucune relation.
bench=# \dv
N'a trouvé aucune relation.

Nouvel utilisateur :

Toujours en tant qu’utilisateur système postgres, avec l’utilitaire createuser, créer un rôle dupont (il doit avoir l’attribut LOGIN !).

$ createuser --echo --login dupont
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false)
CREATE ROLE dupont NOSUPERUSER NOCREATEDB NOCREATEROLE INHERIT LOGIN;

Sous psql, afficher la liste des rôles (utilisateurs).

\du affiche les rôles (sauf ceux système).

Il n’y a que le superutilisateur postgres (par défaut), et dupont créé tout à l’heure mais sans droit particulier :

postgres=# \du
                                   List of roles
 Role name |                         Attributes                         | Member of 
-----------+------------------------------------------------------------+-----------
 dupont    |                                                            | {}
 postgres  | Superuser, Create role, Create DB, Replication, Bypass RLS | {}

Voir les objets système :

Dans la base bench, afficher l’ensemble des tables systèmes (schéma pg_catalog).

bench=# \dt pg_catalog.*
                    List of relations
   Schema   |           Name           | Type  |  Owner   
------------+--------------------------+-------+----------
 pg_catalog | pg_aggregate             | table | postgres
 pg_catalog | pg_aggregate             | table | postgres
 pg_catalog | pg_am                    | table | postgres
…
 pg_catalog | pg_statistic             | table | postgres
…
(64 rows)

Notons que pour afficher uniquement les tables système, on préférera le raccourci \dtS.

Afficher l’ensemble des vues systèmes (schéma pg_catalog).

Certaines des vues ci-dessous sont très utiles dans la vie de DBA :

bench=# \dv pg_catalog.*
                       List of relations
   Schema   |              Name               | Type |  Owner   
------------+---------------------------------+------+----------
 pg_catalog | pg_available_extension_versions | view | postgres
 pg_catalog | pg_available_extensions         | view | postgres
 pg_catalog | pg_backend_memory_contexts      | view | postgres
 pg_catalog | pg_config                       | view | postgress
 pg_catalog | pg_cursors                      | view | postgres
 pg_catalog | pg_file_settings                | view | postgres
 pg_catalog | pg_group                        | view | postgres
 pg_catalog | pg_hba_file_rules               | view | postgres
 pg_catalog | pg_ident_file_mappings          | view | postgres
 pg_catalog | pg_indexes                      | view | postgres
 pg_catalog | pg_locks                        | view | postgres
 pg_catalog | pg_matviews                     | view | postgres
…
 pg_catalog | pg_roles                        | view | postgres
…
 pg_catalog | pg_settings                     | view | postgres
 pg_catalog | pg_shadow                       | view | postgres
…
 pg_catalog | pg_stat_activity                | view | postgres
…
 pg_catalog | pg_stat_archiver                | view | postgres
…
 pg_catalog | pg_stat_database                | view | postgres
…
 pg_catalog | pg_stat_progress_analyze        | view | postgres
 pg_catalog | pg_stat_progress_basebackup     | view | postgres
 pg_catalog | pg_stat_progress_cluster        | view | postgres
 pg_catalog | pg_stat_progress_copy           | view | postgres
 pg_catalog | pg_stat_progress_create_index   | view | postgres
 pg_catalog | pg_stat_progress_vacuum         | view | postgres
…
 pg_catalog | pg_stat_replication             | view | postgres
 pg_catalog | pg_stat_replication_slots       | view | postgres
… 
 pg_catalog | pg_statio_all_tables            | view | postgres
…
 pg_catalog | pg_statio_user_indexes          | view | postgres
 pg_catalog | pg_statio_user_sequences        | view | postgres
 pg_catalog | pg_statio_user_tables           | view | postgres
 pg_catalog | pg_stats                        | view | postgres
…
 (75 rows)

Là encore, \dvS est un équivalent pour les tables systèmes.

Manipuler les données :

Le but est de créer une copie de la table pgbench_tellers de la base bench avec CREATE TABLE AS. Afficher l’aide de cette commande.

bench=# \h CREATE TABLE AS
postgres=# \c bench 
You are now connected to database "bench" as user "postgres".
bench=# \h CREATE TABLE AS
Command:     CREATE TABLE AS
Description: define a new table from the results of a query
Syntax:
CREATE [ [ GLOBAL | LOCAL ] { TEMPORARY | TEMP } | UNLOGGED ] TABLE [ IF NOT EXISTS ] table_name
    [ (column_name [, ...] ) ]
    [ USING method ]
    [ WITH ( storage_parameter [= value] [, ... ] ) | WITHOUT OIDS ]
    [ ON COMMIT { PRESERVE ROWS | DELETE ROWS | DROP } ]
    [ TABLESPACE tablespace_name ]
    AS query
    [ WITH [ NO ] DATA ]

URL: https://www.postgresql.org/docs/15/sql-createtableas.html

Créer une table pgbench_tellers_svg, copie de la table pgbench_tellers.

bench=# CREATE TABLE pgbench_tellers_svg AS SELECT * FROM pgbench_tellers ;
SELECT 10

Sortir le contenu de la table pgbench_tellers dans un fichier /tmp/pgbench_tellers.csv (commande \copy).

bench=# \copy pgbench_tellers TO '/tmp/pgbench_tellers.csv'
COPY 10

Rappelons que la commande \copy est propre à psql (outil client), et est exécutée sur le client, avec l’accès au système de fichiers du client. \copy ne doit pas être confondue avec COPY, commande similaire exécutée par le serveur, et n’ayant accès qu’au système de fichiers du serveur. Il est important de bien connaître la distinction même si le client est utilisé ici sur le serveur avec l’utilisateur système postgres.

Quel est le répertoire courant ? Sans quitter psql, se déplacer vers /tmp/, et en lister le contenu.

Le répertoire courant est celui en cours quand psql a été lancé. Selon les cas, ce peut être /home/dalibo, /var/lib/pgsql/… On peut se déplacer avec \cd.

bench=# \! pwd
/home/dalibo

bench=# \cd /tmp

bench=# \! ls
pgbench_tellers.csv
systemd-private-1b08135528d846088bb892f5a82aec9e-bolt.service-1hjHUH
…
bench=#

Afficher le contenu du fichier /tmp/pgbench_tellers.csv depuis psql.

Son contenu est le suivant :

bench=# \! cat /tmp/pgbench_tellers.csv
1       1       0       \N
2       1       0       \N
3       1       0       \N
4       1       0       \N
5       1       0       \N
6       1       0       \N
7       1       0       \N
8       1       0       \N
9       1       0       \N
10      1       0       \N

On aurait pu l’ouvrir avec un éditeur de texte ou n’importe quel autre programme présent sur le client :

bench=# \! vi /tmp/pgbench_tellers.csv

Créer un fichier décompte.sql, contenant 3 requêtes pour compter le nombre de lignes dans les 3 tables de bench :

Il devra écrire dans le fichier /tmp/décompte.txt.

Le faire exécuter par psql.

Le fichier doit contenir ceci :

\o /tmp/décompte.txt
SELECT COUNT(*) FROM pgbench_accounts ;
SELECT COUNT(*) FROM pgbench_tellers ;
SELECT COUNT(*) FROM pgbench_branches ;

La première ligne ordonne d’écrire la sortie des ordres dans le fichier indiqué.

Il peut être appelé par :

$ psql -d bench -f /tmp/décompte.sql

ou :

$ psql -d bench < /tmp/décompte.sql

Vérifier ensuite le contenu de /tmp/décompte.txt.

Détruire la base :

Supprimer la base bench.

Depuis la ligne de commande du système d’exploitation, en tant qu’utilisateur système postgres :

$ dropdb --echo bench
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
DROP DATABASE bench;

Alternativement, si l’on est connecté en tant que superutilisateur à l’instance (pas sous la base à supprimer !) :

postgres=# DROP DATABASE bench ;
DROP DATABASE

Noter l’absence de demande de confirmation !

Tâches courantes

Introduction

Gestion des bases
Gestion des rôles
Gestion des droits
Tâches du DBA
Sécurité

Bases

Liste des bases
Modèle (Template)
Création
Suppression
Modification / configuration

Liste des bases

Catalogue système : pg_database
Commande psql :
- \l
- \l+

La liste des bases de données est disponible grâce à un catalogue système appelé pg_database. Il suffit d’un SELECT pour récupérer les méta-données sur chaque base :

postgres=# \x
Expanded display is on.
postgres=# SELECT * FROM pg_database \gx

-[ RECORD 1 ]--+------------------------------------
oid            | 5
datname        | postgres
datdba         | 10
encoding       | 6
datlocprovider | c
datistemplate  | f
datallowconn   | t
datconnlimit   | -1
datfrozenxid   | 8885214
datminmxid     | 1
dattablespace  | 1663
datcollate     | fr_FR.UTF-8
datctype       | fr_FR.UTF-8
daticulocale   | 
daticurules    | 
datcollversion | 2.36
datacl         | 
-[ RECORD 2 ]--+------------------------------------
oid            | 18770
datname        | cave
datdba         | 18769
encoding       | 6
datlocprovider | c
datistemplate  | f
datallowconn   | t
datconnlimit   | -1
datfrozenxid   | 722
datminmxid     | 1
dattablespace  | 1663
datcollate     | fr_FR.UTF-8
datctype       | fr_FR.UTF-8
daticulocale   | 
daticurules    | 
datcollversion | 2.36
datacl         | 
-[ RECORD 3 ]--+------------------------------------
oid            | 1
datname        | template1
datdba         | 10
encoding       | 6
datlocprovider | c
datistemplate  | t
datallowconn   | t
datconnlimit   | -1
datfrozenxid   | 722
datminmxid     | 1
dattablespace  | 1663
datcollate     | fr_FR.UTF-8
datctype       | fr_FR.UTF-8
daticulocale   | 
daticurules    | 
datcollversion | 2.36
datacl         | {=c/postgres,postgres=CTc/postgres}
-[ RECORD 4 ]--+------------------------------------
oid            | 4
datname        | template0
datdba         | 10
encoding       | 6
datlocprovider | c
datistemplate  | t
datallowconn   | f
datconnlimit   | -1
datfrozenxid   | 722
datminmxid     | 1
dattablespace  | 1663
datcollate     | fr_FR.UTF-8
datctype       | fr_FR.UTF-8
daticulocale   | 
daticurules    | 
datcollversion | 
datacl         | {=c/postgres,postgres=CTc/postgres}
…

Voici la signification des principales colonnes :

oid : identifiant système de la base ;
datname : nom de la base ;
datdba : l’identifiant de l’utilisateur propriétaire de cette base (voir l’OID correspondant à cet identifiant dans le catalogue système pg_roles) ;
encoding : avec la fonction pg_encoding_to_char(), on peut voir que les valeurs 6 correspondent à UTF8, ce qui est généralement recommandé ;
datlocprovider : c indique que les collations sont fournies par la biliothèque libc du système, un i indiquerait l’utilisation de la bibliothèque ICU (indépendante du système), et dans ce dernier cas les champs daticulocale et daticurules sont remplies ;
datistemplate : à true si cette base est utilisable comme modèle ;
datallowconn : à true s’il est autorisé de se connecter à cette base ;
datconnlimit : limite du nombre de connexions simultanées pour les utilisateurs standards sur cette base (0 interdit toute connexion, et -1 ne pose pas de limite, jusque max_connections du moins) ;
datfrozenxid : plus ancien identifiant de transaction géré par cette base (cela a une importance dans le recyclage des numéros de transaction) ;
dattablespace : identifiant du tablespace par défaut de cette base (1663 indique généralement le tablespace pg_default, de fait le répertoire PGDATA ; les emplacements des tablespaces peuvent se trouver dans la table pg_tablespace ou par la fonction pg_tablespace_location()) ;
datacl : droits pour cette base (un champ vide indique qu’il n’y a pas de droits spécifiques).

Pour avoir une vue plus simple, il est préférable d’utiliser la métacommande \l dans psql (vue raccourcie pour la mise en page) :

postgres=# \l
                                          List of databases
   Name     |   Owner   | Enc. | Locale P. |   Collate   |…|   Access privileges   
------------+-----------+------+-----------+-------------+-+-----------------------
 cave       | caviste   | UTF8 | libc      | fr_FR.UTF-8 | | 
 pgbench    | pgbench   | UTF8 | libc      | fr_FR.UTF-8 | | 
 postgres   | postgres  | UTF8 | libc      | fr_FR.UTF-8 | | 
 template0  | postgres  | UTF8 | libc      | fr_FR.UTF-8 | | =c/postgres          +
            |           |      |           |             | | postgres=CTc/postgres
 template1  | postgres  | UTF8 | libc      | fr_FR.UTF-8 | | =c/postgres          +
            |           |      |           |             | | postgres=CTc/postgres
 tpc        | tpc_owner | UTF8 | libc      | fr_FR.UTF-8 | | 
…

Avec \l+, il est possible d’avoir plus d’informations (notamment la taille de la base ou le commentaire).

Noter que si l’on veut savoir où psql va chercher ces informations, il est possible de lui demander d’afficher la requête qu’il envoie au serveur :

$ psql --echo-hidden -c '\l+'

********* QUERY **********
SELECT
  d.datname as "Name",
  pg_catalog.pg_get_userbyid(d.datdba) as "Owner",
  pg_catalog.pg_encoding_to_char(d.encoding) as "Encoding",
  CASE d.datlocprovider WHEN 'c' THEN 'libc' WHEN 'i' THEN 'icu' END AS "Locale Provider",
  d.datcollate as "Collate",
  d.datctype as "Ctype",
  d.daticulocale as "ICU Locale",
  d.daticurules as "ICU Rules",
  pg_catalog.array_to_string(d.datacl, E'\n') AS "Access privileges",
  CASE WHEN pg_catalog.has_database_privilege(d.datname, 'CONNECT')
       THEN pg_catalog.pg_size_pretty(pg_catalog.pg_database_size(d.datname))
       ELSE 'No Access'
  END as "Size",
  t.spcname as "Tablespace",
  pg_catalog.shobj_description(d.oid, 'pg_database') as "Description"
FROM pg_catalog.pg_database d
  JOIN pg_catalog.pg_tablespace t on d.dattablespace = t.oid
ORDER BY 1;
**************************
…

(suivent les résultats.)

La requête affichée montre bien que psql accède au catalogue pg_database, ainsi qu’à des fonctions système permettant d’éviter d’avoir à faire soi-même les jointures.

Modèle (template)

Toute création de base se fait à partir d’un modèle
- template1
Permet de personnaliser sa création de base
Mais il est aussi possible d’utiliser une autre base

Création d’une base

SQL : CREATE DATABASE
- droit nécessaire: SUPERUSER ou CREATEDB
- prérequis : base inexistante
Outil système : createdb

L’ordre CREATE DATABASE est le seul moyen avec PostgreSQL de créer une base de données. Il suffit d’y ajouter le nom de la base à créer pour que la création se fasse. Il est néanmoins possible d’y ajouter un certain nombre d’options :

OWNER, pour préciser le propriétaire de la base de données (si cette option n’est pas utilisée, le propriétaire est celui qui exécute la commande) ;
TEMPLATE, pour indiquer le modèle à copier (par défaut template1) ;
ENCODING, pour forcer un autre encodage que celui du serveur (à noter qu’il faudra utiliser le modèle template0 dans ce cas) ;
LC_COLLATE et LC_CTYPE, pour préciser respectivement l’ordre de tri des données textes et le jeu de caractères (par défaut, il s’agit de la locale utilisée lors de l’initialisation de l’instance) ;
STRATEGY (depuis la version 15), pour indiquer la stratégie employée pour créer la base de donnée. Deux choix sont disponibles :
- FILE_COPY : C’est la méthode historique, seule possible jusqu’en version 14 incluse. Le contenu des répertoires d’une base de données est intégralement copié pour initialiser la nouvelle base, avec juste une trace dans les journaux de transaction. Elle implique deux checkpoints parfois gênants, mais peut être intéressante pour copier de grosses bases en générant moins de journaux ;
- WAL_LOG : C’est la méthode par défaut à partir de la version 15. L’opération est entièrement journalisée, et la liste des objets à copier et générée via le catalogue de PostgreSQL. Cette méthode évite les checkpoints et sécurise la copie en garantissant que toutes les opérations sont tracées, tout en évitant la copie accidentelle de fichier orphelins de la base modèle vers la base cible. Cette opération peut écrire beaucoup de journaux dans le cas où la base modèle est grosse, mais elle est idéale pour les créations de nouvelles bases presque vides ;
TABLESPACE, pour stocker la base dans un autre tablespace que le répertoire des données ;
ALLOW_CONNECTIONS, pour autoriser ou non les connexions à la base ;
CONNECTION LIMIT, pour limiter le nombre de connexions d’utilisateurs standards simultanées sur cette base (illimité par défaut, tout en respectant le paramètre max_connections) ;
IS_TEMPLATE, pour configurer ou non le mode template.

La copie se fait par clonage de la base de données modèle sélectionnée. Tous les objets et toutes les données faisant partie du modèle seront copiés sans exception. Par exemple, avant la 9.0, on ajoutait le langage PL/pgSQL dans la base de données template1 pour que toutes les bases créées à partir de template1 disposent directement de ce langage. Ce n’est plus nécessaire à partir de la 9.0 car le langage PL/pgSQL est activé dès la création de l’instance. Mais il est possible d’envisager d’autres usages de ce comportement (par exemple installer une extension ou une surcouche comme PostGIS dans chaque base).

À noter qu’il peut être nécessaire de sélectionner le modèle template0 en cas de sélection d’un autre encodage que celui par défaut (comme la connexion est interdite sur template0, il y a peu de chances que des données textes avec un certain encodage aient été enregistrées dans cette base).

Voici l’exemple le plus simple de création d’une base :

CREATE DATABASE b1 ;

Cet ordre crée la base de données b1. Elle aura toutes les options par défaut. Autre exemple :

CREATE DATABASE b2 OWNER u1;

Cette commande SQL crée la base b2 et s’assure que le propriétaire de cette base soit l’utilisateur u1 (il faut que ce dernier existe au préalable).

Tous les utilisateurs n’ont pas le droit de créer une base de données. L’utilisateur qui exécute la commande SQL doit avoir soit l’attribut SUPERUSER soit l’attribut CREATEDB. S’il utilise un autre modèle que celui par défaut, il doit être propriétaire de ce modèle ou le modèle doit être marqué comme étant un modèle officiel (autrement dit la colonne datistemplate doit être à true).

Voici un exemple complet :

postgres=# CREATE DATABASE b1;

CREATE DATABASE

postgres=# CREATE USER u1;

CREATE ROLE

postgres=# CREATE DATABASE b2 OWNER u1;

CREATE DATABASE

postgres=# CREATE USER u2 CREATEDB;

CREATE ROLE

NB : pour que la connexion qui suit fonctionne, et sans mot de passe, il faut paramétrer pg_hba.conf pour autoriser la connexion de cet utilisateur. Ce sera traité plus bas.

postgres=# \c postgres u2

You are now connected to database "postgres" as user "u2".

postgres=> CREATE DATABASE b3;

CREATE DATABASE

postgres=> CREATE DATABASE b4 TEMPLATE b2;
ERROR:  permission denied to copy database "b2"
postgres=> CREATE DATABASE b4 TEMPLATE b3;

CREATE DATABASE

postgres=> \c postgres postgres

You are now connected to database "postgres" as user "postgres".

postgres=# ALTER DATABASE b2 IS_TEMPLATE=true;

ALTER DATABASE

postgres=# \c postgres u2

You are now connected to database "postgres" as user "u2".

postgres=> CREATE DATABASE b5 TEMPLATE b2;

CREATE DATABASE

postgres=> \c postgres postgres
postgres=# \l

postgres=# \l
                                                 List of databases
  Name    |  Owner   | Enc… |   Collate   |    Ctype    | … |   Access privileges   
----------+----------+------+-------------+-------------+---+---------------------
b1        | postgres | UTF8 | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |   | 
b2        | u1       | UTF8 | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |   | 
b3        | u2       | UTF8 | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |   | 
b4        | u2       | UTF8 | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |   | 
b5        | u2       | UTF8 | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |   | 
postgres  | postgres | UTF8 | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |   | 
template0 | postgres | UTF8 | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |   | =c/postgres          +
          |          |      |             |             |   | postgres=CTc/postgres
template1 | postgres | UTF8 | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |   | =c/postgres          +
          |          |      |             |             |   | postgres=CTc/postgres

L’outil système createdb se connecte à la base de données postgres et exécute la commande CREATE DATABASE, exactement comme ci-dessus. Appelée sans aucun argument, createdb crée une base de donnée portant le nom de l’utilisateur connecté (si cette dernière n’existe pas). L’option --echo de cette commande permet de voir exactement ce que createdb exécute :

$ createdb --echo --owner u1 b6

SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false)
CREATE DATABASE b6 OWNER u1;

Avec une configuration judicieuse des traces de PostgreSQL (log_min_duration_statement = 0, log_connections = on, log_disconnections = on), il est possible de voir cela complètement du point de vue du serveur :

[unknown] - LOG:  connection received: host=[local]
[unknown] - LOG:  connection authorized: user=postgres database=postgres
createdb - LOG:  duration: 1.018 ms
                 statement: SELECT pg_catalog.set_config('search_path', ''Z, false)
createdb - CREATE DATABASE b6 OWNER u1;
createdb - LOG:  disconnection: session time: 0:00:00.277 user=postgres
                                                          database=postgres
                                                          host=[local]

Suppression d’une base

SQL : DROP DATABASE
- droit nécessaire : SUPERUSER ou propriétaire de la base
- prérequis : aucun utilisateur connecté sur la base
- ou déconnexion forcée (v13)
Outil système : dropdb

Supprimer une base de données supprime tous les objets et toutes les données contenues dans la base. La destruction d’une base de données ne peut pas être annulée.

La suppression se fait uniquement avec l’ordre DROP DATABASE. Seuls les superutilisateurs et le propriétaire d’une base peuvent supprimer cette base. Cependant, pour que cela fonctionne, il faut qu’aucun utilisateur ne soit connecté à cette base. Si quelqu’un est connecté, un message d’erreur apparaîtra :

postgres=# DROP DATABASE b6;

ERROR:  database "b6" is being accessed by other users
DETAIL:  There are 1 other session(s) using the database.

Il faut donc attendre que les utilisateurs se déconnectent, ou leur demander de le faire, voire les déconnecter autoritairement :

postgres=# SELECT pg_terminate_backend(pid)
       FROM pg_stat_activity
       WHERE datname='b6';

 pg_terminate_backend
--------------------
 t

postgres=# DROP DATABASE b6;

DROP DATABASE

Là-aussi, PostgreSQL propose un outil système appelé dropdb pour faciliter la suppression des bases. Cet outil se comporte comme createdb. Il se connecte à la base postgres et exécute l’ordre SQL correspondant à la suppression de la base :

$ dropdb --echo b5

SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false)
DROP DATABASE b5;

Contrairement à createdb, sans nom de base, dropdb ne fait rien.

À partir de la version 13, il est possible d’utiliser la clause WITH (FORCE) de l’ordre DROP DATABASE ou l’option en ligne de commande --force de l’outil dropdb pour forcer la déconnexion des utilisateurs.

Modification / configuration

ALTER DATABASE
- pour modifier quelques méta-données
- pour ajouter, modifier ou supprimer une configuration
Catalogue système pg_db_role_setting

Avec la commande ALTER DATABASE, il est possible de modifier quelques méta-données :

le nom de la base ;
son propriétaire ;
la limite de connexions ;
le tablespace de la base.

Dans le cas d’un changement de nom ou de tablespace, aucun utilisateur ne doit être connecté à la base pendant l’opération.

Il est aussi possible d’ajouter, de modifier ou de supprimer une configuration spécifique pour une base de données en utilisant la syntaxe suivante :

ALTER DATABASE base SET paramètre TO valeur;

La configuration spécifique de chaque base de données surcharge toute configuration reçue sur la ligne de commande du processus postgres père ou du fichier de configuration postgresql.conf. L’ajout d’une configuration avec ALTER DATABASE sauvegarde le paramétrage mais ne l’applique pas immédiatement. Il n’est appliqué que pour les prochaines connexions. Notez que les utilisateurs peuvent cependant modifier ce réglage pendant la session ; il s’agit seulement d’un réglage par défaut, pas d’un réglage forcé.

Voici un exemple complet :

b1=# SHOW work_mem;

 work_mem
----------
 4MB

b1=# ALTER DATABASE b1 SET work_mem TO '2MB';

ALTER DATABASE

b1=# SHOW work_mem;

 work_mem
----------
 4MB

b1=# \c b1

You are now connected to database "b1" as user "postgres".

b1=# SHOW work_mem;

 work_mem
----------
 2MB

Cette configuration est présente même après un redémarrage du serveur. Elle n’est pas enregistrée dans le fichier de configuration postgresql.conf, mais dans un catalogue système appelé pg_db_role_setting :

b1=# ALTER DATABASE b2 SET work_mem TO '32MB';

ALTER DATABASE

b1=# ALTER USER u1 SET maintenance_work_mem TO '256MB';

ALTER ROLE

b1=# SELECT * FROM pg_db_role_setting;

 setdatabase | setrole |          setconfig
-------------+---------+------------------------------
       16384 |       0 | {work_mem=2MB}
       16386 |       0 | {work_mem=32MB}
           0 |   16385 | {maintenance_work_mem=256MB}

b1=# SELECT d.datname AS "Base", r.rolname AS "Utilisateur",
     setconfig AS "Configuration"
     FROM pg_db_role_setting
     LEFT JOIN pg_database d ON d.oid=setdatabase
     LEFT JOIN pg_roles r ON r.oid=setrole
     ORDER BY 1, 2;

 Base | Utilisateur |        Configuration
------+-------------+------------------------------
 b1   |             | {work_mem=2MB}
 b2   |             | {work_mem=32MB}
      | u1          | {maintenance_work_mem=256MB}

b1=# ALTER DATABASE b3 SET work_mem to '10MB';

ALTER DATABASE

b1=# ALTER DATABASE b3 SET maintenance_work_mem to '128MB';

ALTER DATABASE

b1=# ALTER DATABASE b3 SET random_page_cost to 3;

ALTER DATABASE

b1=# SELECT d.datname AS "Base", r.rolname AS "Utilisateur",
     setconfig AS "Configuration"
     FROM pg_db_role_setting
     LEFT JOIN pg_database d ON d.oid=setdatabase
     LEFT JOIN pg_roles r ON r.oid=setrole
     ORDER BY 1, 2;

 Base | Utilisateur |                         Configuration
------+-------------+---------------------------------------------------------------
 b1   |             | {work_mem=2MB}
 b2   |             | {work_mem=32MB}
 b3   |             | {work_mem=10MB,maintenance_work_mem=128MB,random_page_cost=3}
      | u1          | {maintenance_work_mem=256MB}

Pour annuler la configuration d’un paramètre, utilisez :

ALTER DATABASE base RESET paramètre;

Par exemple :

b1=# ALTER DATABASE b3 RESET random_page_cost;

ALTER DATABASE

b1=# SELECT d.datname AS "Base", r.rolname AS "Utilisateur",
     setconfig AS "Configuration"
     FROM pg_db_role_setting
     LEFT JOIN pg_database d ON d.oid=setdatabase
     LEFT JOIN pg_roles r ON r.oid=setrole
     ORDER BY 1, 2;

 Base | Utilisateur |               Configuration
------+-------------+--------------------------------------------
 b1   |             | {work_mem=2MB}
 b2   |             | {work_mem=32MB}
 b3   |             | {work_mem=10MB,maintenance_work_mem=128MB}
      | u1          | {maintenance_work_mem=256MB}

Si vous copiez avec CREATE DATABASE … TEMPLATE une base dont certains paramètres ont été configurés spécifiquement pour elle, ces paramètres ne sont pas appliqués à la nouvelle base de données.

Rôles

Utilisateur/groupe
Liste des rôles
Création
Suppression
Modification
Gestion des mots de passe

Utilisateurs et groupes

« Rôle » = utilisateurs et groupes
Ordres SQL
- CREATE/DROP/ALTER USER
- CREATE/DROP/ALTER GROUP

Liste des rôles

Catalogue système : pg_roles
Dans psql : \du

La liste des rôles est disponible grâce à un catalogue système appelé pg_roles. Il suffit d’un SELECT pour récupérer les méta-données sur chaque rôle :

postgres=# \x

Expanded display is on.

postgres=# SELECT * FROM pg_roles LIMIT 3;

-[ RECORD 1 ]--+---------------------
rolname        | postgres
rolsuper       | t
rolinherit     | t
rolcreaterole  | t
rolcreatedb    | t
rolcanlogin    | t
rolreplication | t
rolconnlimit   | -1
rolpassword    | ********
rolvaliduntil  |
rolbypassrls   | t
rolconfig      |
oid            | 10
-[ RECORD 2 ]--+---------------------
rolname        | pg_monitor
rolsuper       | f
rolinherit     | t
rolcreaterole  | f
rolcreatedb    | f
rolcanlogin    | f
rolreplication | f
rolconnlimit   | -1
rolpassword    | ********
rolvaliduntil  |
rolbypassrls   | f
rolconfig      |
oid            | 3373
-[ RECORD 3 ]--+---------------------
rolname        | pg_read_all_settings
rolsuper       | f
rolinherit     | t
rolcreaterole  | f
rolcreatedb    | f
rolcanlogin    | f
rolreplication | f
rolconnlimit   | -1
rolpassword    | ********
rolvaliduntil  |
rolbypassrls   | f
rolconfig      |
oid            | 3374

Voici la signification des différentes colonnes :

rolname, le nom du rôle ;
rolsuper, le rôle a-t-il l’attribut SUPERUSER ? ;
rolinherit, le rôle hérite-t-il automatiquement des droits des rôles dont il est membre ? ;
rolcreaterole, le rôle a-t-il le droit de créer des rôles ? ;
rolcreatedb, le rôle a-t-il le droit de créer des bases ? ;
rolcanlogin, le rôle a-t-il le droit de se connecter ? ;
rolreplication, le rôle peut-il être utilisé dans une connexion de réplication ? ;
rolconnlimit, limite du nombre de connexions simultanées pour ce rôle (0 indiquant « pas de connexions possibles », -1 permet d’indiquer qu’il n’y a pas de limite en dehors de la valeur du paramètre max_connections) ;
rolpassword, mot de passe du rôle (non affiché) ;
rolvaliduntil, date limite de validité du mot de passe ;
rolbypassrls, le rôle court-circuite-t-il les droits sur les lignes ? ;
rolconfig, configuration spécifique du rôle ;
oid, identifiant système du rôle.

Pour avoir une vue plus simple, il est préférable d’utiliser la métacommande \du dans psql :

postgres=# \du

List of roles
-[ RECORD 1 ]----------------------------------------------------------
Role name  | postgres
Attributes | Superuser, Create role, Create DB, Replication, Bypass RLS
Member of  | {}
-[ RECORD 2 ]----------------------------------------------------------
Role name  | u1
Attributes |
Member of  | {}
-[ RECORD 3 ]----------------------------------------------------------
Role name  | u2
Attributes | Create DB
Member of  | {}

Il est à noter que les rôles systèmes ne sont pas affichés. Les rôles systèmes sont tous ceux commençant par pg_.

La métacommande \du ne fait qu’accéder aux tables systèmes. Par exemple :

$ psql -E postgres

psql (13.0)
Type "help" for help.

postgres=# \du
********* QUERY **********
SELECT r.rolname, r.rolsuper, r.rolinherit,
  r.rolcreaterole, r.rolcreatedb, r.rolcanlogin,
  r.rolconnlimit, r.rolvaliduntil,
  ARRAY(SELECT b.rolname
        FROM pg_catalog.pg_auth_members m
        JOIN pg_catalog.pg_roles b ON (m.roleid = b.oid)
        WHERE m.member = r.oid) as memberof
, r.rolreplication
, r.rolbypassrls
FROM pg_catalog.pg_roles r
WHERE r.rolname !~ '^pg_'
ORDER BY 1;
**************************

List of roles
-[ RECORD 1 ]----------------------------------------------------------
Role name  | postgres
Attributes | Superuser, Create role, Create DB, Replication, Bypass RLS
Member of  | {}
[...]

La requête affichée montre bien que psql accède aux catalogues pg_roles et pg_auth_members.

Création d’un rôle

SQL : CREATE ROLE
- droit nécessaire : SUPERUSER ou CREATEROLE
- prérequis : utilisateur inexistant
Outil système : createuser
- attribut LOGIN par défaut

L’ordre CREATE ROLE est le seul moyen avec PostgreSQL de créer un rôle. Il suffit d’y ajouter le nom du rôle à créer pour que la création se fasse. Il est néanmoins possible d’y ajouter un certain nombre d’options :

SUPERUSER, pour que le nouveau rôle soit superutilisateur (autrement dit, ce rôle a le droit de tout faire une fois connecté à une base de données) ;
CREATEDB, pour que le nouveau rôle ait le droit de créer des bases de données ;
CREATEROLE, pour que le nouveau rôle ait le droit de créer un rôle ;
INHERIT, pour que le nouveau rôle hérite automatiquement des droits des rôles dont il est membre ;
LOGIN, pour que le nouveau rôle ait le droit de se connecter ;
REPLICATION, pour que le nouveau rôle puisse se connecter en mode réplication ;
BYPASSRLS, pour que le nouveau rôle puisse ne pas être vérifié pour les sécurités au niveau ligne ;
CONNECTION LIMIT, pour limiter le nombre de connexions simultanées pour ce rôle ;
PASSWORD, pour préciser le mot de passe de ce rôle ;
VALID UNTIL, pour indiquer la date limite de validité du mot de passe ;
IN ROLE, pour indiquer à quel rôle ce rôle appartient ;
IN GROUP, pour indiquer à quel groupe ce rôle appartient ;
ROLE, pour indiquer les membres de ce rôle ;
ADMIN, pour indiquer les membres de ce rôles (les nouveaux membres ayant en plus la possibilité d’ajouter d’autres membres à ce rôle) ;
USER, pour indiquer les membres de ce rôle ;
SYSID, pour préciser l’identifiant système, mais est ignoré.

Par défaut, un rôle n’a aucun attribut (ni superutilisateur, ni le droit de créer des rôles ou des bases, ni la possibilité de se connecter en mode réplication, ni la possibilité de se connecter).

Voici quelques exemples simples :

postgres=# CREATE ROLE u3;

CREATE ROLE

postgres=# CREATE ROLE u4 CREATEROLE;

CREATE ROLE

postgres=# CREATE ROLE u5 LOGIN IN ROLE u2;

CREATE ROLE

postgres=# CREATE ROLE u6 ROLE u5;

CREATE ROLE

postgres=# \du

List of roles
-[ RECORD 1 ]----------------------------------------------------------
Role name  | postgres
Attributes | Superuser, Create role, Create DB, Replication, Bypass RLS
Member of  | {}
-[ RECORD 2 ]----------------------------------------------------------
Role name  | u1
Attributes |
Member of  | {}
-[ RECORD 3 ]----------------------------------------------------------
Role name  | u2
Attributes | Create DB
Member of  | {}
-[ RECORD 4 ]----------------------------------------------------------
Role name  | u3
Attributes | Cannot login
Member of  | {}
-[ RECORD 5 ]----------------------------------------------------------
Role name  | u4
Attributes | Create role, Cannot login
Member of  | {}
-[ RECORD 6 ]----------------------------------------------------------
Role name  | u5
Attributes |
Member of  | {u2,u6}
-[ RECORD 7 ]----------------------------------------------------------
Role name  | u6
Attributes | Cannot login
Member of  | {}

Tous les rôles n’ont pas le droit de créer un rôle. Le rôle qui exécute la commande SQL doit avoir soit l’attribut SUPERUSER soit l’attribut CREATEROLE. Un utilisateur qui a l’attribut CREATEROLE pourra créer tout type de rôles sauf des superutilisateurs.

Voici un exemple complet :

postgres=# CREATE ROLE u7 LOGIN CREATEROLE;

CREATE ROLE

postgres=# \c postgres u7

You are now connected to database "postgres" as user "u7".

postgres=> CREATE ROLE u8 LOGIN;

CREATE ROLE

postgres=> CREATE ROLE u9 LOGIN CREATEDB;

CREATE ROLE

postgres=> CREATE ROLE u10 LOGIN SUPERUSER;

ERROR:  must be superuser to create superusers

postgres=> \du

                                   List of roles
 Role name |                         Attributes                         | Member of
-----------+------------------------------------------------------------+-----------
 postgres  | Superuser, Create role, Create DB, Replication, Bypass RLS | {}
 u1        |                                                            | {}
 u2        | Create DB                                                  | {}
 u3        | Cannot login                                               | {}
 u4        | Create role, Cannot login                                  | {}
 u5        |                                                            | {u2,u6}
 u6        | Cannot login                                               | {}
 u7        | Create role                                                | {}
 u8        |                                                            | {}
 u9        | Create DB                                                  | {}

Il est toujours possible d’utiliser les ordres SQL CREATE USER et CREATE GROUP. PostgreSQL les comprend comme étant l’ordre CREATE ROLE. Dans le premier cas (CREATE USER), il ajoute automatiquement l’option LOGIN.

Il est possible de créer un utilisateur (dans le sens, rôle avec l’attribut LOGIN) sans avoir à se rappeler de la commande SQL. Le plus simple est certainement l’outil createuser, livré avec PostgreSQL, mais c’est aussi possible avec n’importe quel autre outil d’administration de bases de données PostgreSQL.

L’outil système createuser se connecte à la base de données postgres et exécute la commande CREATE ROLE, exactement comme ci-dessus, avec par défaut l’option LOGIN. L’option --echo de cette commande nous permet de voir exactement ce que createuser exécute :

$ createuser --echo u10 --superuser

SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false)
CREATE ROLE u10 SUPERUSER CREATEDB CREATEROLE INHERIT LOGIN;

Il est à noter que createuser est un programme interactif. Avant la version 9.2, si le nom du rôle n’est pas indiqué, l’outil demandera le nom du rôle à créer. De même, si au moins un attribut n’est pas explicitement indiqué, il demandera les attributs à associer à ce rôle :

$ createuser u11

Shall the new role be a superuser? (y/n) n
Shall the new role be allowed to create databases? (y/n) y
Shall the new role be allowed to create more new roles? (y/n) n

Depuis la version 9.2, il crée un utilisateur avec les valeurs par défaut (équivalent à une réponse n à toutes les questions). Pour retrouver le mode interactif, il faut utiliser l’option --interactive.

Suppression d’un rôle

SQL : DROP ROLE
- droit nécessaire : SUPERUSER ou CREATEROLE
- prérequis : rôle existant, rôle ne possédant pas d’objet
Outil système : dropuser

La suppression d’un rôle se fait uniquement avec l’ordre DROP ROLE. Seuls les utilisateurs disposant des attributs SUPERUSER et CREATEROLE peuvent supprimer des rôles. Cependant, pour que cela fonctionne, il faut que le rôle à supprimer ne soit pas propriétaire d’objets dans l’instance. S’il est propriétaire, un message d’erreur apparaîtra :

postgres=> DROP ROLE u1;

ERROR:  role "u1" cannot be dropped because some objects depend on it
DETAIL:  owner of database b2

Il faut donc changer le propriétaire des objets en question ou supprimer les objets. Vous pouvez utiliser respectivement les ordres REASSIGN OWNED et DROP OWNED pour cela.

Un rôle qui n’a pas l’attribut SUPERUSER ne peut pas supprimer un rôle qui a cet attribut :

postgres=> DROP ROLE u10;

ERROR:  must be superuser to drop superusers

Par contre, il est possible de supprimer un rôle qui est connecté. Le rôle connecté aura des possibilités limitées après sa suppression. Par exemple, il peut toujours lire quelques tables systèmes mais il ne peut plus créer d’objets.

Là-aussi, PostgreSQL propose un outil système appelé dropuser pour faciliter la suppression des rôles. Cet outil se comporte comme createrole : il se connecte à la base PostgreSQL et exécute l’ordre SQL correspondant à la suppression du rôle :

$ dropuser --echo u10

SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false)
DROP ROLE u10;

Sans spécifier le nom de rôle sur la ligne de commande, dropuser demande le nom du rôle à supprimer.

Modification d’un rôle

ALTER ROLE
- pour modifier quelques méta-données
- pour ajouter, modifier ou supprimer une configuration
Catalogue système : pg_db_role_setting

Avec la commande ALTER ROLE, il est possible de modifier quelques méta-données du rôle :

son nom ;
son mot de passe ;
sa limite de validité ;
ses attributs :
- SUPERUSER ;
- CREATEDB ;
- CREATEROLE ;
- CREATEUSER ;
- INHERIT ;
- LOGIN ;
- REPLICATION ;
- BYPASSRLS.

Toutes ces opérations peuvent s’effectuer alors que le rôle est connecté à la base.

Il est aussi possible d’ajouter, de modifier ou de supprimer une configuration spécifique pour un rôle en utilisant la syntaxe suivante :

ALTER ROLE rôle SET paramètre TO valeur;

La configuration spécifique de chaque rôle surcharge toute configuration reçue sur la ligne de commande du processus postgres père ou du fichier de configuration postgresql.conf, mais aussi la configuration spécifique de la base de données où le rôle est connecté. L’ajout d’une configuration avec ALTER ROLE sauvegarde le paramétrage mais ne l’applique pas immédiatement. Il n’est appliqué que pour les prochaines connexions. Notez que les rôles peuvent cependant modifier ce réglage pendant la session ; il s’agit seulement d’un réglage par défaut, pas d’un réglage forcé.

Voici un exemple complet :

$ psql -U u2 postgres

psql (13.0)
Type "help" for help.

postgres=> SHOW work_mem;

 work_mem
----------
 4MB

postgres=> ALTER ROLE u2 SET work_mem TO '20MB';

ALTER ROLE

postgres=> SHOW work_mem;

 work_mem
----------
 4MB

postgres=> \c - u2

You are now connected to database "postgres" as user "u2".

postgres=> SHOW work_mem;

 work_mem
----------
 20MB

Cette configuration est présente même après un redémarrage du serveur. Elle n’est pas enregistrée dans le fichier de configuration postgresql.conf mais dans un catalogue système appelé pg_db_role_setting :

b1=# SELECT d.datname AS "Base", r.rolname AS "Utilisateur",
     setconfig AS "Configuration"
     FROM pg_db_role_setting
     LEFT JOIN pg_database d ON d.oid=setdatabase
     LEFT JOIN pg_roles r ON r.oid=setrole
     ORDER BY 1, 2;

 Base | Utilisateur |               Configuration
------+-------------+--------------------------------------------
 b1   |             | {work_mem=2MB}
 b2   |             | {work_mem=32MB}
 b3   |             | {work_mem=10MB,maintenance_work_mem=128MB}
      | u1          | {maintenance_work_mem=256MB}
      | u2          | {work_mem=20MB}

Il est aussi possible de configurer un paramétrage spécifique pour un utilisateur et une base donnés :

postgres=# ALTER ROLE u2 IN DATABASE b1 SET work_mem to '10MB';

ALTER ROLE

postgres=# \c postgres u2

You are now connected to database "postgres" as user "u2".

postgres=> SHOW work_mem;

 work_mem
----------
 20MB

postgres=> \c b1 u2

You are now connected to database "b1" as user "u2".

b1=> SHOW work_mem;

 work_mem
----------
 10MB

b1=> \c b1 u1

You are now connected to database "b1" as user "u1".

b1=> SHOW work_mem;

 work_mem
----------
 2MB

b1=> \c postgres u1

You are now connected to database "postgres" as user "u1".

postgres=> SHOW work_mem;

 work_mem
----------
 4MB

b1=# SELECT d.datname AS "Base", r.rolname AS "Utilisateur",
     setconfig AS "Configuration"
     FROM pg_db_role_setting
     LEFT JOIN pg_database d ON d.oid=setdatabase
     LEFT JOIN pg_roles r ON r.oid=setrole
     ORDER BY 1, 2;

 Base | Utilisateur |               Configuration
------+-------------+--------------------------------------------
 b1   | u2          | {work_mem=10MB}
 b1   |             | {work_mem=2MB}
 b2   |             | {work_mem=32MB}
 b3   |             | {work_mem=10MB,maintenance_work_mem=128MB}
      | u1          | {maintenance_work_mem=256MB}
      | u2          | {work_mem=20MB}

Pour annuler la configuration d’un paramètre pour un rôle, utilisez :

ALTER ROLE rôle RESET paramètre;

Attention : la prise en compte de ces options dans les sauvegardes est un point délicat. Il est détaillé dans notre module de formation sur les sauvegardes logiques.

Après sa création, il est toujours possible d’ajouter et de supprimer un rôle dans un autre rôle. Pour cela, il est possible d’utiliser les ordres GRANT et REVOKE :

GRANT role_groupe TO role_utilisateur;

Il est aussi possible de passer par la commande ALTER GROUP de cette façon :

ALTER GROUP role_groupe ADD USER role_utilisateur;

Mot de passe

Le mot de passe ne concerne pas toutes les méthodes d’authentification

Par défaut : l’utilisateur n’a pas de mot de passe
- donc pas de connexion possible
Modification :

ALTER ROLE u1 PASSWORD 'supersecret';  -- dangereux

Attention à ne pas l’afficher dans les traces
- fournir un mot de passe déjà chiffré
- utiliser \password ou createuser
```
createuser --login --echo --pwprompt u1
```

Certaines méthodes d’authentification n’ont pas besoin de mot de passe (comme peer pour les connexions depuis le serveur même), ou délèguent l’authentification à un système extérieur (comme ldap). Par défaut, les utilisateurs n’ont pas de mot de passe. Si la méthode en exige un, ils ne pourront pas se connecter.

Il est très fortement conseillé d’utiliser une méthode d’authentification avec saisie du mot de passe.

On peut le créer ainsi :

ALTER ROLE u1 PASSWORD 'supersecret';

À partir de là, avec une méthode d’authentification bien configurée, le mot de passe sera demandé. Il faudra, dans cet exemple, saisir « supersecret » pour que la connexion se fasse.

ATTENTION ! Le mot de passe peut apparaître en clair dans les traces ! Notamment si log_min_duration_statement vaut 0.

$ grep PASSWORD $PGDATA/log/traces.log

psql - LOG: duration: 1.865 ms
       statement: ALTER ROLE u1 PASSWORD 'supersecret';

La vue système pg_stat_activity ou l’extension pg_stat_statements, voire d’autres outils, sont aussi susceptibles d’afficher la commande et donc le mot de passe en clair.

Il est donc essentiel de s’arranger pour que seules des personnes de confiance aient accès aux traces et vues systèmes. Il est certes possible de demander temporairement la désactivation des traces pendant le changement de mot de passe (si l’on est superutilisateur) :

SET log_min_duration_statement TO -1;
SET log_statement TO none;
ALTER ROLE u1 PASSWORD 'supersecret';

$ grep PASSWORD $PGDATA/log/postgresql-Mon.log
[rien]

Cependant, cela ne règle pas le cas de pg_stat_statements et pg_stat_activity.

De manière générale, il est donc chaudement conseillé de ne renseigner que des mots de passe chiffrés. C’est très simple en mode interactif avec psql, la métacommande \password opère le chiffrement :

\password u1

Saisissez le nouveau mot de passe :
Saisissez-le à nouveau :

L’ordre effectivement envoyé au serveur et éventuellement visible dans les traces sera :

ALTER USER u1 PASSWORD 'SCRAM-SHA-256$4096:KcHoLSZE…Hj81r3w='

De même si on crée le rôle depuis le shell avec createuser :

createuser --login --echo --pwprompt u1

Saisir le mot de passe pour le nouveau rôle :
Le saisir de nouveau :
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
CREATE ROLE u1 PASSWORD 'SCRAM-SHA-256$4096:/LVaGESxmDwyF92urT…hS0kOxIpwWAbTpW1i9peGIfg='
NOSUPERUSER NOCREATEDB NOCREATEROLE INHERIT LOGIN NOREPLICATION NOBYPASSRLS;

Lors des changements de mots de passe, ne pas oublier qu’il reste un risque de fuite aussi au niveau des outils système, par exemple l’historique du shell, l’affichage de la liste des processus ou les traces système !

Sécurité des mots de passe

password_encryption = "scram-sha-256"

SCRAM-SHA-256 : défaut (≥ v14)
MD5 : dépassé, mais défaut jusque v13 !
Sécurité :
- date limite sur le mot de passe (pas le rôle)
- pas de vérification de la force du mot de passe
- pas de limite de tentatives échouées (tester fail2ban)
- itérations SCRAM (v16)

Le mot de passe est chiffré en interne, et visible dans les sauvegardes avec pg_dumpall -g, ou dans la vue système pg_authid.

Il existe deux méthodes de chiffrement : SCRAM-SHA-256 (fortement conseillée) et l’historique MD5. Elles sont éventuellement utilisables simultanément pour des utilisateurs différents.

L’exemple suivant montre que la méthode de chiffrement peut différer selon les rôles, en fonction de la valeur du paramètre password_encryption au moment de la mise en place du mot de passe :

SET password_encryption TO "scram-sha-256";

CREATE ROLE u12 LOGIN PASSWORD 'supersecret';

SELECT * FROM pg_authid  WHERE rolname IN ('u1', 'u12') ORDER BY 1;

-[ RECORD 1 ]--+-----------------------------------------------------------
rolname        | u1
rolsuper       | f
rolinherit     | t
rolcreaterole  | f
rolcreatedb    | f
rolcanlogin    | t
rolreplication | f
rolbypassrls   | f
rolconnlimit   | -1
rolpassword    | md5fb75f17111cea61e62b54ab950dd1268
rolvaliduntil  |
-[ RECORD 2 ]--+-----------------------------------------------------------
rolname        | u12
rolsuper       | f
rolinherit     | t
rolcreaterole  | f
rolcreatedb    | f
rolcanlogin    | t
rolreplication | f
rolbypassrls   | f
rolconnlimit   | -1
rolpassword    | SCRAM-SHA-256$4096:0/uC6oDNuQWO8H9pMaVg8g==$nDUpGSefHOZMd
                 TcbWR13NPELJubGg7PduiJjX/Hyt/M=:PSUzE+rP5g4f6mb5sFDRq/Hds
                 OrLvfYew9ZIdzO/GDw=
rolvaliduntil  |

Chiffrement SCRAM-SHA-256 :

SCRAM-SHA-256 n’est la méthode par défaut que depuis PostgreSQL 14, bien que disponible depuis PostgreSQL 10. Elle est plus complexe et plus sûre que l’ancienne méthode MD5. Notamment, le même mot de passe entré plusieurs fois pour un même utilisateur, même sur la même instance, donnera des versions chiffrées à chaque fois différentes, mais interchangeables.

Un chiffrement SCRAM-SHA-256 est de la forme :

SCRAM-SHA-256$<sel>:<nombre d'itérations>$<hash>

Pour quelques détails d’implémentation et une comparaison avec MD5, voir par exemple cette présentation de Jonathan Katz.

Générer soi-même des mots de passe chiffrés en SCRAM-SHA-256 en-dehors de psql est plus compliqué qu’avec MD5, et les outils comme \password s’appuient souvent sur les fonctions fournies par la bibliothèque libpq. Cette dernière sert aussi de base à la bibliothèque python psycopg3 et sa fonction PGconn.encrypt_password(). Indépendamment de la libpq, il existe aussi un script python de Jonathan Katz (version 3.6 minimum).

Depuis la version 16 il est possible d’ajuster le nombre d’itérations avec le paramètre scram_iterations. Le défaut de 4096 est un compromis. Monter plus haut permet de lutter contre les attaques par force brute. Réduire ce paramètre permet de parer aux problèmes de performances depuis certains terminaux peu puissants, ou en cas de connexions très fréquentes (le début de la discussion entre les développeurs illustre bien ces deux contraintes).

Chiffrement MD5 :

Le chiffrement md5 est celui par défaut jusque PostgreSQL 13 inclus. Il consiste à calculer la somme MD5 du mot de passe concaténé au nom du rôle (pour que deux utilisateurs de même mot de passe n’ait pas la même version chiffrée) ; puis « md5 » est ajouté devant. De manière plus générale, l’algorithme MD5 est considéré comme trop faible de nos jours.

Un autre problème de sécurité est que la version chiffrée d’un mot de passe est identique sur deux instances différentes pour un même nom d’utilisateur, ce qui ouvre la possibilité d’attaques par rainbow tables.

Un inconvénient plus mineur du chiffrement MD5 est qu’il utilise le nom de l’utilisateur : en cas de changement de ce nom, il faudra de nouveau rentrer le mot de passe pour que son stockage chiffré soit correct.

Pour éviter de fournir un mot de passe en clair à PostgreSQL, il est facile de le chiffrer en MD5 avant de le fournir à PostgreSQL :

$ echo -n "supersecretu1" | md5sum
fb75f17111cea61e62b54ab950dd1268  -

ALTER ROLE u1 PASSWORD 'md5fb75f17111cea61e62b54ab950dd1268';

Dans les traces on ne trouvera que la version chiffrée :

psql - LOG:  duration: 2.100 ms  statement: ALTER ROLE u1
                                 PASSWORD 'md5fb75f17111cea61e62b54ab950dd1268';

Ceci fait la même chose sous forme de script :

set +o history    # suspend l'historique du shell
MDP=supersecret
U=u1
psql -X --echo-all -c \
"$(echo ALTER ROLE ${U} PASSWORD \'md5$(echo -n ${MDP}${U}|md5sum|cut -f1 -d' '))';"

…
ALTER ROLE u1 PASSWORD 'md5fb75f17111cea61e62b54ab950dd1268';
…

Cohabitation de mots de passe SCRAM-SHA-256 et MD5 :

Lors de la mise à jour d’une ancienne instance, il n’est pas forcément possible de ré-entrer immédiatement tous les mots de passe existants chiffrés en MD5. De plus, certains outils clients un peu anciens pourraient ne pas supporter SCRAM-SHA-256 (voir le wiki). Changer la méthode d’authentification selon l’utilisateur est donc utile.

La méthode d’authentification SCRAM-SHA-256 doit rester le défaut, et tout mot de passe réentré sera chiffré en SCRAM-SHA-256 :

password_encryption = "scram-sha-256"

Si le mot de passe est stocké au format SCRAM-SHA-256, une authentification paramétrée sur md5 ou password dans le fichier pg_hba.conf fonctionnera aussi. Cela facilite la migration progressive des utilisateurs de md5 à scram-sha-256, qui peuvent réentrer leur mot de passe quand ils veulent.

Par contre, indiquer la méthode scram-sha-256 dans pg_hba.conf impose un chiffrage en SCRAM-SHA-256 et interdit d’utiliser MD5.

On peut mixer les deux méthodes dans pg_hba.conf si le besoin se fait sentir, par exemple pour n’utiliser md5 que pour une seule application (avec un compte dédié) avec un ancien client :

# vieille application (avant le cas général)
host   compta  mathusalem   192.168.66.66/32    md5
# authentification habituelle
host   all     all          192.168.66.0/24     scram-sha-256

Dates de validité des mots de passe :

Les mots de passe ont une date de validité mais pas les rôles eux-mêmes. Par exemple, il reste possible de se connecter en local par la méthode peer même si le mot de passe a expiré.

Sécurité des mots de passe :

Enfin, il est à noter que PostgreSQL ne vérifie pas la faiblesse d’un mot de passe. Il est certes possible d’installer une extension appelée passwordcheck (voir sa documentation).

postgres=# ALTER ROLE u1 PASSWORD 'supersecret';

ERROR:  password must contain both letters and nonletters

Il est possible de modifier le code source de cette extension pour y ajouter les règles convenant à votre cas, ou d’utiliser la bibliothèque Cracklib. Des extensions de ce genre, extérieures au projet, existent. Cependant, ces outils exigent que le mot de passe soit fourni en clair, et donc sujet à une fuite (dans les traces par exemple), ce qui, répétons-le, est fortement déconseillé !

Un rôle peut tenter de se connecter autant de fois qu’il le souhaite, ce qui expose à des attaques de type force brute. Il est possible d’interdire toute connexion à partir d’un certain nombre de connexions échouées si vous utilisez une méthode d’authentification externe qui le gère (comme PAM, LDAP ou Active Directory). Vous pouvez aussi obtenir cette fonctionnalité en utilisant un outil comme fail2ban. Sa configuration est détaillée dans notre base de connaissances.

Droits sur les objets

Droits sur les objets
Droits sur les méta-données
Héritage des droits
Changement de rôle

Droits sur les objets

Donner un droit :

    GRANT USAGE ON SCHEMA unschema TO utilisateur ;
    GRANT SELECT,DELETE,INSERT ON TABLE matable TO utilisateur ;

Retirer un droit :

    REVOKE UPDATE ON TABLE matable FROM utilisateur ;

Droits spécifiques pour chaque type d’objets :

    ALTER DEFAULT PRIVILEGES IN SCHEMA …
    ALTER DEFAULT PRIVILEGES FOR ROLE …

Avoir le droit de donner le droit :

   WITH GRANT OPTION

Groupe implicite : public
Schéma par défaut : public lisible par tous (≤ 14) !

   REVOKE ALL ON SCHEMA public FROM public ;

Par défaut, seul le propriétaire a des droits sur son objet. Les superutilisateurs n’ont pas de droit spécifique sur les objets mais étant donné leur statut de superutilisateur, ils peuvent tout faire sur tous les objets.

Le propriétaire d’un objet peut décider de donner certains droits sur cet objet à certains rôles. Il le fera avec la commande GRANT :

GRANT droits ON type_objet nom_objet TO role

Les droits disponibles dépendent du type d’objet visé. Par exemple, il est possible de donner le droit SELECT sur une table mais pas sur une fonction. Une fonction ne se lit pas, elle s’exécute. Il est donc possible de donner le droit EXECUTE sur une fonction.

La liste complète des droits figure dans la documentation officielle.

Il faut donner les droits aux différents objets séparément. De plus, donner le droit ALL sur une base de données donne tous les droits sur la base de données, autrement dit l’objet base de donnée, pas sur les objets à l’intérieur de la base de données. GRANT n’est pas une commande récursive. Prenons un exemple :

b1=# CREATE ROLE u20 LOGIN;

CREATE ROLE

b1=# CREATE ROLE u21 LOGIN;

CREATE ROLE

b1=# \c b1 u20

You are now connected to database "b1" as user "u20".

b1=> CREATE SCHEMA s1;

ERROR:  permission denied for database b1

b1=> \c b1 postgres

You are now connected to database "b1" as user "postgres".

b1=# GRANT CREATE ON DATABASE b1 TO u20;

GRANT

b1=# \c b1 u20

You are now connected to database "b1" as user "u20".

b1=> CREATE SCHEMA s1;

CREATE SCHEMA

b1=> CREATE TABLE s1.t1 (c1 integer);

CREATE TABLE

b1=> INSERT INTO s1.t1 VALUES (1), (2);

INSERT 0 2

b1=> SELECT * FROM s1.t1;

 c1
----
  1
  2

b1=> \c b1 u21

You are now connected to database "b1" as user "u21".

b1=> SELECT * FROM s1.t1;

ERROR:  permission denied for schema s1
LINE 1: SELECT * FROM s1.t1;
                      ^

b1=> \c b1 u20

You are now connected to database "b1" as user "u20".

b1=> GRANT SELECT ON TABLE s1.t1 TO u21;

GRANT

b1=> \c b1 u21

You are now connected to database "b1" as user "u21".

b1=> SELECT * FROM s1.t1;

ERROR:  permission denied for schema s1
LINE 1: SELECT * FROM s1.t1;
                      ^

b1=> \c b1 u20

You are now connected to database "b1" as user "u20".

b1=> GRANT USAGE ON SCHEMA s1 TO u21;

GRANT

b1=> \c b1 u21

You are now connected to database "b1" as user "u21".

b1=> SELECT * FROM s1.t1;

 c1
----
  1
  2

b1=> INSERT INTO s1.t1 VALUES (3);

ERROR:  permission denied for relation t1

Le problème de ce fonctionnement est qu’il faut indiquer les droits pour chaque utilisateur, ce qui peut devenir difficile et long. Imaginez avoir à donner le droit SELECT sur les 400 tables d’un schéma… Il est néanmoins possible de donner les droits sur tous les objets d’un certain type dans un schéma. Voici un exemple :

GRANT SELECT ON ALL TABLES IN SCHEMA s1 to u21;

Notez aussi que, lors de la création d’une base, PostgreSQL ajoute automatiquement un schéma nommé public. Avant la version 15, tous les droits sont donnés sur ce schéma à un pseudo-rôle, lui aussi appelé public, et dont tous les rôles existants et à venir sont membres d’office. À partir de la version 15, le schéma public appartient au propriétaire de la base et aucun droit par défaut n’est donné aux autres utilisateurs.

Avec une version antérieure à la version 15, n’importe quel utilisateur peut donc, par défaut, créer des tables dans le schéma public de toute base où il peut se connecter (mais ne peut lire les tables créées là par d’autres, sans droit supplémentaire) !

Dans une logique de sécurisation, avant la version 15, il faut donc penser à enlever les droits à public. Une fausse bonne idée est de tout simplement supprimer le schéma public, ou de le récréer (par défaut, sans droits pour le groupe public). Cependant, une sauvegarde logique serait restaurée dans une base qui, par défaut, aurait à nouveau un schéma public ouvert à tous. Une révocation explicite des droits se retrouvera par contre dans une sauvegarde :

REVOKE ALL ON SCHEMA public FROM public ;

(Noter la subtilité de syntaxe : GRANT... TO... et REVOKE... FROM...)

Nombre de scripts et outils peuvent tomber en erreur sans ces droits. Il faudra remonter cela aux auteurs en tant que bugs.

Cette modification peut être faite aussi dans la base template1 (qui sert de modèle à toute nouvelle base), sur toute nouvelle instance.

Enfin il est possible d’ajouter des droits pour des objets qui n’ont pas encore été créés. En fait, la commande ALTER DEFAULT PRIVILEGES permet de donner des droits par défaut à certains rôles. De cette façon, sur un schéma qui a tendance à changer fréquemment, il n’est plus nécessaire de se préoccuper des droits sur les objets.

ALTER DEFAULT PRIVILEGES IN SCHEMA public GRANT SELECT ON TABLES TO public ;
ALTER DEFAULT PRIVILEGES IN SCHEMA public GRANT INSERT ON TABLES TO utilisateur ;

Lorsqu’un droit est donné à un rôle, par défaut, ce rôle ne peut pas le donner à un autre. Pour lui donner en plus le droit de donner ce droit à un autre rôle, il faut utiliser la clause WITH GRANT OPTION comme le montre cet exemple :

b1=# CREATE TABLE t2 (id integer);

CREATE TABLE

b1=# INSERT INTO t2 VALUES (1);

INSERT 0 1

b1=# SELECT * FROM t2;

 id
----
  1

b1=# \c b1 u1

You are now connected to database "b1" as user "u1".

b1=> SELECT * FROM t2;

ERROR:  permission denied for relation t2

b1=> \c b1 postgres

You are now connected to database "b1" as user "postgres".

b1=# GRANT SELECT ON TABLE t2 TO u1;

GRANT

b1=# \c b1 u1

You are now connected to database "b1" as user "u1".

b1=> SELECT * FROM t2;

 id
----
  1

b1=> \c b1 u2

You are now connected to database "b1" as user "u2".

b1=> SELECT * FROM t2;

ERROR:  permission denied for relation t2

b1=> \c b1 u1

You are now connected to database "b1" as user "u1".

b1=> GRANT SELECT ON TABLE t2 TO u2;

WARNING:  no privileges were granted for "t2"
GRANT

b1=> \c b1 postgres

You are now connected to database "b1" as user "postgres".

b1=# GRANT SELECT ON TABLE t2 TO u1 WITH GRANT OPTION;

GRANT

b1=# \c b1 u1

You are now connected to database "b1" as user "u1".

b1=> GRANT SELECT ON TABLE t2 TO u2;

GRANT

b1=> \c b1 u2

You are now connected to database "b1" as user "u2".

b1=> SELECT * FROM t2;

 id
----
  1

Afficher les droits

Colonne *acl sur les tables systèmes
- datacl pour pg_database
- relacl pour pg_class
Codage role1=xxxx/role2 (format aclitem)
- role1 : rôle concerné par les droits
- xxxx : droits parmi xxxx
- role2 : rôle qui a donné les droits
Sous psql :
- \dp et \z
- df, \dconfig+ etc..

Les colonnes *acl des catalogues systèmes indiquent les droits sur un objet. Leur contenu est un codage au format aclitem indiquant le rôle concerné, ses droits, et qui lui a fourni ces droits (ou le propriétaire de l’objet, si celui qui a fourni les droits est un superutilisateur).

Les droits sont codés avec des lettres. Les voici avec leur signification :

r pour la lecture (SELECT) ;
w pour les modifications (UPDATE) ;
a pour les insertions (INSERT) ;
d pour les suppressions (DELETE) ;
D pour la troncation (TRUNCATE) ;
x pour l’ajout de clés étrangères ;
t pour l’ajout de triggers ;
X pour l’exécution de routines ;
U pour l’utilisation (d’un schéma par exemple) ;
C pour la création d’objets permanents (tables ou vues par exemple) ;
c pour la connexion (spécifique aux bases de données) ;
T pour la création d’objets temporaires (tables ou index temporaires) ;
s pour la modification d’un paramètre superutilisateur avec SET ;
A pour la modification d’un paramètre avec ALTER SYSTEM.

Droits sur les métadonnées

Seul le propriétaire peut changer la structure d’un objet
- le renommer
- le changer de schéma ou de tablespace
- lui ajouter/retirer des colonnes
Un seul propriétaire
- peut être un utilisateur ou un groupe
REASSIGN OWNER / DROP OWNED

Les droits sur les objets ne concernent pas le changement des méta-données et de la structure de l’objet. Seul le propriétaire (et les superutilisateurs) peut le faire. S’il est nécessaire que plusieurs personnes puissent utiliser la commande ALTER sur l’objet, il faut que ces différentes personnes aient un rôle qui soit membre du rôle propriétaire de l’objet. Prenons un exemple :

b1=# \c b1 u21

You are now connected to database "b1" as user "u21".

b1=> ALTER TABLE s1.t1 ADD COLUMN c2 text;

ERROR:  must be owner of relation t1

b1=> \c b1 u20

You are now connected to database "b1" as user "u20".

b1=> GRANT u20 TO u21;

GRANT ROLE

b1=> \du

                                   List of roles
 Role name |                         Attributes                         | Member of
-----------+------------------------------------------------------------+-----------
 postgres  | Superuser, Create role, Create DB, Replication, Bypass RLS | {}
 u1        |                                                            | {}
 u11       | Create DB                                                  | {}
 u12       |                                                            | {}
 u2        | Create DB                                                  | {}
 u20       |                                                            | {}
 u21       |                                                            | {u20}
 u3        | Cannot login                                               | {}
 u4        | Create role, Cannot login                                  | {}
 u5        |                                                            | {u2,u6}
 u6        | Cannot login                                               | {}
 u7        | Create role                                                | {}
 u8        |                                                            | {}
 u9        | Create DB                                                  | {}

b1=> \c b1 u21

You are now connected to database "b1" as user "u21".

b1=> ALTER TABLE s1.t1 ADD COLUMN c2 text;

ALTER TABLE

Pour assigner un propriétaire différent aux objets ayant un certain propriétaire, il est possible de faire appel à l’ordre REASSIGN OWNED. De même, il est possible de supprimer tous les objets appartenant à un utilisateur avec l’ordre DROP OWNED. Voici un exemple de ces deux commandes :

b1=# \d

       List of relations
 Schema | Name | Type  | Owner
--------+------+-------+-------
 public | t1   | table | u2
 public | t2   | table | u21

b1=# REASSIGN OWNED BY u21 TO u1;

REASSIGN OWNED

b1=# \d

       List of relations
 Schema | Name | Type  | Owner
--------+------+-------+-------
 public | t1   | table | u2
 public | t2   | table | u1

b1=# DROP OWNED BY u1;

DROP OWNED

b1=# \d

       List of relations
 Schema | Name | Type  | Owner
--------+------+-------+-------
 public | t1   | table | u2

Droits plus globaux 1/2

Rôles systèmes d’administration
- pg_signal_backend
- pg_database_owner (14+)
- pg_checkpoint (15+)
- pg_reserved_connections (16+)
Rôles systèmes de supervision
- pg_read_all_stats
- pg_read_all_settings
- pg_stat_scan_tables
- pg_monitor

Certaines fonctionnalités nécessitent l’attribut SUPERUSER alors qu’il serait bon de pouvoir les effectuer sans avoir ce droit suprême. Cela concerne principalement l’administration, la sauvegarde et la supervision.

Après beaucoup de discussions, les développeurs de PostgreSQL ont décidé de créer des rôles systèmes permettant d’avoir plus de droits. Le premier rôle de ce type est pg_signal_backend qui donne le droit d’exécuter les fonctions pg_cancel_backend() et pg_terminate_backend(), même en simple utilisateur sur des requêtes autres que les siennes :

postgres=# \c - u1

You are now connected to database "postgres" as user "u1".

postgres=> SELECT usename, pid FROM pg_stat_activity WHERE usename IS NOT NULL;

 usename |  pid
---------+-------
 u2      | 23194
 u1      | 23195

postgres=> SELECT pg_terminate_backend(23194);

ERROR:  must be a member of the role whose process is being terminated
        or member of pg_signal_backend

postgres=> \c - postgres

You are now connected to database "postgres" as user "postgres".

postgres=# GRANT pg_signal_backend TO u1;

GRANT ROLE

postgres=# \c - u1

You are now connected to database "postgres" as user "u1".

postgres=> SELECT pg_terminate_backend(23194);

 pg_terminate_backend
----------------------
 t

postgres=> SELECT usename, pid FROM pg_stat_activity WHERE usename IS NOT NULL;

 usename |  pid
---------+-------
 u1      | 23212

Par contre, les connexions des superutilisateurs ne sont pas concernées.

Parmi ces rôles, pg_read_all_stats permet de lire les tables de statistiques d’activité. pg_read_all_settings permet de lire la configuration de tous les paramètres. pg_stat_scan_tables permet d’exécuter les procédures stockées de lecture des statistiques. pg_monitor est le rôle typique pour de la supervision : il combine les trois rôles précédents. Leur utilisation est identique à pg_signal_backend.

En version 15 arrive le rôle pg_checkpoint. Ce dernier permet à un rôle non SUPERUSER de lancer un CHECKPOINT.

À partir de la version 16 apparaît un rôle pg_use_reserved_connections, qui donne accès à un pool de connexions réservées défini par le paramètre reserved connections (0 par défaut). Cela peut servir à garantir un accès à la supervision ou à divers utilitaires sans en faire des superutilisateurs.

Droits plus globaux 2/2

Rôles d’accès aux fichiers
- pg_read_server_files
- pg_write_server_files
- pg_execute_server_program
Rôles d’accès aux données (14+)
- pg_read_all_data
- pg_write_all_data
Autres
- pg_create_subscription(16+)

pg_read_server_files permet d’autoriser la lecture de fichiers auxquels le serveur peut accéder avec la commande SQL COPY et toutes autres fonctions d’accès de fichiers. pg_write_server_files permet la même chose en écriture. Cela sous-entend aussi les sauvegardes de fichiers côté serveur, par exemple avec pg_basebackup (à partir de la version 15) ou d’autres outils. pg_execute_server_program autorise les utilisateurs membres d’exécuter des programmes en tant que l’utilisateur qui exécute le serveur PostgreSQL au travers de la commande SQL COPY et de toute fonction permettant l’exécution d’un programme sur le serveur.

La version 14 ajoute trois nouveaux rôles. pg_read_all_data permet de lire toutes les données des tables, vues et séquences, alors que pg_write_all_data permet de les écrire. Quant à pg_database_owner, il permet de se comporter comme le propriétaire des bases de données.

En version 16 apparaît pg_create_subscription pour gérer des souscriptions en réplication logique.

Héritage des droits

Créer un rôle sans droit de connexion
Donner les droits à ce rôle
Placer les utilisateurs concernés comme membre de ce rôle

Plutôt que d’avoir à donner les droits sur chaque objet à chaque ajout d’un rôle, il est beaucoup plus simple d’utiliser le système d’héritage des droits.

Supposons qu’une nouvelle personne arrive dans le service de facturation. Elle doit avoir accès à toutes les tables concernant ce service. Sans utiliser l’héritage, il faudra récupérer les droits d’une autre personne du service pour retrouver la liste des droits à donner à cette nouvelle personne. De plus, si un nouvel objet est créé et que chaque personne du service doit pouvoir y accéder, il faudra ajouter l’objet et ajouter les droits pour chaque personne du service sur cet objet. C’est long et sujet à erreur. Il est préférable de créer un rôle facturation, de donner les droits sur ce rôle, puis d’ajouter chaque rôle du service facturation comme membre du rôle facturation. L’ajout et la suppression d’un objet est très simple : il suffit d’ajouter ou de retirer le droit sur le rôle facturation, et cela impactera tous les rôles membres.

Voici un exemple complet :

b1=# CREATE ROLE facturation;

CREATE ROLE

b1=# CREATE TABLE factures(id integer, dcreation date, libelle text,
montant numeric);

CREATE TABLE

b1=# GRANT ALL ON TABLE factures TO facturation;

GRANT

b1=# CREATE TABLE clients (id integer, nom text);

CREATE TABLE

b1=# GRANT ALL ON TABLE clients TO facturation;

GRANT

b1=# CREATE ROLE r1 LOGIN;

CREATE ROLE

b1=# GRANT facturation TO r1;

GRANT ROLE

b1=# \c b1 r1

You are now connected to database "b1" as user "r1".

b1=> SELECT * FROM factures;

 id | dcreation | libelle | montant
----+-----------+---------+---------
(0 rows)

b1=# CREATE ROLE r2 LOGIN;

CREATE ROLE

b1=# \c b1 r2

You are now connected to database "b1" as user "r2".

b1=> SELECT * FROM factures;

ERROR:  permission denied for relation factures

Changement de rôle

Rôle par défaut
- celui de la connexion
Rôle emprunté :
- après un SET ROLE
- pour tout rôle dont il est membre

Par défaut, un utilisateur se connecte avec un rôle de connexion. Il obtient les droits et la configuration spécifique de ce rôle. Dans le cas où il hérite automatiquement des droits des rôles dont il est membre, il obtient aussi ces droits qui s’ajoutent aux siens. Dans le cas où il n’hérite pas automatiquement de ces droits, il peut temporairement les obtenir en utilisant la commande SET ROLE. Il ne peut le faire qu’avec les rôles dont il est membre.

b1=# CREATE ROLE r31 LOGIN;

CREATE ROLE

b1=# CREATE ROLE r32 LOGIN NOINHERIT IN ROLE r31;

CREATE ROLE

b1=# \c b1 r31

You are now connected to database "b1" as user "r31".

b1=> CREATE TABLE t1(id integer);

CREATE TABLE

b1=> INSERT INTO t1 VALUES (1), (2);

INSERT 0 2

b1=> \c b1 r32

You are now connected to database "b1" as user "r32".

b1=> SELECT * FROM t1;

ERROR:  permission denied for relation t1

b1=> SET ROLE TO r31;

SET

b1=> SELECT * FROM t1;

 id
----
  1
  2

b1=> \c b1 postgres

You are now connected to database "b1" as user "postgres".

b1=# ALTER ROLE r32 INHERIT;

ALTER ROLE

b1=# \c b1 r32

You are now connected to database "b1" as user "r32".

b1=> SELECT * FROM t1;

 id
----
  1
  2

b1=> \c b1 postgres

You are now connected to database "b1" as user "postgres".

b1=# REVOKE r31 FROM r32;

REVOKE ROLE

b1=# \c b1 r32

You are now connected to database "b1" as user "r32".

b1=> SELECT * FROM t1;

ERROR:  permission denied for relation t1

b1=> SET ROLE TO r31;

ERROR:  permission denied to set role "r31"

Le changement de rôle peut se faire uniquement au niveau de la transaction. Pour cela, il faut utiliser la clause LOCAL. Il peut se faire aussi sur la session, auquel cas il faut passer par la clause SESSION.

Droits de connexion

Lors d’une connexion, indication :
- de l’hôte (socket Unix ou alias/adresse IP)
- du nom de la base de données
- du nom du rôle
- du mot de passe (parfois optionnel)
Selon les 3 premières informations
- impose une méthode d’authentification

Informations de connexion

Pour se connecter à une base, il faut :

4 informations
- socket Unix ou adresse/alias IP
- n° de port
- nom de la base
- nom du rôle
Fournies explicitement
- paramètres
- environnement
ou implicitement
- environnement
- défauts

Tous les outils fournis avec la distribution PostgreSQL (par exemple createuser) acceptent des options en ligne de commande pour fournir les informations en question :

-h pour la socket Unix ou l’adresse/alias IP ;
-p pour le numéro de port ;
-d pour le nom de la base ;
-U pour le nom du rôle.

Si l’utilisateur ne passe pas ces informations, plusieurs variables d’environnement sont vérifiées :

PGHOST pour la socket Unix ou l’adresse/alias IP ;
PGPORT pour le numéro de port ;
PGDATABASE pour le nom de la base ;
PGUSER pour le nom du rôle.

Au cas où ces variables ne seraient pas configurées, des valeurs par défaut sont utilisées :

la socket Unix (/var/run/postgresql, parfois /tmp) en lieu d’un nom de machine ;
le port 5432 ;
la base postgres ou le nom de l’utilisateur PostgreSQL demandé, (suivant l’outil) ;
le nom de l’utilisateur au niveau du système d’exploitation pour le nom du rôle.

Autrement dit, quelle que soit la situation, PostgreSQL remplacera les informations non fournies explicitement par des informations provenant des variables d’environnement, voire par des informations par défaut.

Configuration de l’authentification : pg_hba.conf

PostgreSQL utilise les informations de connexion pour choisir la méthode de connexion

Fichier de configuration : pg_hba.conf
Exemple :

local      DATABASE  USER  METHOD  [OPTIONS]
host       DATABASE  USER  ADDRESS  METHOD  [OPTIONS]
hostssl    DATABASE  USER  ADDRESS  METHOD  [OPTIONS]
hostnossl  DATABASE  USER  ADDRESS  METHOD  [OPTIONS]

Clauses include, include_if_exists, include_dir (v16)
Contrôle avec la vue pg_hba_file_rules

Lorsque le serveur PostgreSQL récupère une demande de connexion, il connaît le type de connexion utilisé par le client (socket Unix, connexion TCP SSL, connexion TCP simple, etc.). Il connaît aussi l’adresse IP du client (dans le cas d’une connexion via une socket TCP), le nom de la base et celui de l’utilisateur.

PostgreSQL va donc chercher les lignes correspondantes dans le tableau enregistré dans le fichier pg_hba.conf (HBA est l’acronyme de Host Based Authentication). Ce fichier est présent à côté de postgresql.conf, donc par exemple dans /var/lib/pgsql/16/data (défaut du packaging Red Hat) ou /etc/postgresql/16/main (défaut du packaging Debian). L’accès doit bien sûr en être le plus restreint possible.

Le contenu du fichier se présente en principe ainsi :

4 colonnes d’informations ;
1 colonne indiquant la méthode à appliquer ;
1 colonne optionnelle d’options.

Depuis PostgreSQL 16, il est possible d’indiquer ou plusieurs fichiers externes :

include pg_hba.ansible.conf
include "/chemin/fichier 2.conf"

(Existent aussi include_if_exists, qui ne tombe pas en erreur si le fichier n’existe pas, et include_dir, pour inclure tous les fichiers .conf d’un répertoire dans l’ordre de leurs noms.)

pg_hba.conf ne peut pas être modifié depuis PostgreSQL même, uniquement depuis le système d’exploitation. Après une modification, il faut dire explicitement à PostgreSQL de le recharger. Selon l’installation et l’OS, cet ordre peut être :

pg_ctl reload -D /mnt/base_pg/
systemctl reload postgresql-16
pg_ctlcluster 16 main reload

ou depuis PostgreSQL même :

SELECT pg_reload_conf() ;

Il y a une exception : sous Windows, le fichier est relu dès modification.

Si le fichier contient une erreur de syntaxe, il sera ignoré (et la ligne fautive apparaîtra dans les traces), sauf au (re)démarrage, où un fichier fautif bloque le démarrage !·

Exemple de trace problématique :

…user=,db=,app=,client= LOG:  invalid connection type "hsot"
…user=,db=,app=,client= CONTEXT:  line 121 of configuration file "/etc/postgresql/16/main/pg_hba.conf"
…user=,db=,app=,client= FATAL:  could not load /etc/postgresql/16/main/pg_hba.conf

Depuis une session utilisateur, il est possible de consulter le fichier via la vue pg_hba_file_rules, tel qu’il est sur le disque, et tel qu’il serait compris par PostgreSQL après un rechargement. La colonne error est très pratique pour repérer immédiatement les erreurs de syntaxe ou de frappe. La colonne file_name indique le fichier source (à partir de PostgreSQL 16).

Exemple de pg_hba.conf

# TYPE  DATABASE         USER      ADDRESS           METHOD
# accès direct par la socket
local    all             all                         peer
# accès en local via réseau (localhost IPv6 et IPv4)
host      all            all      ::1/128            scram-sha-256
host      all            all      127.0.0.0/24       scram-sha-256
# accès distants
hostssl   erp            all      192.168.0.0/16     scram-sha-256
hostssl   logistique     all      192.168.30.0/24    scram-sha-256
hostnossl test           demo     192.168.74.150/32  scram-sha-256
# vieux client
hostssl   compta         durand   192.168.10.99/32   md5
# Connexions de réplication
local   replication      all                         peer
host    replication      all      192.168.74.5/32    scram-sha-256
host    replication      all      127.0.0.1/32       scram-sha-256
host    replication      all      ::1/128            scram-sha-256

PostgreSQL lit le fichier dans l’ordre. La première ligne correspondant à la connexion demandée lui précise la méthode d’authentification à utiliser. Nous verrons que certaines méthodes comme scram-sha-256 ou md5 (les plus courantes) exigent un mot de passe, d’autres non, comme ldap ou cert. Il ne reste plus qu’à appliquer cette méthode. Si elle fonctionne, la connexion est autorisée et se poursuit.

Si elle ne fonctionne pas, quelle qu’en soit la raison, la connexion est refusée. Aucune autre ligne du fichier ne sera lue ! La raison du refus est tracée sur le serveur de manière beaucoup plus complète que pour le client :

2023-11-03 10:41:24 CET [1805700]: [2-1] user=attaquant,db=erp,
app=[unknown],client=::1 DETAIL:  Role "mechant_hacker" does not exist.
Connection matched file "/etc/postgresql/16/defo/pg_hba.conf"
line 110: "host    all      all      ::1/128           scram-sha-256"

Il est donc essentiel de bien configurer ce fichier pour avoir une protection maximale, et de faire très attention à l’ordre des entrées.

pg_hba.conf : colonne type

4 valeurs possibles
- local
- host
- hostssl (ssl=on prérequis)
- hostnossl

La colonne type peut contenir quatre valeurs différentes. La valeur local concerne les connexions via la socket Unix, donc depuis un compte sur le serveur même. Elle est généralement couplée à la méthode peer. En pratique, on s’en sert surtout pour les connexions administratives (de l’utiliseur système postgres au rôle postgres), pour les sauvegardes depuis le serveur même, ou pour une connexion depuis une application qui tourne sur la même machine.

Toutes les autres valeurs concernent les connexions via le réseau (socket TCP). La différence réside dans l’utilisation forcée ou non du SSL :

host : SSL au choix du client ;
hostssl : impérativement avec chiffrage SSL ;
hostnossl : impérativement sans SSL.

Il est à noter que l’option hostssl n’est utilisable que si le paramètre ssl du fichier postgresql.conf est à on (c’est le cas par défaut sous Debian, pas forcément ailleurs).

pg_hba.conf : colonne database

À quelle(s) base(s) autoriser la connexion ?

mabase
base1,base2,base3
sameuser / samerole
all
@fichier.txt (fichier avec plusieurs bases)
/db_[1-6], /erp.* (regex, v16+)
replication (pseudo-base pour réplication physique)

La seconde colonne de pg_hba.conf peut recueillir le nom d’une base, le nom de plusieurs bases en les séparant par des virgules, le nom d’un fichier contenant la liste des bases ou quelques valeurs en dur. La valeur all indique toutes les bases.

Enfin, la valeur sameuser spécifie une base de données de même nom que le rôle demandé (l’utilisateur durand peut se connecter à la base durand), alors que la valeur samerole spécifie que le rôle demandé doit être membre du rôle portant le même nom que la base de données demandée (par exemple, si l’utilisateur durand est membre du groupe compta, il peut se connecter à la base compta).

Il est possible d’indiquer un fichier (préfixé de @) qui contiendra une liste de rôles. Il peut être à côté de pg_hba.conf mais on peut fournir un chemin complet.

Depuis PostgreSQL 16, il est possible d’utiliser des expressions régulières, qui doivent être précédées de / (voir exemple plus bas).

La valeur replication est utilisée pour définir les connexions de réplication physique (mais pas logique). Il n’est pas nécessaire d’avoir une base nommée replication, toutes les bases sont concernées par une réplication physique.

pg_hba.conf : colonne user

À quel(s) utilisateur(s) permettre la connexion ?

unrole
role1,role2,role3
all
+groupe (membres d’un rôle-groupe)
@fichier.txt (fichier avec plusieurs utilisateurs)
/user_.* (regex, v16+)

La troisième colonne peut recueillir :

le nom d’un rôle, ou plusieurs rôles séparés par des virgules ;
le nom d’un groupe (en le précédant d’un signe +) : tous les membres de ce groupe pourront se connecter avec leur rôle propre ;
le nom d’un fichier (précédé de @) contenant une liste de rôles ;
la valeur all qui indique tous les rôles ;
une regex (précédée de /) pour indiquer plusieurs rôles (nouveauté de la version 16).

Exemple :

# TYPE    DATABASE      USER              ADDRESS       METHOD
hostssl   erp_hr        u_virginie,u_sharon 10.1.17.67/32 scram-sha-256
hostssl   all           +grp_admin        10.0.0.0/8    scram-sha-256
hostssl   /erp_dev[1-5] @prestataires.txt 10.1.0.0/16   scram-sha-256
hostssl   /erp.*        /u_.*             10.0.0.0/8    scram-sha-256

Ici, ne peuvent se connecter à la base erp_hr que deux utilisatrices nommées, et uniquement depuis une IP précise. Les membres du groupe grp_admin peuvent se connecter à toutes les bases depuis tout le réseau privé. Aux bases erp_dev1 à erp_dev5 peuvent se connecter les prestataires dont les rôles sont dans le fichier prestataires.txt, depuis un certain sous-réseau. Et tous les utilisateurs dont le rôle commence par u_ peuvent se connecter aux bases dont le nom commence par erp_.

pg_hba.conf : colonne adresse IP

Uniquement pour host / hostssl / hostnossl
Adresse IPv4 ou IPv6 : format CIDR ou avec masque
- 192.168.1.0/24
- 192.168.1.1/32
- 192.168.1.0 255.255.255.0
Nom d’hôte possible
- mais coût recherche DNS

La colonne de l’adresse IP permet d’indiquer une adresse IP ou un sous-réseau IP. Il est donc possible de filtrer les connexions par rapport aux adresses IP, ce qui est une excellente protection. Voici deux exemples d’adresses IP au format adresse et masque de sous-réseau :

192.168.168.1 255.255.255.255
192.168.168.0 255.255.255.0

Et voici quelques exemples d’adresses IP (ou plages d’adresses) au format CIDR :

192.168.0.0/8       # réseau 192.168.x.y
192.168.66.0/24     # réseau 192.168.66.x
192.168.168.1/32    # 1 IP 
0.0.0.0/0           # toutes les IPv4
::0/0               # toutes les IPv6
::1/128             # localhost en IPv6
fe80::7a31:c1ff:0000:0000/96  # un réseau en IPv6

Dans le doute, la vue pg_hba_file_rules indique le masque calculé.

Les alias samehost et samenet désignent le serveur (avec toutes ses adresses) et tous les réseaux auquels il appartient.

Il est possible d’utiliser un nom d’hôte ou un domaine DNS au prix d’une recherche DNS pour chaque hostname présent, pour chaque nouvelle connexion.

Rappelons que le paramètre listen_addresses dans postgresql.conf restreint les IP sur lesquelles que PostgreSQL écoute. En général on le modifie dès l’installation.

pg_hba.conf : colonne méthode

Quelle méthode d’authentification utiliser ?

Interne / externe
- et options dans la dernière colonne
Le client peut en exiger une (v16)

La dernière colonne est généralement la méthode d’authentification, mais certaines acceptent des options dans une colonne supplémentaire. Nous verrons plus bas les différentes méthodes d’authentification, internes ou externes.

Le serveur a toujours le dernier mot pour imposer une méthode d’authentification, mais pour des raisons de sécurité le client peut aussi exiger celle qu’il attend (depuis PostgreSQL 16). Dans l’exemple suivant, le client exige la méthode scram-sha-256, mais le serveur est encore configuré en md5 et la connexion échoue.

psql 'host=s1 dbname=postgres user=postgres require_auth=scram-sha-256'
psql: error: connection to server at "s1" (192.168.74.65), port 54325 failed:
 authentication method requirement "scram-sha-256" failed:
 server requested a hashed password

D’autres variantes pour require_auth sont :

require_auth=scram-sha-256,md5
require_auth=!password
require_auth=cert

pg_hba.conf : colonne options

Dépend de la méthode d’authentification
Méthode externe : option map

pg_hba.conf : méthodes internes

trust : dangereux !
reject : pour interdire
password : en clair, à éviter !
md5 : déconseillée
scram-sha-256

La méthode trust est certainement la pire. À partir du moment où le rôle est reconnu, aucun mot de passe n’est demandé. Si le mot de passe est fourni malgré tout, il n’est pas vérifié. Il est donc essentiel de proscrire cette méthode d’authentification.

La méthode password force la saisie d’un mot de passe. Cependant, ce dernier est envoyé en clair sur le réseau. Il n’est donc pas conseillé d’utiliser cette méthode, surtout sur un réseau non sécurisé. (Noter que PostgreSQL chiffrera toujours le mot de passe chiffré avec une des méthodes ci-dessous.)

La méthode md5 est encore très utilisée mais obsolète. La saisie du mot de passe est forcée. Le mot de passe transite chiffré en md5. Cette méthode souffre néanmoins de certaines faiblesses décrites dans la section Mot de passe, on préférera la suivante.

La méthode scram-sha-256 est la plus sécurisée, elle offre moins d’angles d’attaque que md5. Elle est à privilégier.

La méthode reject sert pour interdire définitivement un accès à un utilisateur, un réseau ou une base quelles que soient les lignes suivantes de pg_hba.conf. Par exemple, on veut que le rôle u1 puisse se connecter à la base de données b1 mais pas aux autres. Voici un moyen de le faire (pour une connexion via les sockets Unix) :

local  b1   u1  scram-sha-256
local  all  u1  reject

pg_hba.conf : méthodes externes

Système externe : ldap, radius
Kerberos : gss, sspi
SSL : cert
OS : peer, pam, ident, bsd

Certaines méthodes permettent d’utiliser des annuaires d’entreprise comme RADIUS, LDAP ou ActiveDirectory. Certaines méthodes sont spécifiques à un système d’exploitation.

La méthode ldap utilise un serveur LDAP pour authentifier l’utilisateur.

La méthode radius permet d’utiliser un serveur RADIUS pour authentifier l’utilisateur.

La méthode gss (GSSAPI) correspond au protocole du standard de l’industrie pour l’authentification sécurisée définie dans RFC 2743. PostgreSQL supporte GSSAPI avec l’authentification Kerberos suivant la RFC 1964 ce qui permet de faire du Single Sign-On. C’est la méthode à utiliser avec Active Directory. sspi (uniquement dans le monde Windows) permet d’utiliser NTLM faute d’Active Directory.

La méthode cert utilise un certificat SSL sur le client, sans mot de passe.

La méthode ident permet d’associer les noms des utilisateurs du système d’exploitation aux noms des utilisateurs du système de gestion de bases de données. Un démon fournissant le service ident est nécessaire. (Les paquets RPM la mettaient en place jusque PostgreSQL 12 inclus pour une connexion depuis localhost, mais peer est maintenant recommandé.)

La méthode peer permet d’associer les noms des utilisateurs du système d’exploitation aux noms des utilisateurs du système de gestion de bases de données. Ceci n’est possible qu’avec une connexion locale. Par défaut, les paquets d’installation l’utilisent pour autoriser l’utilisateur système postgres à se connecter à l’instance locale, sans passer par le réseau, en tant que postgres sans mot de passe.

La méthode pam authentifie l’utilisateur en passant par les Pluggable Authentication Modules (PAM) fournis par Linux et d’autres Unix. De manière similaire, la méthode bsd utilise le système d’authentification BSD sur OpenBSD.

Un (mauvais) exemple de pg_hba.conf

Un exemple:

TYPE    DATABASE  USER        ADDRESS         METHOD
local   all       postgres                    peer
local   web       web                         md5
local   sameuser  all                         peer
host    all       postgres    127.0.0.1/32    peer
host    all       all         127.0.0.1/32    md5
host    all       all         89.192.0.3/8    md5
hostssl recherche recherche   89.192.0.4/32   scram-sha-256

à ne pas suivre…

Ce fichier comporte plusieurs erreurs. Tout d’abord,

host    all       all         127.0.0.1/32    md5

autorise tous les utilisateurs, en IP, en local (127.0.0.1) à se connecter à toutes les bases, ce qui est en contradiction avec :

local   sameuser  all                         peer

qui, sera appliqué d’abord et restreint à la base de même nom.

Dans cette règle :

host    all       all         89.192.0.3/8    md5

le masque CIDR /8 est incorrect, et donc, au lieu d’autoriser seulement 89.192.0.3 à se connecter, on autorise tout le réseau 89.*.

L’entrée :

hostssl recherche recherche   89.192.0.4/32   scram-sha-256

est bonne, mais inutile, car masquée par la ligne précédente : toute ligne correspondant à cette entrée correspondra aussi à la ligne précédente. Le fichier étant lu séquentiellement, cette dernière entrée ne sert à rien.

Enfin, il aurait mieux valu que tous les mots de passe utilisent le chiffrage scram-sha-256 et non md5.

Mapping : pg_ident.conf

Correspondance entre :
- utilisateurs authentifiés (serveur, LDAP)
- rôle de la base
Fichier pg_ident.conf :

# MAPNAME       SYSTEM-USERNAME         PG-USERNAME
pgadmins        joe                     postgres
pgadmins        zoe                     postgres

Prise en compte des modifications : rechargement
Includes possibles
Contrôle : pg_ident_file_mapping (v15+)

En utilisant une méthode d’authentification externe, locale ou à distance, le nom de l’utilisateur authentifié ne correspond pas forcément au nom du rôle avec lequel on souhaite se connecter. On peut le préciser avec -U mais il y a plus simple et sécurisé.

Par exemple, deux DBA ont les comptes joe et zoe sur le système d’exploitation. Ils souhaitent pouvoir se connecter en tant que rôle postgres sans saisie de mot de passe depuis leur compte, sans devoir faire un sudo -iu postgres pour lesquels on ne va pas forcément leur donner les droits.

Ceci n’est pas possible avec la configuration par défaut :

joe$ psql -U postgres
psql: error: FATAL:  Peer authentication failed for user "postgres"

Mais cela devient possible en configurant correctement les fichiers pg_hba.conf et pg_ident.conf. Il est tout d’abord nécessaire d’indiquer trois informations dans le fichier pg_ident.conf, une « map », les utilisateurs authentifiés (ici joe et zoe) et le rôle de connexion (ici postgres) :

# MAPNAME       SYSTEM-USERNAME         PG-USERNAME
pgadmins        joe                     postgres
pgadmins        zoe                     postgres

À partir de la version 15, il est possible de vérifier que la configuration de ce fichier est bonne. Pour cela, il faut lire la vue pg_ident_file_mappings (et vérifier que le champ error est vide).

SELECT * FROM pg_ident_file_mappings;

 line_number | map_name | sys_name | pg_username | error
-------------+----------+----------+-------------+-------
          43 | pgadmins | joe      | postgres    |
          44 | pgadmins | zoe      | postgres    |

Il faut ensuite ajouter cette map à la ligne de configuration d’authentification en haut du fichier pg_hba.conf :

local    all   all     peer      map=pgadmins

Après rechargement de la conf, la connexion de joe ou zoe à postgres en local se fera. Noter que la sécurité de l’accès à PostgreSQL repose à présent sur la sécurisation des utilisateurs système joe et zoe !

Tout ceci n’est valable que pour les connexions depuis le système d’exploitation même. En pratique, pg_ident.conf est utilisé pour se connecter directement en tant que postgres depuis un compte utilisateur sur le serveur, ou avec une authentification LDAP.

Depuis PostgreSQL 16, pg_ident.conf supporte les mêmes directives d’inclusion que pg_hba.conf (include, include_if_exists, include_dir), et le fichier d’origine d’une ligne est visible dans pg_ident_file_mappings.

Synchronisation des rôles

PostgreSQL externalise l’authentification uniquement
- Le rôle, ses paramètres, ses héritages sont toujours dans PostgreSQL
ldap2pg synchronise les rôles depuis un annuaire LDAP
- un rôle PostgreSQL absent de l’annuaire est supprimé
- sait synchroniser les privilèges
- configuration avancée en YAML
- https://labs.dalibo.com/ldap2pg

PostgreSQL sait externaliser la vérification du mot de passe ou authentifier depuis une autre méthode qu’un mot de passe. Néanmoins, PostgreSQL n’externalise jamais la configuration d’un rôle.

Au delà de son nom et de son mot de passe, un rôle possède des options (SUPERUSER, LOGIN, etc.), des héritages, des privilèges, des privilèges par défaut pour chaque base voire pour chaque schéma, des paramètres globaux ou par base. Tout cela reste dans PostgreSQL, même si l’authentification est externe.

L’outil ldap2pg permet de centraliser les rôles dans l’annuaire d’entreprise. ldap2pg est un binaire (programmé en Go) à installer à côté de PostgreSQL ou ailleurs.

ldap2pg traite une configuration avancée au format YAML décrivant toutes les recherches LDAP énumérant les rôles à provisionner dans l’annuaire. Par exemple : la liste des DBA, la liste des développeurs d’une application, etc.

À chaque recherche LDAP est associé un modèle de rôle où sont substitués des attributs LDAP fournit par l’annuaire. ldap2pg sait également configurer les paramètres propres à chaque rôle, les privilèges par défaut, et les privilèges sur les objets.

La recherche LDAP des rôles d’une instance est indépendante de l’authentification. On peut très bien rechercher dans l’annuaire la liste des DBA avec le protocole LDAP et authentifier les connexions avec Kerberos.

Page du projet : https://labs.dalibo.com/ldap2pg

Tâches de maintenance

Trois opérations essentielles
- VACUUM
- ANALYZE
- REINDEX
En arrière-plan : démon autovacuum (pour les deux premiers)
Optionnellement : automatisable par cron
Manuellement : VACUUM ANALYZE table (batchs, gros imports…)

PostgreSQL demande peu de maintenance par rapport à d’autres SGBD. Néanmoins, un suivi vigilant de ces tâches participera beaucoup à conserver un système performant et agréable à utiliser.

La maintenance d’un serveur PostgreSQL revient à s’occuper de trois opérations :

le VACUUM, pour éviter une fragmentation trop importante des tables ;
l’ANALYZE, pour mettre à jour les statistiques sur les données contenues dans les tables ;
le REINDEX, pour reconstruire les index.

Il s’agit donc de maintenir, voire d’améliorer, les performances du système. Il ne s’agit en aucun cas de s’assurer de la stabilité du système.

Généralement on se reposera sur le processus d’arrière-plan autovacuum, qui s’occupe des VACUUM et ANALYZE (mais pas REINDEX) en fonction de l’activité, et prend soin de ne pas la gêner. Il est possible de planifier des exécutions régulières avec cron (ou tout autre ordonnanceur) , notamment pour des REINDEX.

Un appel explicite est parfois nécessaire, notamment au sein de batchs ou de gros imports… L’autovacuum n’a pas forcément eu le temps de passer entre deux étapes, et les statistiques ne sont alors pas à jour : le planificateur pense que les tables sont encore vides et peut choisir un plan désastreux. On lancera donc systématiquement au moins un ANALYZE sur les tables modifiées après les modifications lourdes. Un VACUUM ANALYZE est parfois encore plus intéressant, notamment si des données ont été modifiées ou effacées, ou si les requêtes suivantes peuvent profiter d’un parcours d’index seul (Index Only Scan).

Maintenance : VACUUM

VACUUM nomtable ;
- cartographie les espaces libres pour une réutilisation (& autre maintenance)
- utilisable en parallèle avec les autres opérations
- et même automatisé
- vue pg_stat_progress_vacuum
vacuumdb --echo

PostgreSQL ne supprime pas des tables les versions périmées des lignes après un UPDATE ou un DELETE, elles deviennent juste invisibles. La commande VACUUM permet de récupérer l’espace utilisé par ces lignes afin d’éviter un accroissement continuel du volume occupé sur le disque.

Une table qui subit beaucoup de mises à jour et suppressions nécessitera des nettoyages plus fréquents que les tables rarement modifiées. Le VACUUM « simple » (VACUUM nomdematable ;) marque les données expirées dans les tables et les index pour une utilisation future. Il ne tente pas de rendre au système de fichiers l’espace utilisé par les données obsolètes, sauf si l’espace est à la fin de la table et qu’un verrou exclusif de table peut être facilement obtenu. L’espace inutilisé au début ou au milieu du fichier ne provoque pas un raccourcissement du fichier et ne redonne pas d’espace mémoire au système d’exploitation. De même, l’espace d’une colonne supprimée n’est pas rendu.

Cet espace libéré n’est pas perdu : il sera disponible pour les prochaines lignes insérées et mises à jour, et la table n’aura pas besoin de grandir.

Un VACUUM peut être lancé sans aucune gêne pour les utilisateurs. Il va juste générer des écritures supplémentaires. On verra plus loin que l’autovacuum s’occupe de tout cela en tâche de fond et de manière non intrusive, mais il arrive encore que l’on lance un VACUUM manuellement. Noter qu’un VACUUM s’occupe également de quelques autres opérations de maintenance qui ne seront pas détaillées ici.

L’option VERBOSE vous permet de suivre ce qui a été fait. Dans l’exemple suivant, 100 000 lignes sont nettoyées dans 541 blocs, mais 300 316 lignes ne peuvent être supprimées car une autre transaction reste susceptible de les voir.

VACUUM VERBOSE livraisons ;

INFO:  vacuuming "public.livraisons"
INFO:  "livraisons": removed 100000 row versions in 541 pages
INFO:  "livraisons": found 100000 removable, 300316 nonremovable
                                         row versions in 2165 out of 5406 pages
DÉTAIL : 0 dead row versions cannot be removed yet, oldest xmin: 6249883
There were 174 unused item pointers.
Skipped 0 pages due to buffer pins, 540 frozen pages.
0 pages are entirely empty.
CPU: user: 0.04 s, system: 0.00 s, elapsed: 0.08 s.
VACUUM
Temps : 88,990 ms

L’ordre VACUUM possède de nombreux paramètres que nous ne décrirons pas ici car ils servent peu au quotidien (au besoin, voir le module M5).

Supervision :

La vue pg_stat_progress_vacuum permet de suivre un VACUUM simple pendant son déroulement.

La vue pg_stat_user_tables contient pour chaque table la date du dernier passage d’un VACUUM simple (champ last_vacuum) celle du dernier passage automatique (last_autovacuum). Pour les passages précédents, il faudra se rabattre sur les traces (on conseille de positionner log_autovacuum_min_duration suffisamment bas, ou à 0). Il est important de vérifier que les tables actives sont régulièrement nettoyées.

Outil en ligne de commande :

L’outil vacuumdb permet d’exécuter depuis le shell un VACUUM sur une ou toutes les bases. C’est l’outil idéal lorsque l’on planifie un nettoyage quotidien ou hebdomadaire.

Il sait exécuter des VACUUM sur plusieurs tables en parallèle, ou profiter des optimisations liées aux nettoyages en masse apparues en v16.

$ vacuumdb --echo --all

SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
vacuumdb : exécution de VACUUM sur la base de données « pgbench »
RESET search_path;
SELECT c.relname, ns.nspname FROM pg_catalog.pg_class c
 JOIN pg_catalog.pg_namespace ns ON c.relnamespace OPERATOR(pg_catalog.=) ns.oid
 LEFT JOIN pg_catalog.pg_class t ON c.reltoastrelid OPERATOR(pg_catalog.=) t.oid
 WHERE c.relkind OPERATOR(pg_catalog.=) ANY (array['r', 'm'])
 ORDER BY c.relpages DESC;
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
VACUUM (SKIP_DATABASE_STATS) public.pgbench_accounts;
VACUUM (SKIP_DATABASE_STATS) pg_catalog.pg_proc;
VACUUM (SKIP_DATABASE_STATS) pg_catalog.pg_attribute;
VACUUM (SKIP_DATABASE_STATS) pg_catalog.pg_description;
VACUUM (SKIP_DATABASE_STATS) pg_catalog.pg_statistic;
…
…
VACUUM (ONLY_DATABASE_STATS);
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
vacuumdb : exécution de VACUUM sur la base de données « postgres »
…
…
VACUUM (ONLY_DATABASE_STATS);

L’ordre VACUUM connaît beaucoup de variantes. Surtout, ne confondez pas la version simple ci-dessus avec sa variante VACUUM FULL ci-dessous.

Maintenance : VACUUM FULL

VACUUM FULL nomtable ;
- défragmente la table
- réécriture (place nécessaire !)
- verrou exclusif (ni lecture ni écriture !)
- réindexation
- utilisation exceptionnelle
- vue pg_stat_progress_cluster (v12)

Un VACUUM simple fait rarement gagner de l’espace disque. Il faut utiliser l’option FULL pour ça : la commande VACUUM FULL nomtable ; réécrit la table en ne gardant que les données actives, et au final libère donc l’espace consommé par les lignes périmées ou les colonnes supprimées, et le rend au système d’exploitation. Les index sont réécrits au passage.

Inconvénient principal : VACUUM FULL acquiert un verrou exclusif sur chaque table concernée : personne ne peut plus y écrire ni même lire avant la fin de l’opération, et les sessions accédant aux tables sont mises en attente. Cela peut être long pour de grosses tables. D’autre part, le VACUUM FULL peut lui-même attendre la libération d’un verrou, tout en bloquant les transactions suivantes (phénomène d’empilement des verrous). Il est conseillé d’opérer par exemple ainsi :

SET lock_timout TO '3s';
VACUUM (FULL, VERBOSE) nomtable ;

Ainsi l’ordre VACUUM FULL sera annulé s’il n’obtient pas son verrou assez vite.

Autre inconvénient : VACUUM FULL écrit la nouvelle version de la table à côté de l’ancienne version avant d’effacer cette dernière : l’espace occupé peut donc temporairement doubler. Si vos disques sont presque pleins, vous ne pourrez donc pas faire un VACUUM FULL d’une grosse table pour récupérer de l’espace !

L’autovacuum ne procédera jamais à un VACUUM FULL, vous devrez toujours le demander explicitement. On le réservera aux périodes de maintenance, dans les cas où il est vraiment nécessaire.

En effet, il ne sert à rien de chercher à réduire au strict minimum la taille des tables par des VACUUM FULL répétés. Dans une base active, les espaces libres sont vite réutilisés par de nouvelles données. Le bloat (l’espace inutilisé d’une table) se stabilise généralement dans une proportion dépendant des débits d’insertions, suppressions et modifications dans la table.

Supervision :

La vue pg_stat_progress_cluster permet de suivre un VACUUM FULL (à partir de PostgreSQL 12). Son nom provient de la proximité avec la commande CLUSTER (voir plus bas).

Les VACUUM FULL ne sont pas tracés dans la vue pg_stat_user_tables.

Outil en ligne de commande :

L’outil vacuumdb possède une option --full.

VACUUM vs VACUUM FULL

VACUUM
- maintenance quotidienne
- entre étapes d’un batch
- l’autovacuum suffit généralement
VACUUM FULL
- après de grosses modifications
- exceptionnel

Quand faut-il utiliser VACUUM sur une table ?

pour des nettoyages réguliers ;
entre les étapes d’un batch ;
si vous constatez que l’autovacuum ne passe pas assez souvent et qu’un changement de paramétrage ne suffit pas ;
et ce, pendant que votre base tourne.

Quand faut-il utiliser VACUUM FULL sur une table ?

après des suppressions massives de données ;
si le verrou exclusif ne gêne pas la production ;
dans le cadre d’une maintenance exceptionnelle.

Des VACUUM standards et une fréquence modérée sont une meilleure approche que des VACUUM FULL, même non fréquents, pour maintenir des tables mises à jour fréquemment : faites confiance à l’autovacuum jusque preuve du contraire.

VACUUM FULL est recommandé dans les cas où vous savez que vous avez supprimé ou modifié une grande partie des lignes d’une table, et que les espaces libres ne seront pas à nouveau remplis assez vite, de façon à ce que la taille de la table soit réduite de façon conséquente.

Les deux outils peuvent se lancer à la suite. Après un VACUUM FULL (bloquant) sur une table, on lance souvent immédiatement un VACUUM ANALYZE. Cela semble inutile du point de vue des données, mais les autres opérations de maintenance impliquées peuvent améliorer les performances.

Maintenance : ANALYZE

Met à jour les statistiques sur les données pour l’optimiseur de requêtes
Géré par l’autovacuum
- Parfois manuel : batch, ALTER TABLE, tables temporaires…
Échantillonnage :
- default_statistics_target (défaut 100)
- ALTER TABLE ma_table ALTER ma_colonne SET STATISTICS 500;
- Attention au temps de planification !
Progression avec pg_stat_progress_analyze (v13)

L’optimiseur de requêtes de PostgreSQL s’appuie sur des informations statistiques calculées à partir des données des tables. Ces statistiques sont récupérées par la commande ANALYZE, qui peut être invoquée seule ou comme une option de VACUUM. Il est important d’avoir des statistiques relativement à jour sans quoi des mauvais choix dans les plans d’exécution pourraient pénaliser les performances de la base.

L’autovacuum de PostgreSQL appelle au besoin ANALYZE si l’activité de la table le nécessite. C’est généralement suffisant, même s’il est fréquent de modifier le paramétrage sur de grosses tables.

Il est possible de programmer ANALYZE périodiquement (le dimanche, la nuit par exemple, à l’aide d’une commande cron par exemple), éventuellement couplé à un VACUUM :

VACUUM ANALYZE nomdematable ;

Il existe des cas où lancer un ANALYZE manuellement est nécessaire :

en mode « batch » : l’autovacuum n’a pas forcément le temps de passer entre deux étapes, on peut être amené à intercaler un VACUUM ANALYZE sur des tables modifiées ;
quand certains plans de requêtes affichent des statistiques aberrantes : la mise à jour des statistiques peut suffire (et l’on regardera ensuite dans pg_stat_user_tables.last_autoanalyze si l’autovacuum a tardé et s’il y a un ajustement à faire ce côté) ;
après un ALTER TABLE [...] ALTER COLUMN, car les statistiques de la colonne peuvent disparaître, ou bien sûr lors de l’ajout d’une colonne pré-remplie ;
lors de l’ajout d’un index fonctionnel : l’ANALYZE mène à la création d’une nouvelle entrée dans pg_statistics ;
lors de l’utilisation des tables temporaires : l’autovacuum ne les voit pas.

Le paramètre default_statistics_target définit l’échantillonnage par défaut des statistiques pour les colonnes de chacune des tables. La valeur par défaut est de 100. Ainsi, pour chaque colonne, 30 000 lignes sont choisies au hasard, et les 100 valeurs les plus fréquentes et un histogramme à 100 bornes sont stockés dans pg_statistics en guise d’échantillon représentatif des données.

Des valeurs supérieures provoquent un ralentissement important d’ANALYZE, un accroissement de la table pg_statistics, et un temps de calcul des plans d’exécution plus long. On conserve généralement la valeur 100 par défaut (sauf peut-être sur certaines grosses bases aux requêtes complexes et longues, comme des entrepôts de données).

Voici la commande à utiliser si l’on veut modifier cette valeur pour une colonne précise, la valeur ainsi spécifiée prévalant sur la valeur de default_statistics_target :

ALTER TABLE ma_table ALTER ma_colonne SET STATISTICS 200 ;

ANALYZE ma_table ;

Sans l’ANALYZE explicite, la mise à jour attendrait le prochain passage de l’autovacuum.

La vue pg_stat_user_tables contient aussi les dates du dernier passage d’un ANALYZE manuel (champ last_analyze) ou automatique (last_autoanalyze). Là encore, vérifier que les tables actives sont régulièrement analysées.

La version 13 apporte une vue appelée pg_stat_progress_analyze qui permet de suivre l’exécution des ANALYZE en cours.

Maintenance : REINDEX

Lancer REINDEX régulièrement permet
- de gagner de l’espace disque
- d’améliorer les performances
- de réparer un index corrompu/invalide
VACUUM ne provoque pas de réindexation
VACUUM FULL réindexe
Clause CONCURRENTLY (v12+)
Clause TABLESPACE (v14+)

REINDEX reconstruit un index en utilisant les données stockées dans la table, remplaçant l’ancienne copie de l’index. La même commande peut réindexer tous les index d’une table :

REINDEX INDEX nomindex ;
REINDEX (VERBOSE) TABLE nomtable ;

Les pages d’index qui sont devenues complètement vides sont récupérées pour être réutilisées. Il existe toujours la possibilité d’une utilisation inefficace de l’espace : même s’il ne reste qu’une clé d’index dans une page, la page reste allouée. La possibilité d’inflation n’est pas indéfinie, mais il est souvent utile de planifier une réindexation périodique pour les index fréquemment modifiés.

De plus, pour les index B-tree, un index tout juste construit est plus rapide qu’un index qui a été mis à jour plusieurs fois. En effet, dans un index nouvellement créé, les pages logiquement adjacentes sont aussi physiquement adjacentes.

La réindexation est aussi utile dans le cas d’un index corrompu. Ce cas est heureusement très rare, et souvent lié à des problèmes matériels.

Les index « invalides » sont inutilisables et ignorés, et doivent également être reconstruits. Ce statut apparaît en bas de la description de la table associée :

# \d+ pgbench_accounts
…
Index :
    "pgbench_accounts_pkey" PRIMARY KEY, btree (aid) INVALID

Un index peut devenir invalide pour deux raisons. La première ne concerne plus les versions supportées : avant PostgreSQL 10, des index de type hash (uniquement) pouvaient devenir invalides après un redémarrage brutal, car ils n’étaient alors pas journalisés. La seconde raison est une conséquence de la clause CONCURRENTLY des ordres CREATE INDEX et REINDEX. Cette clause permet de créer/réindexer un index sans bloquer les écritures dans la table. Cependant, si, au bout de deux passes, l’index n’est toujours pas complet, il est considéré comme invalide, et doit être soit détruit, soit reconstruit avec la commande REINDEX.

Noter que, sans CONCURRENTLY, un REINDEX bloque non seulement les écritures, mais aussi souvent les lectures. On préférera donc le CONCURRENTLY si la table est utilisée :

REINDEX (VERBOSE) INDEX nomindex CONCURRENTLY ;

Enfin, depuis la version 14, il est possible de réindexer un index tout en le changeant de tablespace. Pour cela, il faut utiliser la clause TABLESPACE avec en argument le nom du tablespace de destination.

Il est à savoir que l’opération VACUUM (sans FULL) ne provoque pas de réindexation. Une réindexation est effectuée lors d’un VACUUM FULL.

La commande système reindexdb peut être utilisée pour réindexer une table, une base ou une instance entière.

Maintenance : CLUSTER

CLUSTER
- alternative à VACUUM FULL
- tri des données de la table suivant un index
Attention, CLUSTER nécessite près du double de l’espace disque utilisé pour stocker la table et ses index
Progression avec pg_stat_progress_cluster

La commande CLUSTER provoque une réorganisation des données de la table en triant les lignes suivant l’ordre indiqué par l’index. Du fait de la réorganisation, le résultat obtenu est équivalent à un VACUUM FULL dans le contexte de la fragmentation. Elle verrouille tout aussi complètement la table et nécessite autant de place.

Attention, cette réorganisation est ponctuelle, et les données modifiées ou insérées par la suite n’en tiennent généralement pas compte. L’opération peut donc être à refaire après un certain temps.

Comme après un VACUUM FULL, lancer un VACUUM ANALYZE manuellement peut être bénéfique pour les performances.

En ligne de commande, l’outil associé clusterdb permet de lancer la réorganisation de tables ayant déjà fait l’objet d’une « clusterisation ».

La vue pg_stat_progress_cluster permet de suivre le déroulement du CLUSTER.

Maintenance : automatisation

Automatisation des tâches de maintenance
Cron sous Unix
Tâches planifiées sous Windows

Maintenance : autovacuum

Automatisation par cron
- simple, voire simpliste
Processus autovacuum
- VACUUM/ANALYZE si nécessaire
- Nombreux paramètres
- Nécessite la récupération des statistiques d’activité

Maintenance : Script de REINDEX

Automatisation par cron
Recherche des index fragmentés
Si clé primaire ou contrainte unique :
- REINDEX
Sinon :
- CREATE INDEX CONCURRENTLY
Exemple

Voici un script créé pour un client dans le but d’automatiser la réindexation uniquement pour les index le méritant. Pour cela, il vérifie les index fragmentés avec la fonction pgstatindex() de l’extension pgstattuple (installable avec un simple CREATE EXTENSION pgstattuple ; dans chaque base).

Au-delà de 30 % de fragmentation (par défaut), l’index est réindexé. Pour minimiser le risque de blocage, le script utilise CREATE INDEX CONCURRENTLY en priorité, et REINDEX dans les autres cas (clés primaires et contraintes uniques).

La version 12 permet d’utiliser l’option CONCURRENTLY avec REINDEX. Ce script pourrait l’utiliser après avoir détecté qu’il se trouve sur une version compatible.

#!/bin/bash
# Script de réindexation d'une base
# ce script va récupérer la liste des index disponibles sur la base
# et réindexer l'index s'il est trop fragmenté ou invalide

# Mode debug
#set -x

# Récupération de la base maintenance
if test -z "$PGDATABASE"; then
  export PGDATABASE=postgres
fi

# quelques constantes personnalisables
TAUX_FRAGMENTATION_MAX=30
NOM_INDEX_TEMPORAIRE=index_traitement_en_cours
NB_TESTS=3
BASES=""

# Quelques requêtes
REQ_LISTEBASES="SELECT array_to_string(array(
  SELECT datname
  FROM pg_database
  WHERE datallowconn AND datname NOT IN ('postgres', 'template1')), ' ')"
REQ_LISTEINDEX="
SELECT n.nspname as \"Schéma\", tc.relname as \"Table\", ic.relname as \"Index\",
  i.indexrelid as \"IndexOid\",
  i.indisprimary OR i.indisunique as \"Contrainte\", i.indisvalid as \"Valide?\",
  round(100-(pgstatindex(n.nspname||'.'||ic.relname)).avg_leaf_density)
    as \"Fragmentation\",
  pg_get_indexdef(i.indexrelid) as \"IndexDef\"
FROM pg_index i
JOIN pg_class ic ON i.indexrelid=ic.oid
JOIN pg_class tc ON i.indrelid=tc.oid
JOIN pg_namespace n ON tc.relnamespace=n.oid
WHERE n.nspname <> 'pg_catalog'
  AND n.nspname !~ '^pg_toast'
ORDER BY ic.relname;"

# vérification de la liste des bases
if test $# -gt 1; then
  echo "Usage: $0 [nom_base]"
  exit 1
elif test $# -eq 1; then
  BASE_PRESENTE=$(psql -XAtqc \
  "SELECT count(*) FROM pg_database WHERE datname='$1'" 2>/dev/null)
  if test $BASE_PRESENTE -ne 1; then
    echo "La base de donnees $BASE n'existe pas."
    exit 2
  fi

  BASES=$1
else
  BASES=$(psql -XAtqc "$REQ_LISTEBASES" 2>/dev/null)
fi

# Pour chaque base
for BASE in $BASES
do
    # Afficher la base de données
    echo "########## $BASE ##########"

  # Vérification de la présence de la fonction pgstatindex
  FONCTION_PRESENTE=$(psql -XAtqc \
  "SELECT count(*) FROM pg_proc WHERE proname='pgstatindex'" $BASE 2>/dev/null)
  if test $FONCTION_PRESENTE -eq 0; then
    echo "La fonction pgstatindex n'existe pas."
    echo "Veuillez installer le module pgstattuple."
    exit 3
  fi

  # pour chaque index
  echo "Récupération de la liste des index (ratio cible $TAUX_FRAGMENTATION_MAX)..."
  psql -XAtF " " -c "$REQ_LISTEINDEX" $BASE | \
  while read schema table index indexoid contrainte validite fragmentation definition
  do
  #  NaN (not a number) est possible si la table est vide
  #  dans ce cas, une réindexation est rapide
    if test "$fragmentation" = "NaN"; then
      fragmentation=0
    fi

  #  afficher index, validité et fragmentation
      if test "$validite" = "t"; then
        chaine_validite="valide"
      else
        chaine_validite="invalide"
      fi
    echo "Index $index, $chaine_validite, ratio libre ${fragmentation}%"

  #  si index fragmenté ou non valide
      if test "$validite" = "f" -o $fragmentation -gt $TAUX_FRAGMENTATION_MAX; then
  #  verifier les verrous sur l'index, attendre un peu si nécessaire
        verrous=1
        tests=0
        while test $verrous -gt 0 -a $tests -le $NB_TESTS
        do
      if test $tests -gt 0; then
        echo \
    "  objet verrouillé, attente de $tests secondes avant nouvelle tentative..."
        sleep $tests
      fi
      verrous=$(psql -XAtqc \
      "SELECT count(*) FROM pg_locks WHERE relation=$indexoid" 2>/dev/null)
      tests=$(($tests + 1))
        done
      if test $verrous -gt 0; then
        echo "  objet toujours verrouillé, pas de reindexation pour $schema.$index"
        continue
      fi

  #    si contrainte, reindexation simple
        if test "$contrainte" = "t"; then
          echo -n "  reindexation de la contrainte... "
        psql -Xqc "REINDEX INDEX $schema.$index;" $BASE
        if test $? -eq 0; then
          echo "OK"
        else
          echo "PROBLEME!!"
          continue
        fi
  #    sinon
        else
  #    renommer <ancien nom> en <index_traitement_en_cours>
            echo -n "  renommage... "
        psql -Xqc \
        "ALTER INDEX $schema.$index RENAME TO $NOM_INDEX_TEMPORAIRE;" $BASE
        if test $? -eq 0; then
          echo "OK"
        else
          echo "PROBLEME!!"
          continue
        fi
  #    create index <ancien nom>
            echo -n "  création nouvel index..."
        psql -Xqc "$definition;" $BASE
  #    si create OK, drop index <index_traitement_en_cours>
        if test $? -eq 0; then
          echo "OK"
              echo -n "  suppression ancien index..."
          psql -Xqc "DROP INDEX $schema.$NOM_INDEX_TEMPORAIRE;" $BASE
          if test $? -eq 0; then
            echo "OK"
          else
            echo "PROBLEME!!"
            continue
          fi
  #    sinon, renommer <index_traitement_en_cours> en <ancien nom>
        else
          echo "PROBLEME!!"
              echo -n "  renommage inverse..."
          psql -Xqc \
          "ALTER INDEX $schema.$NOM_INDEX_TEMPORAIRE RENAME TO $index;" $BASE
          if test $? -eq 0; then
            echo "OK"
          else
            echo "PROBLEME!!"
            continue
          fi
        fi
      fi
    fi
  done
done

Sécurité

Ce qu’un utilisateur standard peut faire
- et ne peut pas faire
Restreindre les droits
Chiffrement
Corruption de données

Droits par défaut

Un utilisateur standard peut :

CONNECT : accéder à toutes les bases de données
CREATE :
- créer des objets dans le schéma public de toute base de données
- révocation fréquente
- … mais plus en v15+ !
SELECT : voir les données de ses tables
INSERT,UPDATE,DELETE,TRUNCATE : les modifier
TEMP : créer des objets temporaires
CREATE, USAGE ON LANGUAGE : créer des fonctions
EXECUTE : exécuter des fonctions définies par d’autres dans le schéma public

Par défaut, un utilisateur a beaucoup de droits.

Il peut accéder à toutes les bases de données. Il faut modifier le fichier pg_hba.conf pour éviter cela. Il est aussi possible de supprimer ce droit avec l’ordre suivant :

REVOKE CONNECT ON DATABASE nom_base FROM nom_utilisateur ;

Avant la version 15, l’utilisateur peut créer des objets dans le schéma disponible par défaut (nommé public) sur chacune des bases de données où il peut se connecter, même si la base ne lui appartient pas. Il est assez courant de supprimer ce droit :

REVOKE CREATE ON SCHEMA public FROM nom_utilisateur ;

ou de manière globale :

REVOKE CREATE ON SCHEMA public FROM public ;

Certains DBA suppriment même le schéma de la base. Dans tous les cas, il faut faire attention à ce que le schéma ne réapparaisse pas lors d’une restauration de sauvegarde logique, car sa création est implicite.

L’utilisateur peut créer des objets temporaires sur chacune des bases de données où il peut se connecter. Il est possible de supprimer ce droit avec l’ordre suivant :

REVOKE TEMP ON DATABASE nom_base FROM nom_utilisateur ;

L’utilisateur peut créer des fonctions, uniquement avec les langages de confiance, uniquement dans les schémas où il a le droit de créer des objets (donc dans le schéma public de toute base avant la V15). Il existe deux solutions :

supprimer le droit d’utiliser un langage :

REVOKE USAGE ON LANGUAGE nom_langage FROM nom_utilisateur ;

supprimer le droit de créer des objets dans un schéma :

REVOKE CREATE ON SCHEMA nom_schema FROM nom_utilisateur ;

L’utilisateur peut exécuter n’importe quelle fonction, y compris définie par quelqu’un d’autre, à condition que la fonction soit dans un schéma où il a accès (dont le schéma public, par défaut) (et donc public, par défaut) Il est possible d’empêcher cela en supprimant le droit d’exécution d’une fonction :

REVOKE EXECUTE ON FUNCTION nom_fonction FROM nom_utilisateur ;

Droits par défaut (suite)

Un utilisateur standard peut aussi :

récupérer des informations sur l’instance
visualiser les sources des vues et des fonctions
Modifier des paramètres de la session :

    SET parametre TO valeur ;
    SET LOCAL parametre TO valeur ;
    SHOW parametre ;

    PGOPTIONS='-c param=valeur' psql

Vue : pg_settings
Dans psql : \dconfig

Il peut récupérer des informations sur l’instance car il a le droit de lire tous les catalogues systèmes. Par exemple, en lisant pg_class, il peut connaitre la liste des tables, vues, séquences, etc. En parcourant pg_proc, il dispose de la liste des fonctions. Il n’y a pas de contournement à cela : un utilisateur doit pouvoir accéder aux catalogues systèmes pour travailler normalement.

Il peut visualiser les sources des vues et des fonctions. Il existe des modules propriétaires de chiffrement (ou plutôt d’obfuscation) du code mais rien de natif. Le plus simple est certainement de coder les fonctions sensibles en C.

Un utilisateur peut agir sur de nombreux paramètres au sein de sa session pour modifier les valeurs par défaut du postgresql.conf ou ceux imposés à son rôle ou à sa base.

Un cas courant consiste à modifier la liste des schémas par défaut où chercher les tables :

SET search_path TO rh,admin,ventes,public ;

L’utilisateur peut aussi décider de s’octroyer plus de mémoire de tri :

SET work_mem TO '500MB' ;

Il est impossible d’interdire cela. Toutefois, cela permet de conserver un paramétrage par défaut prudent, tout en autorisant l’utilisation de plus de ressources quand cela s’avère nécessaire.

Les exemples suivants modifient le fuseau horaire du client, désactivent la parallélisation le temps de la session, et changent le nom de l’applicatif visible dans les outils de supervision :

SET timezone TO GMT ;
SET max_parallel_workers_per_gather TO 0 ;
SET application_name TO 'batch_comptabilite' ;

Pour une session lancée en ligne de commande, pour les outils qui utilisent la libpq, on peut fixer les paramètres à l’appel grâce à la variable d’environnement PGOPTIONS :

PGOPTIONS="-c max_parallel_workers_per_gather=0 -c work_mem=4MB" psql < requete.sql

La valeur en cours est visible avec :

SHOW parametre ;

ou :

SELECT current_setting('parametre') ;

ou encore :

SELECT * FROM pg_settings WHERE name = 'parametre' ;

Sous psql à partir de la version 15 du client, la métacommande \dconfig affiche les paramètres qui n’ont pas leur valeur par défaut.

Ce paramétrage est limité à la session en cours, et disparaît avec elle à la déconnexion, ou si l’on demande un retour à la valeur par défaut :

RESET parametre ;

Enfin, on peut n’appliquer des paramètres que le temps d’une transaction, c’est-à-dire jusqu’au prochain COMMIT ou ROLLBACK :

SET LOCAL work_mem TO '100MB' ;

De nombreux paramètres sont cependant non modifiables, ou réservés aux superutilisateurs.

Droits par défaut (suite)

Un utilisateur standard ne peut pas :
- créer une base
- créer un rôle
- accéder au contenu des objets créés par d’autres
- modifier le contenu d’objets créés par d’autres

Un utilisateur standard ne peut pas créer de bases et de rôles. Il a besoin pour cela d’attributs particuliers (respectivement CREATEDB et CREATEROLE).

Il ne peut pas accéder au contenu (aux données) d’objets créés par d’autres utilisateurs. Ces derniers doivent lui donner ce droit explicitement : GRANT USAGE ON SCHEMA secret TO utilisateur ; pour lire un schéma, ou GRANT SELECT ON TABLE matable TO utilisateur ; pour lire une table.

De même, il ne peut pas modifier le contenu et la définition d’objets créés par d’autres utilisateurs. Là-aussi, ce droit doit être donné explicitement : GRANT INSERT,DELETE,UPDATE,TRUNCATE ON TABLE matable TO utilisateur;.

Il existe d’autres droits plus rares, dont :

GRANT TRIGGER ON TABLE ... autorise la création de trigger ;
GRANT REFERENCES ON TABLE ... autorise la création d’une clé étrangère pointant vers cette table (ce qui est interdit par défaut car cela interdit au propriétaire de supprimer ou modifier des lignes, entre autres) ;
GRANT USAGE ON SEQUENCE... autorise l’utilisation d’une séquence.

Par facilité, on peut octroyer des droits en masse :

GRANT ALL PRIVILEGES ON TABLE matable TO utilisateur ;
GRANT SELECT ON TABLE matable TO public ;
GRANT SELECT ON ALL TABLES IN SCHEMA monschema ;

Restreindre les droits

Sur les connexions
- pg_hba.conf
Sur les objets
- GRANT / REVOKE
- SECURITY LABEL
Sur les fonctions
- SECURITY DEFINER
- LEAKPROOF
Sur les vues
- security_barrier
- WITH CHECK OPTION

Pour sécuriser plus fortement une instance, il est nécessaire de restreindre les droits des utilisateurs.

Connexions :

Cela commence par la gestion des connexions. Les droits de connexion sont généralement gérés via le fichier de configuration pg_hba.conf. Cette configuration a déjà été abordée dans le chapitre Droits de connexion de ce module de formation.

GRANT & REVOKE :

Cela passe ensuite par les droits sur les objets. On dispose pour cela des instructions GRANT et REVOKE, qui ont été expliquées dans le chapitre Droits sur les objets de ce module de formation.

SECURITY LABEL :

Il est possible d’aller plus loin avec l’instruction SECURITY LABEL. Un label de sécurité est un commentaire supplémentaire pris en compte par un module de sécurité qui disposera de la politique de sécurité. Le seul module de sécurité actuellement disponible est un module contrib pour l’intégration à SELinux, appelé sepgsql.

SECURITY DEFINER & LEAKPROOF :

Certains objets disposent de droits particuliers. Par exemple, les fonctions disposent des clauses SECURITY DEFINER et LEAKPROOF.

SECURITY DEFINER indique au système que la fonction doit s’exécuter avec les droits de son propriétaire (et non pas avec ceux de l’utilisateur l’exécutant). Cela permet d’éviter de donner des droits d’accès à certains objets.

LEAKPROOF permet de dire à PostgreSQL que cette fonction ne peut pas occasionner de fuites d’informations. Ainsi, le planificateur de PostgreSQL sait qu’il peut optimiser l’exécution des fonctions.

Vues avec security_barrier :

Quant aux vues, elles disposent d’une option appelée security_barrier. Certains utilisateurs créent des vues pour filtrer des lignes, afin de restreindre la visibilité sur certaines données. Or, cela peut se révéler dangereux si un utilisateur malintentionné a la possibilité de créer une fonction car il peut facilement contourner cette sécurité si cette option n’est pas utilisée. Voici un exemple complet :

CREATE TABLE elements (id int, contenu text, prive boolean);

CREATE TABLE

INSERT INTO elements (id, contenu, prive)
VALUES (1, 'a', false), (2, 'b', false), (3, 'c super prive', true),
       (4, 'd', false), (5, 'e prive aussi', true) ;

INSERT 0 5

SELECT * FROM elements ;

 id |    contenu    | prive
----+---------------+-------
  1 | a             | f
  2 | b             | f
  3 | c super prive | t
  4 | d             | f
  5 | e prive aussi | t

La table elements contient cinq lignes, dont deux considérées comme privées. Nous allons donc créer une vue ne permettant de voir que les lignes publiques, sauf pour un utilisateur particulier :

CREATE OR REPLACE VIEW elements_public AS
  SELECT * FROM elements
  WHERE CASE WHEN current_user = 'guillaume' THEN TRUE
            ELSE NOT prive
        END ;

CREATE VIEW

Ce nouvel utilisateur ne verra donc pas les lignes privées masquées par la vue :

CREATE USER u1;

CREATE ROLE

GRANT SELECT ON elements_public TO u1;

GRANT

\c - u1

You are now connected to database "demo" as user "u1".

SELECT * FROM elements ;

ERROR:  permission denied for relation elements

SELECT * FROM elements_public ;

 id | contenu | prive
----+---------+-------
  1 | a       | f
  2 | b       | f
  4 | d       | f

L’utilisateur u1 n’a pas le droit de lire directement la table elements mais a le droit d’y accéder via la vue elements_public, uniquement pour les lignes dont le champ prive est à false.

Avec une simple fonction, u1 peut contourner le problème. (Il devra toutefois avoir le droit d’écrire dans un schéma de la base, ce qui est par défaut possible dans public avant la version 15.)

CREATE SCHEMA schemau1;
CREATE OR REPLACE FUNCTION schemau1.abracadabra (integer, text, boolean)
RETURNS bool AS $$
BEGIN
  RAISE NOTICE '% - % - %', $1, $2, $3 ;
  RETURN true;
END$$
LANGUAGE plpgsql
COST 0.0000000000000000000001 ;

CREATE SCHEMA
CREATE FUNCTION

SELECT * FROM elements_public
WHERE schemau1.abracadabra(id, contenu, prive) ;

NOTICE:  1 - a - f
NOTICE:  2 - b - f
NOTICE:  3 - c super prive - t
NOTICE:  4 - d - f
NOTICE:  5 - e prive aussi - t
 id | contenu | prive
----+---------+-------
  1 | a       | f
  2 | b       | f
  4 | d       | f

Les lignes secrètes ne font toujours pas partie du résultat, mais la fonction est capable d’y accéder, et de les afficher. Que s’est-il passé ? Pour comprendre, il suffit de regarder le plan d’exécution de cette requête :

EXPLAIN SELECT * FROM elements_public
WHERE schemau1.abracadabra(id, contenu, prive) ;

                       QUERY PLAN
------------------------------------------------------------
 Seq Scan on elements  (cost=0.00..28.75 rows=208 width=37)
   Filter: (schemau1.abracadabra(id, contenu, prive)
           AND CASE WHEN (CURRENT_USER = 'guillaume'::name) THEN true ELSE (NOT prive) END)

La fonction abracadrabra a un coût délibérément si faible que PostgreSQL l’exécute avant le filtre de la vue : la fonction voit toutes les lignes de la table.

L’option security_barrier permet d’interdire cette optimisation au planificateur :

\c - postgres

You are now connected to database "demo" as user "postgres".

ALTER VIEW elements_public SET (security_barrier);

ALTER VIEW

\c - u1

You are now connected to database "demo" as user "u1".

SELECT * FROM elements_public WHEREschemau1.abracadabra(id, contenu, prive);

NOTICE:  1 - a - f
NOTICE:  2 - b - f
NOTICE:  4 - d - f
 id | contenu | prive
----+---------+-------
  1 | a       | f
  2 | b       | f
  4 | d       | f

La fonction n’affiche plus les données privées. Son plan montre qu’elle filtre par la vue, puis appelle la fonction :

EXPLAIN SELECT * FROM elements_public
WHERE schemau1.abracadabra(id, contenu, prive);

                                         QUERY PLAN                                          
----------------------------------------------------------------------------------
 Subquery Scan on elements_public  (cost=0.00..35.00 rows=208 width=37)
   Filter: schemau1.abracadabra(elements_public.id, elements_public.contenu, elements_public.prive)
   ->  Seq Scan on elements  (cost=0.00..28.75 rows=625 width=37)
         Filter: CASE WHEN (CURRENT_USER = 'guillaume'::name) THEN true ELSE (NOT prive) END

Noter que security_barrier peut avoir un effet négatif sur les performances puisqu’il interdit de « pousser » des critères de recherche dans la vue. Voir aussi cet article, par Robert Haas.

Vue WITH CHECK OPTION :

Écrire à travers une vue permet de modifier les lignes même si la nouvelle valeur les lui rend inaccessibles :

UPDATE elements_public
SET prive = true
WHERE id = 1 ;

UPDATE 1

SELECT * FROM elements_public ;

 id | contenu | prive
----+---------+-------
  2 | b       | f
  4 | d       | f

Pour bloquer ce comportement, la vue peut porter l’option WITH CHECK OPTION :

CREATE OR REPLACE VIEW elements_public
WITH (security_barrier)
AS
  SELECT * FROM elements
  WHERE CASE WHEN current_user = 'guillaume'
  THEN true ELSE NOT prive END
WITH CHECK OPTION ;

\c - u1

You are now connected to database "demo" as user "u1".

UPDATE elements_public
SET prive = true
WHERE id = 2 ;

ERROR:  new row violates check option for view "elements_public"
DETAIL:  Failing row contains (prive) = (t).

Arrêter une requête ou une session

Annuler une requête
- pg_cancel_backend (pid int)
Fermer une connexion
- pg_terminate_backend(pid int, timeout bigint)
- kill -SIGTERM pid, kill -15 pid (éviter)
Jamais kill -9 !!

Les fonctions pg_cancel_backend et pg_terminate_backend sont le plus souvent utilisées. Le paramètre est le numéro du processus auprès de l’OS. À partir de la version 14, pg_terminate_backend comprend un deuxième argument, dont la valeur par défaut est 0. Si cet argument n’est pas indiqué ou vaut 0, la fonction renvoie le booléen true si elle a réussi à envoyer le signal. Ce résultat n’indique donc pas la bonne terminaison du processus serveur visé. À une valeur supérieure à 0, la fonction attend que le processus visé soit arrêté. S’il ne s’est pas arrêté dans le temps indiqué par cette valeur (en millisecondes), la valeur false est renvoyée avec un message de niveau WARNING.

La première permet d’annuler une requête en cours d’exécution. Elle requiert un argument, à savoir le numéro du PID du processus postgres exécutant cette requête. Généralement, l’annulation est immédiate. Voici un exemple de son utilisation.

L’utilisateur, connecté au processus de PID 10901 comme l’indique la fonction pg_backend_pid, exécute une très grosse insertion :

b1=# SELECT pg_backend_pid();

 pg_backend_pid
----------------
          10901

b1=# INSERT INTO t4 SELECT i, 'Ligne '||i
FROM generate_series(2000001, 3000000) AS i;

Supposons qu’on veuille annuler l’exécution de cette requête. Voici comment faire à partir d’une autre connexion :

b1=# SELECT pg_cancel_backend(10901);

 pg_cancel_backend
-------------------
 t

L’utilisateur qui a lancé la requête d’insertion verra ce message apparaître :

ERROR:  canceling statement due to user request

Si la requête du INSERT faisait partie d’une transaction, la transaction elle-même devra se conclure par un ROLLBACK à cause de l’erreur. À noter cependant qu’il n’est pas possible d’annuler une transaction qui n’exécute rien à ce moment. En conséquence, pg_cancel_backend ne suffit pas pour parer à une session en statut idle in transaction.

Il est possible d’aller plus loin en supprimant la connexion d’un utilisateur. Cela se fait avec la fonction pg_terminate_backend qui se manie de la même manière :

b1=# SELECT pid, datname, usename, application_name, state
     FROM pg_stat_activity WHERE backend_type = 'client backend';

 procpid | datname |  usename  | application_name | state
---------+---------+-----------+------------------+--------
   13267 | b1      | u1        | psql             | idle
   10901 | b1      | guillaume | psql             | active

b1=# SELECT pg_terminate_backend(13267);

 pg_terminate_backend
----------------------
 t

b1=# SELECT pid, datname, usename, application_name, state
     FROM pg_stat_activity WHERE backend_type = 'client backend';

 procpid | datname |  usename  | application_name | state
---------+---------+-----------+------------------+--------
   10901 | b1      | guillaume | psql             | active

L’utilisateur de la session supprimée verra un message d’erreur au prochain ordre qu’il enverra. psql se reconnecte automatiquement mais cela n’est pas forcément le cas d’autres outils client.

b1=# select 1 ;

FATAL:  terminating connection due to administrator command
la connexion au serveur a été coupée de façon inattendue
        Le serveur s‘est peut-être arrêté anormalement avant ou durant le
        traitement de la requête.
La connexion au serveur a été perdue. Tentative de réinitialisation : Succès.
Temps : 7,309 ms

Depuis la ligne de commande du serveur, un kill <pid> (c’est-à-dire kill -SIGTERM ou kill -15) a le même effet qu’un SELECT pg_terminate_backend (<pid>). Cette méthode n’est pas recommandée car il n’y a pas de vérification que vous tuez bien un processus postgres.

N’utilisez jamais kill -9 <pid> (ou kill -SIGKILL), ou (sous Windows) taskkill /f /pid <pid> pour tuer une connexion : l’arrêt est alors brutal, et le processus principal n’a aucun moyen de savoir pourquoi. Pour éviter une corruption de la mémoire partagée, il va arrêter et redémarrer immédiatement tous les processus, déconnectant tous les utilisateurs au passage !

L’utilisation de pg_terminate_backend et pg_cancel_backend n’est disponible que pour les utilisateurs appartenant au même rôle que l’utilisateur à déconnecter, les utilisateurs membres du rôle pg_signal_backend (à partir de la 9.6) et bien sûr les superutilisateurs.

Chiffrements

Connexions
- SSL
- avec ou sans certificats serveur et/ou client
Données disques
- pas en natif
- par colonne : pgcrypto

Par défaut, les sessions ne sont pas chiffrées. Les requêtes et les données passent donc en clair sur le réseau. Il est possible de les chiffrer avec SSL, ce qui aura une conséquence négative sur les performances. Il est aussi possible d’utiliser les certificats (au niveau serveur et/ou client) pour augmenter encore la sécurité des connexions.

PostgreSQL ne chiffre pas les données sur disque. Si l’instance complète doit être chiffrée, il est conseillé d’utiliser un système de fichiers qui propose cette fonctionnalité. Attention au fait que cela ne vous protège que contre la récupération des données sur un disque non monté. Quand le disque est monté, les données sont lisibles suivant les règles d’accès d’Unix.

Néanmoins, il existe un module contrib appelé pgcrypto, permettant d’accéder à des fonctions de chiffrement et de hachage. Cela permet de protéger les informations provenant de colonnes spécifiques. Le chiffrement se fait du côté serveur, ce qui sous-entend que l’information est envoyée en clair sur le réseau. Le chiffrement SSL est donc obligatoire dans ce cas.

En cas de crash

Ça arrive
Redémarrage sans souci, en général
Quelques statistiques d’activité sont perdues
- ANALYZE (voire VACUUM)
Et analyser la cause

Même si PostgreSQL est conçu pour être le plus robuste possible, un arrêt brutal est toujours possible, pour des causes externes (perte de courant, plantage du système d’exploitation, corruption de fichier sur le disque…), liées à l’utilisation de PostgreSQL (requêtes menant à une saturation mémoire sur un système mal paramétré…) ou exceptionnellement internes (extension buggée, bug de PostgreSQL).

Dans l’écrasante majorité des cas, le système de journalisation de PostgreSQL vous permettra de redémarrer sans perte de données (sinon ce qui n’a pas été committé). Le rejeu des journaux est souvent si rapide qu’un redémarrage peut passer inaperçu.

Malheureusement, les statistiques d’activités sont perdues lors d’un arrêt brutal (ou d’un arrêt en mode immediate, ou d’une restauration physique). Cela peut provoquer par la suite un retard dans le déclenchement de l’autovacuum et la mise à jour des statistiques. Pour éviter cela, le DBA doit penser à relancer un ordre ANALYZE, ainsi que, dans l’idéal, un ordre VACUUM.

Surtout, il faut comprendre quelle est la cause pour que le problème ne se reproduise pas.

Corruption de données

initdb --data-checksums
Détecte les corruptions silencieuses
Impact faible sur les performances
Fortement conseillé !

PostgreSQL ne verrouille pas tous les fichiers dès son ouverture. Sans mécanisme de sécurité, il est donc possible de modifier un fichier sans que PostgreSQL s’en rende compte, ce qui aboutit à une corruption silencieuse.

L’apparition des sommes de contrôles (checksums) permet de se prémunir contre des corruptions silencieuses de données. Leur mise en place est fortement recommandée sur une nouvelle instance.

À titre d’exemple, créons une instance sans utiliser les checksums, et une autre qui les utilisera :

$ initdb --pgdata /tmp/sans_checksums/
$ initdb --pgdata /tmp/avec_checksums/ --data-checksums

Insérons une valeur de test, sur chacune des deux instances :

postgres=# CREATE TABLE test (name text);

CREATE TABLE

postgres=# INSERT INTO test (name) VALUES ('toto');

INSERT 0 1

On récupère le chemin du fichier de la table pour aller le corrompre à la main (seul celui sans checksums est montré en exemple).

postgres=# SELECT pg_relation_filepath('test');

 pg_relation_filepath
----------------------
 base/14415/16384

Instance arrêtée (pour ne pas être gêné par le cache), on va s’attacher à corrompre ce fichier, en remplaçant la valeur « toto » par « goto » avec un éditeur hexadécimal :

$ hexedit /tmp/sans_checksums/base/base/14415/16384

Enfin, on peut ensuite exécuter des requêtes sur ces deux instances.

Sans checksums :

postgres=# TABLE test;

 name
------
 goto

Avec checksums :

postgres=# TABLE test;

WARNING:  page verification failed, calculated checksum 29393
          but expected 24228
ERROR:  invalid page in block 0 of relation base/14415/16384

L’outil pg_verify_checksums, disponible depuis la version 11 et renommé pg_checksums en 12, permet de vérifier une instance complète :

$ pg_checksums -D /tmp/avec_checksums

pg_checksums: error: checksum verification failed
  in file "/tmp/avec_checksums/base/14415/16384",
  block 0: calculated checksum 72D1 but block contains 5EA4
Checksum operation completed
Files scanned:  919
Blocks scanned: 3089
Bad checksums:  1
Data checksum version: 1

En pratique, si vous utilisez PostgreSQL 9.5 au moins et si votre processeur supporte les instructions SSE 4.2 (voir dans /proc/cpuinfo), il n’y aura pas d’impact notable en performances. Par contre vous générerez un peu plus de journaux.

L’outil pg_checksums permet aussi d’activer et de désactiver la gestion des sommes de contrôle (instance arrêtée). Ceci n’était pas possible avant la version 12. Il fallait donc le faire dès la création de l’instance.

Conclusion

PostgreSQL demande peu de travail au quotidien
À l’installation :
- veiller aux accès et aux droits
- mettre la maintenance en place
Pour le reste, surveiller :
- les scripts automatisés
- le contenu des journaux applicatifs
Supervisez le serveur !

Pour aller plus loin

Documentation officielle, chapitre Planifier les tâches de maintenance
Documentation officielle, chapitre Catalogues système
Opérations de maintenance sous PostgreSQL
Total security in a PostgreSQL database (copie)
Managing rights in PostgreSQL, from the basics to SE PostgreSQL, Nicolas Thauvin, 2011

Questions

N’hésitez pas, c’est le moment !

Quiz

https://dali.bo/f_quiz

Travaux pratiques

Traces maximales

But : suivre toutes les requêtes dans les traces

À titre pédagogique et pour alimenter un rapport pgBadger plus tard, toutes les requêtes vont être tracées.

Dans postgresql.conf, positionner ceci :
log_min_duration_statement = 0
log_temp_files = 0
log_autovacuum_min_duration = 0
lc_messages = 'C'
log_line_prefix = '%t [%p]: db=%d,user=%u,app=%a,client=%h '

Puis passer à on les paramètres suivants s’ils ne le sont pas déjà :
log_checkpoints
log_connections
log_disconnections
log_lock_waits
Recharger la configuration.

Laisser une fenêtre ouverte pour voir défiler le contenu des traces.

Méthode d’authentification

Création des bases

Mots de passe

But : Mise en place de l’authentification par mot de passe

Créer des mots de passe pour les rôles patron et testperf.

Consulter la table pg_authid pour voir la version chiffrée.

Pour ouvrir les accès :

ajuster pg_hba.conf pour permettre l’accès à la base pgbench uniquement à l’utilisateur testperf, permettre l’accès à la base entreprise à tout utilisateur, en local avec son mot de passe, en authentification scram-sha-256 ;

vérifier avec la vue pg_hba_file_rules ;

recharger la configuration ;

tester la connexion.

Créer un fichier .pgpass dans votre répertoire utilisateur (/home/dalibo) ou dans celui de l’utilisateur postgres (/var/lib/pgsql) pour qu’il puisse se connecter aux bases entreprise et pgbench sans entrer le mot de passe.

Le superutilisateur PostgreSQL postgres peut-il se connecter aux bases entreprise et pgbench ? Si non, comment lui permettre ?

Remplir la base pgbench et générer un peu d’activité :
/usr/pgsql-15/bin/pgbench -i -s1 --foreign-keys pgbench -U testperf
/usr/pgsql-15/bin/pgbench -P1 -T3 pgbench -U testperf
Aucun mot de passe ne doit être demandé, avec ou sans -h localhost.

Compléter pg_ident.conf pour pouvoir se connecter au rôle postgres depuis le compte système habituel (dalibo), en local.

Tester la connexion depuis postgres au rôle postgres, de dalibo à postgres.

Rôles et permissions

But : Gérer les rôles et les permissions sur les tables

Sous les utilisateurs dalibo comme postgres, créer un nouveau fichier ~/.psqlrc contenant \set PROMPT1 '%n@%/%R%# ' pour que l’invite indique quels sont les utilisateur et base en cours.

Ajouter à la base de données entreprise la table facture (id int, objet text, creationts timestamp). Elle appartiendra à patron, administrateur de la base.

Créer un rôle secretariat sans droit de connexion, mais qui peut visualiser, ajouter, mettre à jour et supprimer des éléments de la table facture.

Créer un rôle boulier qui peut se connecter et appartient au rôle secretariat, avec un mot de passe (à ajouter au .pgpass).

Vérifier la création des deux rôles.

En tant que boulier, créer une table brouillon identique à facture. Dans quel schéma cela se passe-t-il ? Avec PostgreSQL 15 ou supérieur, il y a une étape supplémentaire.

Vérifier les tables présentes et les droits \dp. Comment les lire ?

À l’aide du rôle boulier : insérer 2 factures ayant pour objet « Vin de Bordeaux » et « Vin de Bourgogne » avec la date et l’heure courante.

Afficher le contenu de la table facture.

Mettre à jour la deuxième facture avec la date et l’heure courante.

Supprimer la première facture.

Retirer les droits DELETE sur la table facture au rôle secretariat.

Vérifier qu’il n’est plus possible de supprimer la deuxième facture avec le rôle boulier.

En tant que patron, créer une table produit contenant une colonne texte nommée appellation et la remplir avec des noms de boissons.

Afficher les droits sur cette table avec \dt et \dp. Vérifier que le rôle boulier appartenant au rôle secretariat ne peut pas sélectionner les produits contenus dans la table produit.

Retirer tous les droits pour le groupe secretariat sur la table produit.

Que deviennent les droits affichés ? boulier peut-il lire la table ?

Autoriser l’utilisateur boulier à accéder à la table produit en lecture.

Vérifier que boulier peut désormais accéder à la table produit.

Créer un rôle tina appartenant au rôle secretariat, avec l’attribut LOGIN, mais n’héritant pas des droits à la connexion. Vérifier les droits avec \du. Lui donner un mot de passe.

Vérifier que tina ne peut pas accéder à la table facture.

En tant que tina, activer le rôle secretariat (SET ROLE).

Vérifier que tina possède maintenant les droits du rôle secretariat. Sélectionner les données de la table facture.

Autorisation d’accès distant

VACUUM, VACUUM FULL, DELETE, TRUNCATE

But : Effacer des données, distinguer VACUUM et VACUUM FULL.

Désactiver le démon autovacuum de l’instance.

Se connecter à la base pgbench en tant que testperf.

Grâce aux fonctions pg_relation_size et pg_size_pretty, afficher la taille de la table pgbench_accounts.

Copier le contenu de la table dans une nouvelle table (pba_copie).

Supprimer le contenu de la table pba_copie, à l’exception de la dernière ligne (aid=100000), avec un ordre DELETE. Quel est alors l’espace disque utilisé par cette table ?

Insérer le contenu de la table pgbench_accounts dans la table pba_copie. Quel est alors l’espace disque utilisé par la table ?

Effectuer un VACUUM simple sur pba_copie. Vérifier la taille de la base.

Vider à nouveau la table pba_copie des lignes d’aid inférieur à 100 000. Insérer à nouveau le contenu de la table pgbench_accounts. L’espace mis à disposition a-t-il été utilisé ?

Voir la taille de la base. Supprimer la table pba_copie. Voir l’impact sur la taille de la base.

Tout d’abord, repérer les tailles des différentes tables et le nombre de lignes de chacune.

Pour amplifier le phénomène à observer, on peut créer une session de très longue durée, laissée ouverte sans COMMIT ni ROLLBACK. Il faut qu’elle ait consulté une des tables pour que l’effet soit visible :
testperf@pgbench=> BEGIN ;
BEGIN
Temps : 0,608 ms
testperf@pgbench=> SELECT count(*) FROM pgbench_accounts ;
 count
--------
 100000
(1 ligne)

Temps : 26,059 ms
testperf@pgbench=> SELECT pg_sleep (10000) ;

Depuis un autre terminal, générer de l’activité sur la table, ici avec 10 000 transactions sur 20 clients :
PGOPTIONS='-c synchronous_commit=off' \
/usr/pgsql-15/bin/pgbench -U testperf -d pgbench \
--client=20 --jobs=2 -t 10000 --no-vacuum
(NB : La variable d’environnement PGOPTIONS restreint l’utilisation des journaux de transaction pour accélérer les écritures (données NON critiques ici). Le --no-vacuum est destiné à éviter que l’outil demande lui-même un VACUUM. Le test dure quelques minutes. Le relancer au besoin.)

(Optionnel) C’est l’occasion d’installer l’outil pg_activity depuis les dépôts du PGDG (il peut y avoir besoin du dépôt EPEL) et de le lancer en tant que postgres pour voir ce qui se passe dans la base.

Comparer les nouvelles tailles des tables (taille sur le disque et nombre de lignes). La table pg_stat_user_tables contient l’activité sur chaque table. Comment s’expliquent les évolutions ?

Exécuter un VACUUM FULL VERBOSE sur pgbench_tellers.

Exécuter un VACUUM FULL VERBOSE sur pgbench_accounts.

Effectuer un VACUUM FULL VERBOSE. Quel est l’impact sur la taille de la base ?

Créer copie1 et copie2 comme des copies de pgbench_accounts, données incluses.

Effacer le contenu de copie1 avec DELETE.

Effacer le contenu de copie2 avec TRUNCATE.

Quelles sont les tailles de ces deux tables après ces opérations ?

Réactiver l’autovacuum de l’instance.

Attendre quelques secondes et voir si copie1 change de taille.

Statistiques

Réindexation

Traces

Travaux pratiques (solutions)

Tout ce qui suit suppose :

une installation sous Rocky Linux avec les paquets RPM de yum.postgresql.org ;
une instance installée avec les options par défaut ;
un administrateur dont le compte habituel sur la machine, non privilégié, est nommé dalibo.

Traces maximales

But : suivre toutes les requêtes dans les traces

À titre pédagogique et pour alimenter un rapport pgBadger plus tard, toutes les requêtes vont être tracées.

Dans postgresql.conf, positionner ceci :
log_min_duration_statement = 0
log_temp_files = 0
log_autovacuum_min_duration = 0
lc_messages = 'C'
log_line_prefix = '%t [%p]: db=%d,user=%u,app=%a,client=%h '

Éviter de faire cela en production, surtout log_min_duration_statement = 0 ! Sur une base très active, les traces peuvent rapidement monter à plusieurs dizaines de gigaoctets !

Dans le présent TP, il faut surveiller l’espace disque pour cette raison.

Puis passer à on les paramètres suivants s’ils ne le sont pas déjà :
log_checkpoints
log_connections
log_disconnections
log_lock_waits
Recharger la configuration.

Laisser une fenêtre ouverte pour voir défiler le contenu des traces.

Dans postgresql.conf :

log_min_duration_statement = 0
log_temp_files = 0
log_autovacuum_min_duration = 0
lc_messages='C'
log_line_prefix = '%t [%p]: db=%d,user=%u,app=%a,client=%h '
log_checkpoints = on
log_connections = on
log_disconnections = on
log_lock_waits = on

SELECT pg_reload_conf() ;

 pg_reload_conf
----------------
 t

SHOW log_min_duration_statement ;

 log_min_duration_statement
----------------------------
 0

Laisser une fenêtre ouverte avec le fichier, par exemple avec :

tail -f /var/lib/pgsql/15/data/log/postgresql-Wed.log

La moindre requête doit y apparaître, y compris quand l’utilisateur effectue un simple \d.

Méthode d’authentification

But : Gérer les rôles et les permissions

Activer la méthode d’authentification scram-sha-256 dans postgresql.conf si elle n’est pas déjà en place.

Cette méthode existe depuis PostgreSQL 10 mais n’est le défaut que depuis PostgreSQL 14.

Dans postgresql.conf :

password_encryption = scram-sha-256

Ne pas oublier de recharger la configuration. Depuis psql en tant que postgres :

SELECT pg_reload_conf() ;

 pg_reload_conf
----------------
 t

Alternative depuis le shell :

 # systemctl reload postgresql-15

SHOW password_encryption ;

 password_encryption
---------------------
 scram-sha-256

Consulter les droits définis dans pg_hba.conf au travers de la vue système pg_hba_file_rules.

La vue permet de voir le contenu de pg_hba.conf avant de le recharger.

SELECT * FROM pg_hba_file_rules ;

ln|type | database|user_name| address |       netmask        |  auth_method  | …
--+-----+---------+---------+---------+----------------------+---------------+--
80|local|{pgbench}|{all}    |         |                      | trust         |
81|local|{all}    |{all}    |         |                      | peer          |
84|host |{all}    |{all}    |127.0.0.1|255.255.255.255       | scram-sha-256 |
86|host |{all}    |{all}    |::1      |ffff:ffff:ffff:ffff:… | scram-sha-256 |
89|local|{replica…|{all}    |         |                      | peer          |
90|host |{replica…|{all}    |127.0.0.1|255.255.255.255       | scram-sha-256 |
91|host |{replica…|{all}    |::1      |ffff:ffff:ffff:ffff:… | scram-sha-256 |

Dans pg_hba.conf, supprimer les accès avec la méthode trust pouvant rester après les précédents exercices. Vérifier dans la vue avant de recharger la configuration.

Dans le fichier pg_hba.conf, supprimer les lignes avec la méthode trust. La vue se met à jour immédiatement. En cas d’erreur de syntaxe dans le fichier, elle doit aussi indiquer une erreur.

Puis on recharge :

SELECT pg_reload_conf() ;

Création des bases

But : Créer des bases appartenant à un utilisateur non privilégié

Créer un utilisateur nommé testperf avec attribut LOGIN.

Au choix, on peut utiliser les commandes shell ou les commandes SQL qu’elles affichent :

$ sudo -iu postgres

$ createuser --login --echo testperf
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
CREATE ROLE testperf NOSUPERUSER NOCREATEDB NOCREATEROLE INHERIT LOGIN;

Créer une base pgbench lui appartenant.

$ createdb --echo pgbench --owner testperf
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
CREATE DATABASE pgbench OWNER testperf;

Vérifier que la connexion ne marche pas encore depuis votre compte habituel, y compris avec -h localhost.

La connexion ne peut se faire car dans pg_hba.conf ne figure, en local, que l’accès peer pour un utilisateur nommé postgres (nom système comme nom du rôle.) Elle ne fonctionnera pas pour des utilisateurs nommés différemment.

Corriger cela impliquerait de modifier pg_ident.conf.

$ psql -U testerf pgbench
psql: error: connection to server on socket "/var/run/postgresql/.s.PGSQL.5432" failed: FATAL:  Peer authentication failed for user "testerf"

Si l’on ajoute -h localhost, l’accès est contrôlé via une ligne host, et exige un mot de passe qui n’existe pas encore :

$ psql -U testerf pgbench -h localhost
Password for user testerf:

Nous créerons ces mots de passe plus bas.

Créer un rôle patron avec attribut LOGIN, et une base entreprise lui appartenant.

$ createuser --login patron
$ createdb --owner patron entreprise

Ce qui est équivalent à :

CREATE ROLE patron LOGIN;
CREATE DATABASE entreprise OWNER patron;

Noter que, là encore, c’est le superutilisateur postgres qui crée la base et affecte les droits à patron. Celui-ci n’a pas le droit de créer des bases.

Mots de passe

But : Mise en place de l’authentification par mot de passe

Créer des mots de passe pour les rôles patron et testperf.

Déclarer le mot de passe se fait facilement depuis psql (en tant que superutilisateur postgres) :

postgres=# \password testperf

Saisissez le nouveau mot de passe :
Saisissez-le à nouveau :

postgres=# \password patron

Saisissez le nouveau mot de passe :
Saisissez-le à nouveau :

Un outil courant pour générer des mots de passe aléatoires longs est pwgen :

$ pwgen 20 1
jahT0eeRov2aiQuae1iM

Si pwgen n’est pas présent sur le système, un bon mot de passe peut être généré ainsi :

$ echo "faitespasserunchatsurleclavier" | md5sum
b0cdc36ff6c986b3930bfc269f37f3f2

Pour l’exercice, il est possible de donner le même mot de passe à tous les utilisateurs (ce que personne ne fait en production, bien sûr).

Consulter la table pg_authid pour voir la version chiffrée.

Noter que, même identiques, les mots de passe n’ont pas la même signature.

SELECT * FROM pg_authid WHERE rolname IN ('testperf','patron') \gx

-[ RECORD 1 ]--+--------------------------------------------------------------
oid            | 25097
rolname        | patron
rolsuper       | f
rolinherit     | t
rolcreaterole  | f
rolcreatedb    | f
rolcanlogin    | t
rolreplication | f
rolbypassrls   | f
rolconnlimit   | -1
rolpassword    | SCRAM-SHA-256$4096:a0IE9MKlZRTYd9FlXxDX0g==$wT0rQtaolI2gpP...
rolvaliduntil  |
-[ RECORD 2 ]--+--------------------------------------------------------------
oid            | 25096
rolname        | testperf
rolsuper       | f
rolinherit     | t
rolcreaterole  | f
rolcreatedb    | f
rolcanlogin    | t
rolreplication | f
rolbypassrls   | f
rolconnlimit   | -1
rolpassword    | SCRAM-SHA-256$4096:XNd9Ndrb6ljGAVyTek3sig==$ofeTaBumh2p6WA...
rolvaliduntil  |

Pour ouvrir les accès :

ajuster pg_hba.conf pour permettre l’accès à la base pgbench uniquement à l’utilisateur testperf, permettre l’accès à la base entreprise à tout utilisateur, en local avec son mot de passe, en authentification scram-sha-256 ;

vérifier avec la vue pg_hba_file_rules ;

recharger la configuration ;

tester la connexion.

Ajouter ceci dans pg_hba.conf, en tête (nous verrons que c’est une erreur) :

# TYPE  DATABASE        USER            ADDRESS                 METHOD
local   pgbench         testperf                                scram-sha-256
local   entreprise      all                                     scram-sha-256

Recharger la configuration et tenter une connexion depuis un compte utilisateur normal : cela doit fonctionner en entrant le mot de passe.

$ sudo -iu postgres psql -c 'SELECT pg_reload_conf()';
$ psql -U testperf -d pgbench
Mot de passe pour l'utilisateur testperf :
psql (15.1)
Type "help" for help.

pgbench=>

patron doit aussi pouvoir se connecter :

$ psql -U patron -d entreprise

Créer un fichier .pgpass dans votre répertoire utilisateur (/home/dalibo) ou dans celui de l’utilisateur postgres (/var/lib/pgsql) pour qu’il puisse se connecter aux bases entreprise et pgbench sans entrer le mot de passe.

Le fichier doit contenir le mot de passe en clair sous cette forme :

localhost:5432:pgbench:testperf:b0cdc36ff6c986b3930bfc269f37f3f2
localhost:5432:entreprise:patron:b0cdc36ff6c986b3930bfc269f37f3f2

NB : la mention localhost dans ce fichier couvre aussi bien les accès via :::1 ou 127.0.0.1 (lignes host de pg_hba.conf) que les accès via la socket unix (lignes local).

Si le mot de passe est le même pour tous les utilisateurs créés par la suite, le nom d’utilisateur patron peut même être remplacé par *.

Si la connexion échoue, vérifier que le fichier est en mode 600 :

WARNING: password file "/home/dalibo/.pgpass" has group or world access; permissions should be u=rw (0600) or less

$ chmod u=rw,go= ~/.pgpass

La connexion doit à présent se faire sans mot de passe.

Le superutilisateur PostgreSQL postgres peut-il se connecter aux bases entreprise et pgbench ? Si non, comment lui permettre ?

Même depuis l’utilisatur système postgres, la connexion aux deux bases que nous venons de créer échoue :

$ sudo -iu postgres  psql -d entreprise -U postgres
Mot de passe pour l'utilisateur postgres :
psql: fe_sendauth: no password supplied

La cause est dans les traces :

FATAL:  password authentication failed for user "postgres"
DETAIL:  User "postgres" has no password assigned.
        Connection matched pg_hba.conf line 81:
        "local   entreprise      all             scram-sha-256"

L’échec est donc normal : la ligne de pg_hba.conf qui permet un accès inconditionnel à toute base depuis le compte système postgres est à présent la troisième. Pour corriger cela sans créer de mot de passe, la remplacer par cette toute première ligne de pg_hba.conf :

# TYPE  DATABASE        USER            ADDRESS                 METHOD
local   all             postgres                                peer

Et recharger la configuration.

Depuis l’utilisateur système postgres, il ne doit plus y avoir de mot de passe demandé à la connexion :

$ psql -d entreprise

Remplir la base pgbench et générer un peu d’activité :
/usr/pgsql-15/bin/pgbench -i -s1 --foreign-keys pgbench -U testperf
/usr/pgsql-15/bin/pgbench -P1 -T3 pgbench -U testperf
Aucun mot de passe ne doit être demandé, avec ou sans -h localhost.

$ sudo -iu postgres

$ createuser --login --echo testperf
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
CREATE ROLE testperf NOSUPERUSER NOCREATEDB NOCREATEROLE INHERIT LOGIN;

$ createdb --echo pgbench
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
CREATE DATABASE pgbench OWNER testperf;

Initialisation de la base (23 Mo) :

$ sudo -iu postgres
$ /usr/pgsql-15/bin/pgbench -i --foreign-keys -d pgbench -U testperf -h localhost

Génération de données :

/usr/pgsql-15/bin/pgbench -P1 -T3 pgbench -U testperf -h localhost

Le pg_hba.conf doit ressembler à celui-ci :

# TYPE  DATABASE        USER            ADDRESS                 METHOD

local   all             postgres                                peer
local   pgbench         testperf                                scram-sha-256
local   entreprise      all                                     scram-sha-256

host    all             all             127.0.0.1/32            scram-sha-256
host    all             all             ::1/128                 scram-sha-256

local   replication     all                                     peer
host    replication     all             127.0.0.1/32            scram-sha-256
host    replication     all             ::1/128                 scram-sha-256

L’accès sans -h localhost fonctionne grâce aux lignes local. L’accès via -h localhost fonctionne grâce à l’une des lignes host. On avait vu qu’il ne manquait que le mot de passe. Évidemment cela ne marche pas depuis une adresse extérieure.

Les 3 dernières lignes sont réservées à des connexions de réplication.

Compléter pg_ident.conf pour pouvoir se connecter au rôle postgres depuis le compte système habituel (dalibo), en local.

Remplacer la première ligne de pg_hba.conf par :

local   all             postgres                                peer map=admins

Dans pg_ident.conf, ajouter :

# MAPNAME       SYSTEM-USERNAME         PG-USERNAME
admins           postgres                postgres
admins           dalibo                  postgres

On recharge :

$ sudo systemctl reload postgresql-15

Toute erreur peut empêcher la connexion au rôle postgres !

Tester la connexion depuis postgres au rôle postgres, de dalibo à postgres.

Ces connexions doivent fonctionner sans mot de passe :

postgres$ psql
postgres$ psql -d entreprise

dalibo$ psql -U postgres
dalibo$ psql -U postgres -d entreprise

Rôles et permissions

But : Gérer les rôles et les permissions sur les tables

Sous les utilisateurs dalibo comme postgres, créer un nouveau fichier ~/.psqlrc contenant \set PROMPT1 '%n@%/%R%# ' pour que l’invite indique quels sont les utilisateur et base en cours.

$ psql -U testperf -d pgbench
psql (15.1)
Type "help" for help.

testperf@pgbench=>

Noter que l’affichage de l’invite est légèrement différente selon que le type d’utilisateur : superutilisateur ou un utilisateur « normal ».

Ajouter à la base de données entreprise la table facture (id int, objet text, creationts timestamp). Elle appartiendra à patron, administrateur de la base.

Se connecter avec l’utilisateur patron (administrateur de la base entreprise) :

$ psql -U patron entreprise

Créer la table facture :

patron@entreprise=> CREATE TABLE facture (id int, objet text, creationts timestamp);

Noter que la table appartient à celui qui la crée :

patron@entreprise=> \d

           Liste des relations
 Schéma |   Nom   | Type  | Propriétaire
--------+---------+-------+--------------
 public | facture | table | patron

Création d’un utilisateur et d’un groupe

Créer un rôle secretariat sans droit de connexion, mais qui peut visualiser, ajouter, mettre à jour et supprimer des éléments de la table facture.

Il faut le faire avec le rôle postgres, car patron n’a pas les droits :

patron@entreprise=# \c - postgres
You are now connected to database "entreprise" as user "postgres".

postgres@entreprise=# CREATE ROLE secretariat;
postgres@entreprise=# GRANT SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE ON facture TO secretariat;

Créer un rôle boulier qui peut se connecter et appartient au rôle secretariat, avec un mot de passe (à ajouter au .pgpass).

postgres@entreprise=# CREATE ROLE boulier LOGIN IN ROLE SECRETARIAT;
postgres@entreprise=# \password boulier

Saisissez le nouveau mot de passe :
Saisissez-le à nouveau :

Vérifier la création des deux rôles.

postgres@entreprise=# \du
                     Liste des rôles
 Nom du rôle |      Attributs                       |   Membre de
-------------+--------------------------------------+---------------
 boulier     |                                      | {secretariat}
 dupont      |                                      | {}
 patron      |                                      | {}
 postgres    | Superutilisateur, Créer un rôle, ... | {}
 secretariat | Ne peut pas se connecter             | {}
 testperf    |                                      | {}

En tant que boulier, créer une table brouillon identique à facture. Dans quel schéma cela se passe-t-il ? Avec PostgreSQL 15 ou supérieur, il y a une étape supplémentaire.

La connexion doit se faire sans problème avec le mot de passe.

$ psql -U boulier -d entreprise

Une astuce à connaître pour créer une table vide de même structure qu’une autre est :

boulier@entreprise=> CREATE TABLE brouillon (LIKE facture INCLUDING ALL) ;

Cet ordre fonctionnera directement jusque PostgreSQL 14 compris, car la table est créée implicitement dans le schéma public. À partir de PostgreSQL 15, par défaut, seul le propriétaire de la base (patron) peut écrire dans le schéma public :

ERROR:  permission denied for schema public
LINE 1: CREATE table brouillon (like facture);

Il doit donc donner ce droit à boulier :

patron@entreprise=> GRANT CREATE ON schema public TO boulier ;
patron@entreprise=> \dn+ public

                                     List of schemas
 Name  |      Owner      |           Access privileges            | Descript…
-------+-----------------+----------------------------------------+----------
public |pg_database_owner| pg_database_owner=UC/pg_database_owner+| standard
       |                 | =U/pg_database_owner                  +|  public
       |                 | boulier=C/pg_database_owner            |   schema

boulier@entreprise=> CREATE TABLE brouillon (LIKE facture INCLUDING ALL) ;

Vérifier les tables présentes et les droits \dp. Comment les lire ?

La nouvelle table appartient bien à boulier :

boulier@entreprise=> \dt
          List of relations
 Schema |   Name    | Type  |  Owner  
--------+-----------+-------+---------
 public | brouillon | table | boulier
 public | facture   | table | patron
(2 rows)

boulier@entreprise=> \dp

                                Access privileges
 Schema |   Name    | Type  |   Access privileges     | …
--------+-----------+-------+-------------------------+---
 public | brouillon | table |                         | …
 public | facture   | table | patron=arwdDxt/patron  +| …
        |           |       | secretariat=arwd/patron | …

Sans affectation explicite de droits, les droits par défauts ne figurent pas : par exemple, brouillon pourra être lu et modifié par son propriétaire, boulier.

patron a tous les droits sur la table facture (il possède la table).

On retrouve les droits donnés plus haut au rôle secretariat : insertion (a pour append), lecture (r pour read), modification (w pour write) et suppression (d pour delete).

On ne voit pas explicitement les droits de boulier (membre de secretariat) sur facture.

À l’aide du rôle boulier : insérer 2 factures ayant pour objet « Vin de Bordeaux » et « Vin de Bourgogne » avec la date et l’heure courante.

boulier@entreprise=> INSERT INTO facture VALUES
    (1, 'Vin de Bordeaux', now()),
    (2, 'Vin de Bourgogne', now());

Afficher le contenu de la table facture.

boulier@entreprise=> SELECT * FROM facture;

 id |      objet       |         creationts
----+------------------+----------------------------
  1 | Vin de Bordeaux  | 2019-07-16 17:50:28.942862
  2 | Vin de Bourgogne | 2019-07-16 17:50:28.942862

Mettre à jour la deuxième facture avec la date et l’heure courante.

boulier@entreprise=> UPDATE facture SET creationts = now() WHERE id = 2 ;

UPDATE 1

Supprimer la première facture.

boulier@entreprise=> DELETE FROM facture WHERE id = 1 ;

DELETE 1

Modification des permissions

Retirer les droits DELETE sur la table facture au rôle secretariat.

boulier@entreprise=> \c - patron

Vous êtes maintenant connecté à la base de données « entreprise »
en tant qu'utilisateur « patron ».

patron@entreprise=> REVOKE DELETE ON facture FROM secretariat;

REVOKE

Vérifier qu’il n’est plus possible de supprimer la deuxième facture avec le rôle boulier.

patron@entreprise=> \c - boulier

Vous êtes maintenant connecté à la base de données « entreprise »
en tant qu'utilisateur « boulier ».

boulier@entreprise=> DELETE FROM facture WHERE id = 2;

ERROR:  permission denied for table facture

En tant que patron, créer une table produit contenant une colonne texte nommée appellation et la remplir avec des noms de boissons.

boulier@entreprise=> \c - patron

Vous êtes maintenant connecté à la base de données « entreprise »
en tant qu'utilisateur « patron ».

patron@entreprise=> CREATE TABLE produit (appellation text) ;

CREATE TABLE

patron@entreprise=> INSERT INTO produit VALUES
('Gewurtzraminer vendanges tardives'), ('Cognac'), ('Eau plate'),
('Eau gazeuse'), ('Jus de groseille') ;

INSERT 0 5

Afficher les droits sur cette table avec \dt et \dp. Vérifier que le rôle boulier appartenant au rôle secretariat ne peut pas sélectionner les produits contenus dans la table produit.

On voit bien que produit appartient à patron et que secretariat n’a à priori aucun droit dessus.

patron@entreprise=> \dt

          List of relations
 Schema |   Name    | Type  |  Owner  
--------+-----------+-------+--------------
 public | brouillon | table | boulier
 public | facture   | table | patron
 public | produit   | table | patron

patron@entreprise=> \dp

                                Access privileges
 Schema |   Name    | Type  |   Access privileges    | …
--------+-----------+-------+------------------------+----
 public | brouillon | table |                        |
 public | facture   | table | patron=arwdDxt/patron +|
        |           |       | secretariat=arw/patron |
 public | produit   | table |                        |

En conséquence, boulier ne peut lire la table :

patron@entreprise=> \c - boulier
Vous êtes maintenant connecté à la base de données « entreprise »
en tant qu'utilisateur « boulier ».
boulier@entreprise=> SELECT * FROM produit;
ERROR:  permission denied for table produit

Retirer tous les droits pour le groupe secretariat sur la table produit.

patron@entreprise=> REVOKE ALL ON produit from secretariat;

Que deviennent les droits affichés ? boulier peut-il lire la table ?

secretariat n’avait pourtant aucun droit, mais l’affichage a changé et énumère à présent explicitement les droits présents :

patron@entreprise=> \dp

                                Access privileges
 Schema |   Name    | Type  |   Access privileges    | …
--------+-----------+-------+------------------------+----
 public | brouillon | table |                        |
 public | facture   | table | patron=arwdDxt/patron +|
        |           |       | secretariat=arw/patron |
 public | produit   | table | patron=arwdDxt/patron  |

Autoriser l’utilisateur boulier à accéder à la table produit en lecture.

patron@entreprise=> GRANT SELECT ON produit TO boulier ;

GRANT

Vérifier que boulier peut désormais accéder à la table produit.

boulier@entreprise=> SELECT * FROM produit ;

            appellation            
-----------------------------------
 Gewurtzraminer vendanges tardives
 Cognac
 Eau plate
 Eau gazeuse
 Jus de groseille
(5 rows)

Héritage des droits au login

Créer un rôle tina appartenant au rôle secretariat, avec l’attribut LOGIN, mais n’héritant pas des droits à la connexion. Vérifier les droits avec \du. Lui donner un mot de passe.

La clause NOINHERIT évite qu’un rôle hérite immédiatement des droits des autres rôles :

postgres@entreprise=> CREATE ROLE tina LOGIN NOINHERIT ;

CREATE ROLE

postgres@entreprise=> GRANT secretariat TO tina;

postgres@entreprise=# \du

                                      List of roles
  Role name  |      Attributes                      |   Member of   
-------------+--------------------------------------+---------------
 …
 tina        | No inheritance                       | {secretariat}
 …

postgres@entreprise=# \password tina

Tester la connexion en tant que tina.

Vérifier que tina ne peut pas accéder à la table facture.

tina@entreprise=> SELECT * FROM facture;

ERROR:  permission denied for table facture

En tant que tina, activer le rôle secretariat (SET ROLE).

tina@entreprise=> SET ROLE secretariat;

Vérifier que tina possède maintenant les droits du rôle secretariat. Sélectionner les données de la table facture.

L’utilisateur tina possède maintenant les droits du rôle secretariat :

tina@entreprise=> SELECT * FROM facture;

 id |      objet       |         creationts
----+------------------+----------------------------
  2 | Vin de Bourgogne | 2019-07-16 17:50:53.725971

Autorisation d’accès distant

But : Mettre en place les accès dans pg_hba.conf.

Autoriser tous les membres du réseau local à se connecter avec un mot de passe (autorisation en IP sans SSL) avec les utilisateurs boulier ou tina. Tester avec l’IP du serveur avant de demander aux voisins de tester.

Pour tester, repérer l’adresse IP du serveur avec ip a, par exemple 192.168.28.1, avec un réseau local en 192.168.28.*.

Ensuite, lors des appels à psql, utiliser -h 192.168.28.1 au lieu de la connexion locale ou de localhost :

$ psql -h 192.168.123.180 -d entreprise -U tina

Ajouter les lignes suivantes dans le fichier pg_hba.conf :

host       entreprise    tina,boulier    192.168.28.0/24  scram-sha-256

Il ne faut pas oublier d’ouvrir PostgreSQL aux connexions extérieures dans postgresql.conf :

listen_addresses = '*'

Cette modification néces¨site un rédémarrage

Plus prudemment, on peut juste ajouter l’adresse publique de l’instance PostgreSQL :

listen_addresses = 'localhost,192.168.28.1'

Il y a peut-être un firewall à désactiver :

$ sudo systemctl status firewalld
$ sudo systemctl stop firewalld

VACUUM, VACUUM FULL, DELETE, TRUNCATE

But : Effacer des données, distinguer VACUUM et VACUUM FULL.

Pré-requis

Désactiver le démon autovacuum de l’instance.

Dans le fichier postgresql.conf, désactiver le démon autovacuum en modifiant le paramètre suivant :

autovacuum = off

Ne jamais faire cela en production !

On recharge la configuration :

$ psql -c 'SELECT pg_reload_conf()'

On vérifie que le paramètre a bien été modifié :

postgres@postgres=# show autovacuum ;

 autovacuum
------------
 off

Nettoyage avec VACUUM

Se connecter à la base pgbench en tant que testperf.

$ psql -U testperf -d pgbench

Grâce aux fonctions pg_relation_size et pg_size_pretty, afficher la taille de la table pgbench_accounts.

\d+ affiche les tailles des tables, mais il existe des fonctions plus ciblées.

Pour visualiser la taille de la table, il suffit d’utiliser la fonction pg_relation_size. Comme l’affichage a parfois trop de chiffres pour être facilement lisible, on utilise pg_size_pretty.

Il est facile de retrouver facilement une fonction en effectuant une recherche par mot clé dans psql, notamment pour retrouver ses paramètres. Exemple :

postgres=# \df *pretty*

Liste des fonctions
-[ RECORD 1 ]------------------+---------------
Schéma                         | pg_catalog
Nom                            | pg_size_pretty
Type de données du résultat    | text
Type de données des paramètres | bigint
Type                           | normal

Cela donne au final :

testperf@pgbench=> SELECT pg_relation_size('pgbench_accounts');

  pg_relation_size
 ------------------
         13434880

testperf@pgbench=> SELECT pg_size_pretty(pg_relation_size('pgbench_accounts'));

  pg_size_pretty
 ----------------
  13 MB

Copier le contenu de la table dans une nouvelle table (pba_copie).

testperf@pgbench=> CREATE table pba_copie AS SELECT * FROM pgbench_accounts;

SELECT 100000

Supprimer le contenu de la table pba_copie, à l’exception de la dernière ligne (aid=100000), avec un ordre DELETE. Quel est alors l’espace disque utilisé par cette table ?

testperf@pgbench=> DELETE FROM pba_copie WHERE aid <100000;

DELETE 99999

Il ne reste qu’une ligne, mais l’espace disque est toujours utilisé :

testperf@pgbench=> SELECT pg_size_pretty(pg_relation_size('pba_copie'));

 pg_size_pretty
----------------
 13 MB

Noter que même si l’autovacuum n’était pas désactivé, il n’aurait pas réduit l’espace occupé par la table car il reste la ligne à la fin de celle-ci. De plus, il n’aurait pas eu forcément le temps de passer sur la table entre les deux ordres précédents.

Insérer le contenu de la table pgbench_accounts dans la table pba_copie. Quel est alors l’espace disque utilisé par la table ?

testperf@pgbench=> INSERT into pba_copie SELECT * FROM pgbench_accounts;

INSERT 0 100000

L’espace disque utilisé a doublé :

testperf@pgbench=> SELECT pg_size_pretty(pg_relation_size('pba_copie'));

 pg_size_pretty
----------------
 26 MB

Les nouvelles données se sont ajoutées à la fin de la table. Elles n’ont pas pris la place des données effacées précédemment.

Effectuer un VACUUM simple sur pba_copie. Vérifier la taille de la base.

La commande vacuum « nettoie » mais ne libère pas d’espace disque :

testperf@pgbench=> VACUUM pba_copie;

VACUUM

testperf@pgbench=> SELECT pg_size_pretty(pg_relation_size('pba_copie'));

 pg_size_pretty
----------------
 26 MB

Vider à nouveau la table pba_copie des lignes d’aid inférieur à 100 000. Insérer à nouveau le contenu de la table pgbench_accounts. L’espace mis à disposition a-t-il été utilisé ?

testperf@pgbench=> DELETE FROM pba_copie WHERE aid <100000;

DELETE 99999

testperf@pgbench=> INSERT into pba_copie SELECT * FROM pgbench_accounts;

INSERT 0 100000

testperf@pgbench=> SELECT pg_size_pretty(pg_relation_size('pba_copie'));

 pg_size_pretty
----------------
 26 MB

Cette fois, la table n’a pas augmenté de taille. PostgreSQL a pu réutiliser la place des lignes effacées que VACUUM a marqué comme disponibles.

Voir la taille de la base. Supprimer la table pba_copie. Voir l’impact sur la taille de la base.

Nous verrons plus tard comment récupérer de l’espace. Pour le moment, on se contente de supprimer la table.

postgres@pgbench=# SELECT pg_size_pretty(pg_database_size ('pgbench')) ;

 pg_size_pretty
----------------
 49 MB

postgres@pgbench=# DROP TABLE pba_copie ;

DROP TABLE

postgres@pgbench=# SELECT pg_size_pretty(pg_database_size ('pgbench')) ;

 pg_size_pretty
----------------
 23 MB

Supprimer une table rend immédiatement l’espace disque au système.

VACUUM avec les requêtes de pgbench

Tout d’abord, repérer les tailles des différentes tables et le nombre de lignes de chacune.

postgres@pgbench=#d+

                               Liste des relations
 Schéma |         Nom          | Type  | Propriétaire |   Taille   | Description
--------+----------------------+-------+--------------+------------+-------------
 public | pgbench_accounts     | table | testperf     | 13 MB      |
 public | pgbench_branches     | table | testperf     | 40 kB      |
 public | pgbench_history      | table | testperf     | 0 bytes    |
 public | pgbench_tellers      | table | testperf     | 40 kB      |

testperf@pgbench=> SELECT count(*) FROM pgbench_accounts;

 count
--------
 100000

testperf@pgbench=> SELECT count(*) FROM pgbench_tellers;

 count
-------
    10

testperf@pgbench=> SELECT count(*) FROM pgbench_branches;

 count
-------
     1

testperf@pgbench=> SELECT count(*) FROM pgbench_history;

 count
--------
     0

(Le contenu de cette dernière table dépend de l’historique de la base.)

Pour amplifier le phénomène à observer, on peut créer une session de très longue durée, laissée ouverte sans COMMIT ni ROLLBACK. Il faut qu’elle ait consulté une des tables pour que l’effet soit visible :
testperf@pgbench=> BEGIN ;
BEGIN
Temps : 0,608 ms
testperf@pgbench=> SELECT count(*) FROM pgbench_accounts ;
 count
--------
 100000
(1 ligne)

Temps : 26,059 ms
testperf@pgbench=> SELECT pg_sleep (10000) ;

Depuis un autre terminal, générer de l’activité sur la table, ici avec 10 000 transactions sur 20 clients :
PGOPTIONS='-c synchronous_commit=off' \
/usr/pgsql-15/bin/pgbench -U testperf -d pgbench \
--client=20 --jobs=2 -t 10000 --no-vacuum
(NB : La variable d’environnement PGOPTIONS restreint l’utilisation des journaux de transaction pour accélérer les écritures (données NON critiques ici). Le --no-vacuum est destiné à éviter que l’outil demande lui-même un VACUUM. Le test dure quelques minutes. Le relancer au besoin.)

Après quelques minutes, pgbench affichera le nombre de transactions par seconde, bien sûr très dépendant de la machine :

transaction type: <builtin: TPC-B (sort of)>
scaling factor: 1
query mode: simple
number of clients: 20
number of threads: 2
number of transactions per client: 10000
number of transactions actually processed: 200000/200000
latency average = 58.882 ms
tps = 339.663189 (including connections establishing)
tps = 339.664978 (excluding connections establishing)

(Optionnel) C’est l’occasion d’installer l’outil pg_activity depuis les dépôts du PGDG (il peut y avoir besoin du dépôt EPEL) et de le lancer en tant que postgres pour voir ce qui se passe dans la base.

Pour pg_activity :

$ sudo yum install epel-release
$ sudo yum install pg_activity

Il se lance ainsi :

$ sudo -iu postgres pg_activity

Le premier écran affiche les sessions en cours, le deuxième celles en attente de libération d’un verrou, le troisième celles qui en bloquent d’autres.

Noter que la session restée délibérément ouverte n’est pas bloquante.

Comparer les nouvelles tailles des tables (taille sur le disque et nombre de lignes). La table pg_stat_user_tables contient l’activité sur chaque table. Comment s’expliquent les évolutions ?

La volumétrie des tables a explosé :

testperf@pgbench=> \d+

 Schéma |       Nom        | Type  | Propriétaire | Taille  | Description
--------+------------------+-------+--------------+---------+-------------
 public | pgbench_accounts | table | testperf     | 39 MB   |
 public | pgbench_branches | table | testperf     | 7112 kB |
 public | pgbench_history  | table | testperf     | 10 MB   |
 public | pgbench_tellers  | table | testperf     | 8728 kB |

On constate que le nombre de lignes reste le même malgré l’activité, sauf pour la table d’historique :

testperf@pgbench=> SELECT count(*) FROM pgbench_accounts;

 count
--------
 100000

testperf@pgbench=> SELECT count(*) FROM pgbench_tellers;

 count
-------
    10

testperf@pgbench=> SELECT count(*) FROM pgbench_branches;

 count
-------
     1

testperf@pgbench=> SELECT count(*) FROM pgbench_history;

 count
--------
 200000

Ce dernier chiffre dépend de l’activité réelle et du nombre de requêtes.

Les statistiques d’activité de la table sont dans pg_stat_user_tables. Pour pgbench_accounts, la plus grosse table, on y trouve ceci :

testperf@pgbench=> SELECT * FROM pg_stat_user_tables ORDER BY relname \gx

-[ RECORD 1 ]-------+------------------------------
relid               | 17487
schemaname          | public
relname             | pgbench_accounts
seq_scan            | 6
seq_tup_read        | 300000
idx_scan            | 600000
idx_tup_fetch       | 600000
n_tup_ins           | 100000
n_tup_upd           | 200000
n_tup_del           | 0
n_tup_hot_upd       | 1120
n_live_tup          | 100000
n_dead_tup          | 200000
n_mod_since_analyze | 300000
last_vacuum         | 2021-09-04 18:51:31.889825+02
last_autovacuum     | ¤
last_analyze        | 2021-09-04 18:51:31.927611+02
last_autoanalyze    | ¤
vacuum_count        | 1
autovacuum_count    | 0
analyze_count       | 1
autoanalyze_count   | 0

Le champ n_tup_upd montre qu’il y a eu 200 000 mises à jour après l’insertion initiale de 100 000 lignes (champ n_tup_ins). Il y a toujours 100 000 lignes visibles (n_live_tup).

Le VACUUM a été demandé explicitement à la création (last_vacuum) mais n’est pas passé depuis.

La VACUUM étant inhibé, il est normal que les lignes mortes se soient accumulées (n_dead_tup) : il y en a 200 000, ce sont les anciennes versions des lignes modifiées.

Pour la table pgbench_history :

-[ RECORD 3 ]-------+------------------------------
relid               | 17481
schemaname          | public
relname             | pgbench_history
seq_scan            | 4
seq_tup_read        | 200000
idx_scan            | ¤
idx_tup_fetch       | ¤
n_tup_ins           | 200000
n_tup_upd           | 0
n_tup_del           | 0
n_tup_hot_upd       | 0
n_live_tup          | 200000
n_dead_tup          | 0
...

La table pgbench_history a subi 200 000 insertions et contient à présent 200 000 lignes : il est normal qu’elle ait grossi de 0 à 10 Mo.

Pour la table pgbench_tellers :

-[ RECORD 4 ]-------+------------------------------
...
relname             | pgbench_tellers
seq_scan            | 20383
seq_tup_read        | 117437
idx_scan            | 379620
idx_tup_fetch       | 379620
n_tup_ins           | 10
n_tup_upd           | 200000
...
n_live_tup          | 10
n_dead_tup          | 199979
n_mod_since_analyze | 200010
...

Elle ne contient toujours que 10 lignes visibles (n_live_up), mais 199 979 lignes « mortes » (n_dead_tup).

Même s’il n’a gêné aucune opération du point de vue de l’utilisateur, le verrou posé par la session en attente est visible dans la table des verrous pg_locks :

postgres@pgbench=# SELECT * FROM pg_locks
  WHERE relation = (SELECT relid FROM pg_stat_user_tables
  WHERE relname = 'pgbench_accounts' ) ;

-[ RECORD 1 ]------+----------------
locktype           | relation
database           | 16729
relation           | 17487
page               | ¤
tuple              | ¤
virtualxid         | ¤
transactionid      | ¤
classid            | ¤
objid              | ¤
objsubid           | ¤
virtualtransaction | 1/37748
pid                | 22581
mode               | AccessShareLock
granted            | t
fastpath           | t
waitstart          | 2021-09-04 19:01:27.824567+02

Nettoyage avec VACUUM FULL

Exécuter un VACUUM FULL VERBOSE sur pgbench_tellers.

postgres@pgbench=# VACUUM FULL VERBOSE pgbench_tellers ;

INFO:  vacuuming "public.pgbench_tellers"
INFO:  "pgbench_tellers": found 200000 removable, 10 nonremovable row versions in 1082 pages
DÉTAIL : 0 dead row versions cannot be removed yet.
CPU: user: 0.03 s, system: 0.00 s, elapsed: 0.03 s.
VACUUM

Un \d+ indique que la taille de la table est bien retombée à 8 ko (1 bloc), ce qui suffit pour 10 lignes.

Exécuter un VACUUM FULL VERBOSE sur pgbench_accounts.

Si celui-ci reste bloqué, il faudra sans doute arrêter la transaction restée ouverte plus haut.

postgres@pgbench=# VACUUM FULL VERBOSE pgbench_accounts ;

INFO:  vacuuming "public.pgbench_accounts"
INFO:  "pgbench_accounts": found 200000 removable,100000 nonremovable row versions
       in 4925 pages
DÉTAIL : 0 dead row versions cannot be removed yet.
CPU: user: 0.09 s, system: 0.06 s, elapsed: 0.17 s.
VACUUM
Durée : 16411,719 ms (00:16,412)

Soit : 100 000 lignes conservées, 200 000 mortes supprimées dans 4925 blocs (39 Mo).

Effectuer un VACUUM FULL VERBOSE. Quel est l’impact sur la taille de la base ?

Même les tables système seront nettoyées :

postgres@pgbench=> VACUUM FULL VERBOSE ;

INFO:  vacuuming "pg_catalog.pg_statistic"
INFO:  "pg_statistic": found 11 removable, 433 nonremovable row versions in 20 pages
DÉTAIL : 0 dead row versions cannot be removed yet.
...
INFO:  vacuuming "public.pgbench_branches"
INFO:  "pgbench_branches": found 200000 removable, 1 nonremovable row versions in 885 pages
DÉTAIL : 0 dead row versions cannot be removed yet.
CPU: user: 0.03 s, system: 0.00 s, elapsed: 0.03 s.
INFO:  vacuuming "public.pgbench_history"
INFO:  "pgbench_history": found 0 removable, 200000 nonremovable row versions in 1281 pages
DÉTAIL : 0 dead row versions cannot be removed yet.
CPU: user: 0.11 s, system: 0.02 s, elapsed: 0.13 s.
INFO:  vacuuming "public.pgbench_tellers"
INFO:  "pgbench_tellers": found 0 removable, 10 nonremovable row versions in 1 pages
DÉTAIL : 0 dead row versions cannot be removed yet.
CPU: user: 0.00 s, system: 0.00 s, elapsed: 0.00 s.
INFO:  vacuuming "public.pgbench_accounts"
INFO:  "pgbench_accounts": found 0 removable, 100000 nonremovable row versions in 1640 pages
DÉTAIL : 0 dead row versions cannot be removed yet.
CPU: user: 0.03 s, system: 0.01 s, elapsed: 0.05 s.
VACUUM

Seule pgbench_branches était encore à nettoyer (1 ligne conservée).

La taille de la base retombe à 32 Mo selon \l+. Elle faisait au départ 22 Mo, et 10 Mo ont été ajoutés dans pgbench_history.

Truncate ou Delete ?

Créer copie1 et copie2 comme des copies de pgbench_accounts, données incluses.

postgres@pgbench=# CREATE TABLE copie1 AS SELECT * FROM pgbench_accounts ;

SELECT 100000

postgres@pgbench=# CREATE TABLE copie2 AS SELECT * FROM pgbench_accounts ;

SELECT 100000

Effacer le contenu de copie1 avec DELETE.

postgres@pgbench=# DELETE FROM copie1 ;

DELETE 100000

Effacer le contenu de copie2 avec TRUNCATE.

postgres@pgbench=# TRUNCATE copie2 ;

TRUNCATE TABLE

Quelles sont les tailles de ces deux tables après ces opérations ?

postgres@pgbench=# \d+

                           Liste des relations
 Schéma |       Nom        | Type  | Propriétaire | Taille  | Description
--------+------------------+-------+--------------+---------+-------------
 public | copie1           | table | postgres     | 13 MB   |
 public | copie2           | table | postgres     | 0 bytes |
...

Pour une purge complète, TRUNCATE est à préférer : il vide la table et rend l’espace au système. DELETE efface les lignes mais l’espace n’est pas encore rendu.

Réactivation de l’autovacuum

Réactiver l’autovacuum de l’instance.

Dans postgresql.conf :

autovacuum = on

postgres@pgbench=# SELECT pg_reload_conf() ;

 pg_reload_conf
----------------
 t

postgres@pgbench=# SHOW autovacuum;

 autovacuum
------------
 on

Attendre quelques secondes et voir si copie1 change de taille.

Après quelques instants, la taille de copie1 (qui avait été vidée plus tôt avec DELETE) va redescendre à quelques kilooctets.

Le passage de l’autovacuum en arrière-plan est tracé dans last_autovacuum :

postgres@pgbench=# SELECT * FROM pg_stat_user_tables WHERE relname ='copie1' \gx

-[ RECORD 1 ]-------+------------------------------
relid               | 18920
schemaname          | public
relname             | copie1
seq_scan            | 1
seq_tup_read        | 100000
idx_scan            |
idx_tup_fetch       |
n_tup_ins           | 100000
n_tup_upd           | 0
n_tup_del           | 100000
n_tup_hot_upd       | 0
n_live_tup          | 0
n_dead_tup          | 0
n_mod_since_analyze | 0
last_vacuum         |
last_autovacuum     | 2019-07-17 14:04:21.238296+01
last_analyze        |
last_autoanalyze    | 2019-07-17 14:04:21.240525+01
vacuum_count        | 0
autovacuum_count    | 1
analyze_count       | 0
autoanalyze_count   | 1

Statistiques des données

But : Savoir trouver les statistiques des données et les mettre à jour

Créer une table copie3, copie de pgbench_accounts.

CREATE TABLE copie3 AS SELECT * FROM pgbench_accounts ;

SELECT 100000

Dans la vue système pg_stats, afficher les statistiques collectées pour la table copie3.

postgres@pgbench=# SELECT * FROM pg_stats WHERE tablename = 'copie3' ;

(0 ligne)

L’autovacuum n’est pas passé, les statistiques ne sont pas encore présentes. Noter que, même activé, il n’aurait pas forcément eu le temps de passer entre les deux ordres précédents.

Lancer la collecte des statistiques pour cette table uniquement.

La collecte se déclenche avec la commande ANALYZE :

postgres@pgbench=# ANALYZE VERBOSE copie3 ;

INFO:  analyzing "public.copie3"
INFO:  "copie3": scanned 1640 of 1640 pages,
       containing 100000 live rows and 0 dead rows;
       30000 rows in sample, 100000 estimated total rows
ANALYZE

30 000 lignes font partie de l’échantillonnage.

Afficher de nouveau les statistiques.

SELECT * FROM pg_stats WHERE tablename = 'copie3' ;

Cette fois, la vue pg_stats renvoie des informations, colonne par colonne.

Le champ aid est la clé primaire, ses valeurs sont toutes différentes. L’histogramme des valeurs compte 100 valeurs qui délimite autant de buckets. Ils sont là régulièrement répartis, ce qui indique une répartition homogène des valeurs.

SELECT * FROM pg_stats WHERE tablename = 'copie3' ;

-[ RECORD 1 ]-------------------------------------------------
schemaname             | public
tablename              | copie3
attname                | aid
inherited              | f
null_frac              | 0
avg_width              | 4
n_distinct             | -1
most_common_vals       |
most_common_freqs      |
histogram_bounds       | {2,1021,2095,3098,4058,5047,6120,
7113,8058,9075,10092,11090,12061,13064,14053,15091,16106,
17195,18234,19203,20204,21165,22183,23156,24162,25156,26192,
27113,28159,29193,30258,31260,32274,33316,34346,35350,36281,
37183,38158,39077,40007,41070,42084,43063,44064,45101,46089,
47131,48189,49082,50100,51157,52113,53009,54033,55120,56114,
57066,58121,59111,60122,61088,62151,63217,64195,65168,66103,
67088,68126,69100,70057,71104,72105,73092,73994,75007,76067,
77092,78141,79180,80165,81100,82085,83094,84107,85200,86242,
87246,88293,89288,90286,91210,92197,93172,94084,95070,96086,
97067,98031,99032,99998}
correlation            | 1
most_common_elems      |
most_common_elem_freqs |
elem_count_histogram   |

Autre exemple, le champ bid : on voit qu’il ne possède qu’une seule valeur.

-[ RECORD 2 ]-------------------------------------------------
schemaname             | public
tablename              | copie3
attname                | bid
inherited              | f
null_frac              | 0
avg_width              | 4
n_distinct             | 1
most_common_vals       | {1}
most_common_freqs      | {1}
histogram_bounds       |
correlation            | 1
most_common_elems      |
most_common_elem_freqs |
elem_count_histogram   |

De même, on pourra vérifier que le champ filler a une taille moyenne de 85 octets, ou voir la répartition des valeurs du champ abalance.

Réindexation

But : Réindexer

Recréer les index de la table pgbench_accounts.

La réindexation d’une table se fait de la manière suivante :

postgres@pgbench=# REINDEX (VERBOSE) TABLE pgbench_accounts ;

INFO:  index "pgbench_accounts_pkey" was reindexed
DÉTAIL : CPU: user: 0.05 s, system: 0.00 s, elapsed: 0.08 s
REINDEX

Comment recréer tous les index de la base pgbench ?

postgres@pgbench=# REINDEX (VERBOSE) DATABASE pgbench ;

...
INFO:  index "pg_shseclabel_object_index" was reindexed
DÉTAIL : CPU: user: 0.00 s, system: 0.00 s, elapsed: 0.01 s
INFO:  index "pg_toast_3592_index" was reindexed
DÉTAIL : CPU: user: 0.00 s, system: 0.00 s, elapsed: 0.01 s
INFO:  table "pg_catalog.pg_shseclabel" was reindexed
INFO:  index "pgbench_branches_pkey" was reindexed
DÉTAIL : CPU: user: 0.00 s, system: 0.00 s, elapsed: 0.01 s
INFO:  table "public.pgbench_branches" was reindexed
INFO:  index "pgbench_tellers_pkey" was reindexed
DÉTAIL : CPU: user: 0.00 s, system: 0.00 s, elapsed: 0.01 s
INFO:  table "public.pgbench_tellers" was reindexed
INFO:  index "pgbench_accounts_pkey" was reindexed
DÉTAIL : CPU: user: 0.07 s, system: 0.01 s, elapsed: 0.12 s
INFO:  table "public.pgbench_accounts" was reindexed
REINDEX

Comment recréer uniquement les index des tables systèmes ?

Pour réindexer uniquement les tables systèmes :

postgres@pgbench=# REINDEX SYSTEM pgbench ;

Quelle est la différence entre la commande REINDEX et la séquence DROP INDEX + CREATE INDEX ?

REINDEX est similaire à une suppression et à une nouvelle création de l’index. Cependant, les conditions de verrouillage sont différentes :

REINDEX verrouille les écritures mais pas les lectures de la table mère de l’index. Il prend aussi un verrou exclusif sur l’index en cours de traitement, ce qui bloque les lectures qui tentent d’utiliser l’index.
Au contraire, DROP INDEX crée temporairement un verrou exclusif sur la table parent, bloquant ainsi écritures et lectures. Le CREATE INDEX qui suit verrouille les écritures mais pas les lectures ; comme l’index n’existe pas, aucune lecture ne peut être tentée, signifiant qu’il n’y a aucun blocage et que les lectures sont probablement forcées de réaliser des parcours séquentiels complets.

Traces

But : Gérer les fichiers de traces

Quelle est la méthode de gestion des traces utilisée par défaut ?

Par défaut, le mode de journalisation est stderr :

postgres@pgbench=# SHOW log_destination ;

 log_destination
-----------------
 stderr

Paramétrer le programme interne de rotation des journaux :

modifier le fichier postgresql.conf pour utiliser le logging collector ;

les traces doivent désormais être sauvegardés dans le répertoire /var/lib/pgsql/traces ;

la rotation des journaux doit être automatisée pour générer un nouveau fichier de logs toutes les 30 minutes, quelle que soit la quantité de logs archivés ; le nom du fichier devra donc comporter les minutes.

Tester en forçant des rotations avec la fonction pg_rotate_logfile.

Augmenter la trace (niveau info).

Sur Red Hat/CentOS/Rocky Linux, le collecteur des traces (logging collector) est activé par défaut dans postgresql.conf (mais ce ne sera pas le cas sur un environnement Debian ou avec une installation compilée, et il faudra redémarrer pour l’activer) :

logging_collector = on

On crée le répertoire, où postgres doit pouvoir écrire :

$ sudo mkdir -m700 /var/lib/pgsql/traces
$ sudo chown postgres:  /var/lib/pgsql/traces

Puis paramétrer le comportement du récupérateur :

log_directory = '/var/lib/pgsql/traces'
log_filename = 'postgresql-%Y-%m-%d_%H-%M.log'
log_rotation_age = 30min
log_rotation_size = 0
log_min_messages = info

Recharger la configuration et voir ce qui se passe dans /var/lib/pgsql/traces :

$ sudo systemctl reload postgresql-12
$ sudo watch -n 5 ls -lh /var/lib/pgsql/traces

Dans une autre fenêtre, générer un peu d’activité, avec pgbench ou tout simplement avec :

postgres@pgbench=# SELECT 1 ;
postgres@pgbench=# \watch 1

Les fichiers générés doivent porter un nom ressemblant à postgresql-2019-08-02_16-55.log.

Pour forcer le passage à un nouveau fichier de traces :

postgres@pgbench=# SELECT pg_rotate_logfile() ;

Comment éviter l’accumulation des fichiers ?

La première méthode consiste à avoir un log_filename cyclique. C’est le cas par défaut sur Red Hat/CentOS/Rocky Linux avec postgresql-%a, qui reprend les jours de la semaine. Noter qu’il n’est pas forcément garanti qu’un postgresql-%H-%M.log planifié toutes les 5 minutes écrase les fichiers de la journée précédente. En pratique, on descend rarement en-dessous de l’heure.
Utiliser l’utilitaire logrotate, fourni avec toute distribution Linux, dont le travail est de gérer rotation, compression et purge. Il est activé par défaut sur Debian.
Enfin, on peut rediriger les traces vers un système externe.

PostgreSQL : Politique de sauvegarde

Datacenter victime d’un incendie, Strasbourg, mars 2021 (image ITBR67)

Introduction

Le pire peut arriver
Politique de sauvegarde

Objectifs
Approche
Points d’attention

Définir une politique de sauvegarde

Pourquoi établir une politique ?
Que sauvegarder ?
À quelle fréquence sauvegarder les données ?
Quels supports ?
Quels outils ?
Vérifier la restauration des sauvegardes

Afin d’assurer la sécurité des données, il est nécessaire de faire des sauvegardes régulières.

Ces sauvegardes vont servir, en cas de problème, à restaurer les bases de données dans un état le plus proche possible du moment où le problème est survenu.

Cependant, le jour où une restauration sera nécessaire, il est possible que la personne qui a mis en place les sauvegardes ne soit pas présente. C’est pour cela qu’il est essentiel d’écrire et de maintenir un document qui indique la mise en place de la sauvegarde et qui détaille comment restaurer une sauvegarde.

En effet, suivant les besoins, les outils pour sauvegarder, le contenu de la sauvegarde, sa fréquence ne seront pas les mêmes.

Par exemple, il n’est pas toujours nécessaire de tout sauvegarder. Une base de données peut contenir des données de travail, temporaires et/ou faciles à reconstruire, stockées dans des tables standards. Il est également possible d’avoir une base dédiée pour stocker ce genre d’objets. Pour diminuer le temps de sauvegarde (et du coup de restauration), il est possible de sauvegarder partiellement son serveur pour ne conserver que les données importantes.

La fréquence peut aussi varier. Un utilisateur peut disposer d’un serveur PostgreSQL pour un entrepôt de données, serveur qu’il n’alimente qu’une fois par semaine. Dans ce cas, il est inutile de sauvegarder tous les jours. Une sauvegarde après chaque alimentation (donc chaque semaine) est suffisante. En fait, il faut déterminer la fréquence de sauvegarde des données selon :

le volume de données à sauvegarder et/ou restaurer ;
la criticité des données ;
la quantité de données qu’il est « acceptable » de perdre en cas de problème.

Le support de sauvegarde est lui aussi très important. Il est possible de sauvegarder les données sur un disque réseau (à travers SMB/CIFS ou NFS), sur des disques locaux dédiés, sur des bandes ou tout autre support adapté. Dans tous les cas, il est fortement déconseillé de stocker les sauvegardes sur les disques utilisés par la base de données.

Ce document doit aussi indiquer comment effectuer la restauration. Si la sauvegarde est composée de plusieurs fichiers, l’ordre de restauration des fichiers peut être essentiel. De plus, savoir où se trouvent les sauvegardes permet de gagner un temps important, qui évitera une immobilisation trop longue.

De même, vérifier la restauration des sauvegardes de façon régulière est une précaution très utile.

Objectifs

Sécuriser les données
Mettre à jour le moteur de données
Dupliquer une base de données de production
Archiver les données

L’objectif essentiel de la sauvegarde est la sécurisation des données. Autrement dit, l’utilisateur cherche à se protéger d’une panne matérielle ou d’une erreur humaine (un utilisateur qui supprimerait des données essentielles). La sauvegarde permet de restaurer les données perdues. Mais ce n’est pas le seul objectif d’une sauvegarde.

Une sauvegarde peut aussi servir à dupliquer une base de données sur un serveur de test ou de préproduction. Elle permet aussi d’archiver des tables. Cela se voit surtout dans le cadre des tables partitionnées où l’archivage de la table la plus ancienne permet ensuite sa suppression de la base pour gagner en espace disque.

Un autre cas d’utilisation de la sauvegarde est la mise à jour majeure de versions PostgreSQL. Il s’agit de la solution historique de mise à jour (export/import). Historique, mais pas obsolète.

Différentes approches

Sauvegarde à froid des fichiers (ou physique)
Sauvegarde à chaud en SQL (ou logique)
Sauvegarde à chaud des fichiers (PITR)

À ces différents objectifs vont correspondre différentes approches de la sauvegarde.

La sauvegarde au niveau système de fichiers permet de conserver une image cohérente de l’intégralité des répertoires de données d’une instance arrêtée. C’est la sauvegarde à froid. Cependant, l’utilisation d’outils de snapshots pour effectuer les sauvegardes peut accélérer considérablement les temps de sauvegarde des bases de données, et donc diminuer d’autant le temps d’immobilisation du système.

La sauvegarde logique permet de créer un fichier texte de commandes SQL ou un fichier binaire contenant le schéma et les données de la base de données.

La sauvegarde à chaud des fichiers est possible avec le Point In Time Recovery.

Suivant les prérequis et les limitations de chaque méthode, il est fort possible qu’une seule de ces solutions soit utilisable. Par exemple :

si le serveur ne peut pas être arrêté, la sauvegarde à froid est exclue d’office ;
si la base de données est très volumineuse, la sauvegarde logique devient très longue ;
si l’espace disque est limité et que l’instance génère beaucoup de journaux de transactions, la sauvegarde PITR sera difficile à mettre en place.

RTO/RPO

La politique de sauvegarde découle du :

RPO (Recovery Point Objective) : Perte de Données Maximale Admissible
- faible ou importante ?
RTO (Recovery Time Objective) : Durée Maximale d’Interruption Admissible
- courte ou longue ?

Le RPO et RTO sont deux concepts déterminants dans le choix des politiques de sauvegardes.

La RPO (ou PDMA) est la perte de données maximale admissible, ou quantité de données que l’on peut tolérer de perdre lors d’un sinistre majeur, souvent exprimée en heures ou minutes.

Pour un système mis à jour épisodiquement ou avec des données non critiques, ou facilement récupérables, le RPO peut être important (par exemple une journée). Peuvent alors s’envisager des solutions comme :

les sauvegardes logiques (dump) ;
les sauvegardes des fichiers à froid.

Dans beaucoup de cas, la perte de données admissible est très faible (heures, quelques minutes), voire nulle. Il faudra s’orienter vers des solutions de type :

sauvegarde à chaud ;
sauvegarde d’instantané à un point donnée dans le temps (PITR) ;
réplication asynchrone, voire synchrone.

La RTO (ou DMIA) est la durée maximale d’interruption du service.

Dans beaucoup de cas, les utilisateurs peuvent tolérer une indisponibilité de plusieurs heures, voire jours. La durée de reprise du service n’est alors pas critique, on peut utiliser des solutions simples comme :

la restauration des fichiers ;
la restauration d’une sauvegarde logique (dump).

Si elle est plus courte, le service doit très vite remonter. Cela nécessite des procédures avec un minimum d’acteurs et de manipulation :

réplication ;
solutions HA (Haute Disponibilité).

Plus le besoin en RTO/RPO sera court, plus les solutions seront complexes à mettre en œuvre — et chères. Inversement, pour des données non critiques, un RTO/RPO long permet d’utiliser des solutions simples et peu coûteuses.

Industrialisation

Évaluer les coûts humains et matériels
Intégrer les méthodes de sauvegardes avec le reste du SI
- sauvegarde sur bande centrale
- supervision
- plan de continuité et de reprise d’activité

Les moyens nécessaires pour la mise en place, le maintien et l’intégration de la sauvegarde dans le SI ont un coût financier qui apporte une contrainte supplémentaire sur la politique de sauvegarde.

Du point de vue matériel, il faut disposer principalement d’un volume de stockage qui peut devenir conséquent. Cela dépend de la volumétrie à sauvegarder, il faut considérer les besoins suivants :

Stocker plusieurs sauvegardes. Même avec une rétention d’une sauvegarde, il faut pouvoir stocker la suivante durant sa création : il vaut mieux purger les anciennes sauvegardes une fois qu’on est sûr que la sauvegarde s’est correctement déroulée.
Avoir suffisamment de place pour restaurer sans avoir besoin de supprimer la base ou l’instance en production. Un tel espace de travail est également intéressant pour réaliser des restaurations partielles. Cet espace peut être mutualisé. On peut utiliser également le serveur de pré-production s’il dispose de la place suffisante.

Avec une rétention d’une sauvegarde unique, il est bon de prévoir 3 fois la taille de la base ou de l’instance. Pour une faible volumétrie, cela ne pose pas de problèmes, mais quand la volumétrie devient de l’ordre du téraoctet, les coûts augmentent significativement.

L’autre poste de coût est la mise en place de la sauvegarde. Une équipe de DBA peut tout à fait décider de créer ses propres scripts de sauvegarde et restauration, pour diverses raisons, notamment :

maîtrise complète de la sauvegarde, maintien plus aisé du code ;
intégration avec les moyens de sauvegardes communs au SI (bandes, externalisation…) ;
adaptation au PRA/PCA plus fine.

Enfin, le dernier poste de coût est la maintenance, à la fois des scripts et par le test régulier de la restauration.

Documentation

Documenter les éléments clés de la politique :
- perte de données
- rétention
- temps de référence
Documenter les processus de sauvegarde et restauration
Imposer des révisions régulières des procédures

Comme pour n’importe quelle procédure, il est impératif de documenter la politique de sauvegarde, les procédures de sauvegarde et de restauration ainsi que les scripts.

Au strict minimum, la documentation doit permettre à un DBA non familier de l’environnement de comprendre la sauvegarde, retrouver les fichiers et restaurer les données le cas échéant, le plus rapidement possible et sans laisser de doute. En effet, en cas d’avarie nécessitant une restauration, le service aux utilisateurs finaux est généralement coupé, ce qui génère un climat de pression propice aux erreurs qui ne fait qu’empirer la situation.

L’idéal est de réviser la documentation régulièrement en accompagnant ces révisions de tests de restauration : avoir un ordre de grandeur de la durée d’une restauration est primordial. On demandera toujours au DBA qui restaure une base ou une instance combien de temps cela va prendre.

Règle 3-2-1

3 exemplaires des données
2 sur différents médias
1 hors site (et hors ligne)
Un RAID n’est pas une sauvegarde !
Le cloud n’est pas une solution magique !

L’un des points les plus importants à prendre en compte est l’endroit où sont stockés les fichiers des sauvegardes. Laisser les sauvegardes sur la même machine n’est pas suffisant : si une défaillance matérielle se produisait, les sauvegardes pourraient être perdues en même temps que l’instance sauvegardée, rendant ainsi la restauration impossible.

Il est conseillé de suivre au moins la règle 3-2-1. Les données elles-mêmes sont le premier exemplaire.

Les deux copies doivent se trouver sur des supports physiques différents (et de préférence sur un autre serveur) pour parer à la destruction du support original (notamment une perte de disques durs). La première copie peut être à proximité pour faciliter une restauration.

Des disques en RAID ne sont pas une sauvegarde ! Ils peuvent parer à la défaillance d’un disque, pas à une fausse manipulation (rm -rf / ou TRUNCATE malheureux). La perte de la carte contrôleur peut entraîner la perte de toute la grappe. Un conseil courant est d’ailleurs de choisir des disques de séries différentes pour éviter des défaillances simultanées.

Le troisième exemplaire doit se trouver à un autre endroit, pour parer aux scénarios les plus catastrophiques (cambriolage, incendie…). Selon la criticité, le délai nécessaire pour remonter rapidement un système fonctionnel, et le budget, ce troisième exemplaire peut être une copie manuelle sur un disque externe stocké dans un coffre, ou une infrastructure répliquée complète avec sa copie des sauvegardes à l’autre bout de la ville, voire du pays.

Pour limiter la consommation d’espace disque des copies multiples, les durées de rétention peuvent différer. La dernière sauvegarde peut résider sur la machine, les 5 dernières sur un serveur distant, des bandes déposées dans un site sécurisé tous les mois.

Stocker vos données dans le cloud n’est pas une solution miracle. Un datacenter peut brûler entièrement. Dans la formule choisie, il faut donc bien vérifier que le fournisseur sauvegarde les données sur un autre site. Ce n’est pas forcément suffisant : en 2024, Google Cloud a effacé par erreur tout le cloud privé (deux zones) de l’assureur australien UniSuper, qui n’a pu remonter son infrastructure que grâce à des sauvegardes hors de ce cloud.

N’hésitez donc pas à faire vous-même une copie de vos données, sur un autre site ou dans un autre cloud.

Il ne faut pas non-plus sous-estimer le risque d’une attaque (piratage, malveillance ou ransomware…), qui s’en prendra aussi à toute sauvegarde accessible en ligne. En 2023 l’hébergeur danois CloudNordic a perdu toutes les données de ses clients à cause d’un ransomware.

Une copie physique hors ligne est donc chaudement recommandée pour les données les plus critiques.

Autres points d’attention

Sauvegarder les fichiers de configuration
Tester la restauration
- De nombreuses catastrophes auraient pu être évitées avec un test
- Estimation de la durée

La sauvegarde ne concerne pas uniquement les données. Il est également fortement conseillé de sauvegarder les fichiers de configuration du serveur et les scripts d’administration. Ils sont parfois générés par l’outil d’industrialisation, gérés par un outil externe (Patroni…), ou versionnés ailleurs. L’idéal est de les copier avec les sauvegardes. On peut également déléguer cette tâche à une sauvegarde au niveau système, vu que ce sont de simples fichiers. Les principaux fichiers de PostgreSQL à prendre en compte sont : postgresql.conf, postgresql.auto.conf, pg_hba.conf, pg_ident.conf. Ces fichiers ont parfois des clauses d’inclusion pour en appeler d’autres. Cette liste n’est en aucun cas exhaustive.

Il s’agit donc de recenser l’ensemble des fichiers et scripts nécessaires si l’on désirait recréer le serveur depuis zéro.

Enfin, même si les sauvegardes se déroulent correctement, il est indispensable de tester si elles se restaurent sans erreur. Une erreur de copie lors de l’externalisation peut, par exemple, rendre la sauvegarde inutilisable.

Just that backup tapes are seen to move, or backup scripts are run for a lengthy period of time, should not be construed as verifying that data backups are properly being performed.

Que l’on voit bouger les bandes de sauvegardes, ou que les scripts de sauvegarde fonctionnent pendant une longue période, ne doit pas être interprété comme une validation que les sauvegardes sont faites.

Le test de restauration permet de vérifier l’ensemble de la procédure : ensemble des objets sauvegardés, intégrité de la copie, commandes à passer pour une restauration complète (en cas de stress, vous en oublierez probablement une partie). De plus, cela permet d’estimer la durée nécessaire à la restauration.

Nous rencontrons régulièrement en clientèle des scripts de sauvegarde qui ne fonctionnent pas, et jamais testés. Vous trouverez sur Internet de nombreuses histoires de catastrophes qui auraient été évitées par un simple test. Entre mille autres :

une base disparaît à l’arrêt et ses sauvegardes sont vides : erreur de manipulation, script ne vérifiant pas qu’il a bien fait sa tâche, monitoring défaillant ;
perte de 6 heures de données chez Gitlab en 2017 : procédures de sauvegarde et de réplication incomplètes, complexes et peu claires, outils mal choisis ou mal connus, sauvegardes vides et jamais testées, distraction d’un opérateur — Gitlab a le mérite d’avoir tout soigneusement documenté.

Restaurer régulièrement les bases de test ou de préproduction à partir des sauvegardes de la production est une bonne idée. Cela vous évitera de découvrir la procédure dans l’urgence, le stress, voire la panique, alors que vous serez harcelé par de nombreux utilisateurs ou clients bloqués.

Conclusion

Les techniques de sauvegarde de PostgreSQL sont :
- complémentaires
- automatisables
La maîtrise de ces techniques est indispensable pour assurer un service fiable.
Testez vos sauvegardes !

Quiz

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PostgreSQL : Sauvegarde et restauration

Introduction

Opération essentielle pour la sécurisation des données
PostgreSQL propose différentes solutions
- de sauvegarde à froid ou à chaud, mais cohérentes
- des méthodes de restauration partielle ou complète

La mise en place d’une solution de sauvegarde est une des opérations les plus importantes après avoir installé un serveur PostgreSQL. En effet, nul n’est à l’abri d’un bogue logiciel, d’une panne matérielle, voire d’une erreur humaine.

Cette opération est néanmoins plus complexe qu’une sauvegarde standard car elle doit pouvoir s’adapter aux besoins des utilisateurs. Quand le serveur ne peut jamais être arrêté, la sauvegarde à froid des fichiers ne peut convenir. Il faudra passer dans ce cas par un outil qui pourra sauvegarder les données alors que les utilisateurs travaillent et qui devra respecter les contraintes ACID pour fournir une sauvegarde cohérente des données.

PostgreSQL va donc proposer des méthodes de sauvegardes à froid (autrement dit serveur arrêté) comme à chaud, mais de toute façon cohérentes. Les sauvegardes pourront être partielles ou complètes, suivant le besoin des utilisateurs.

La méthode de sauvegarde dictera l’outil de restauration. Suivant l’outil, il fonctionnera à froid ou à chaud, et permettra même dans certains cas de faire une restauration partielle.

Sauvegardes logiques
Sauvegarde physique à froid des fichiers

Sauvegardes logiques

À chaud
Cohérente
Locale ou à distance
2 outils
- pg_dump
- pg_dumpall
Pas d’impact sur les utilisateurs
- sauf certaines opérations DDL
Jamais inclus :
- tables systèmes
- fichiers de configuration

La sauvegarde logique nécessite que le serveur soit en cours d’exécution. Un outil se connecte à la base et récupère la déclaration des différents objets ainsi que les données des tables.

La technique alors utilisée permet de s’assurer de la cohérence des données : lors de la sauvegarde, l’outil ne voit pas les modifications faites par les autres utilisateurs. Pour cela, quand il se connecte à la base à sauvegarder, il commence une transaction pour que sa vision des enregistrements de l’ensemble des tables soit cohérente. Cela empêche le recyclage des enregistrements par VACUUM pour les enregistrements dont il pourrait avoir besoin. Par conséquent, que la sauvegarde dure 10 minutes ou 10 heures, le résultat correspondra au contenu de la base telle qu’elle était au début de la transaction.

Des verrous sont placés sur chaque table, mais leur niveau est très faible (Access Share). Il visent juste à éviter la suppression des tables pendant la sauvegarde, ou la modification de leur structure. Les opérations habituelles sont toutes permises en lecture ou écriture, sauf quand elles réclament un verrou très invasif, comme TRUNCATE, VACUUM FULL ou certains LOCK TABLE. Les verrous ne sont relâchés qu’à la fin de la sauvegarde.

Par ailleurs, pour assurer une vision cohérente de la base durant toute la durée de son export, cette transaction de longue durée est de type REPEATABLE READ et non de type READ COMMITED utilisé par défaut.

Il existe deux outils de ce type pour la sauvegarde logique dans la distribution officielle de PostgreSQL :

pg_dump, pour sauvegarder une base (complètement ou partiellement) ;
pg_dumpall pour sauvegarder toutes les bases ainsi que les objets globaux.

pg_dump permet d’extraire le contenu d’une seule base de données dans différents formats. (Pour rappel, une instance PostgreSQL contient plusieurs bases de données.)

pg_dumpall permet d’extraire le contenu d’une instance en totalité au format texte. Il s’agit des données globales (rôles, tablespaces), de la définition des bases de données et de leur contenu.

psql exécute les ordres SQL contenus dans des dumps (sauvegardes) au format texte.

pg_restore traite uniquement les dumps au format binaire, et produit le SQL qui permet de restaurer les données.

Il est important de bien comprendre que ces outils n’échappent pas au fonctionnement client-serveur de PostgreSQL. Ils « dialoguent » avec l’instance PostgreSQL uniquement en SQL, aussi bien pour le dump que la restore.

Comme ce type d’outil n’a besoin que d’une connexion standard à la base de données, il peut se connecter en local comme à distance. Cela implique qu’il doive aussi respecter les autorisations de connexion configurées dans le fichier pg_hba.conf.

L’export ne concerne que les données des utilisateurs : les tables systèmes ne sont jamais concernées, il n’y a pas de risque de les écraser lors d’un import. En effet, les schémas systèmes pg_catalog et information_schema et leurs objets sont gérés uniquement par PostgreSQL. Vous n’êtes d’ailleurs pas censé modifier leur contenu, ni y ajouter ou y effacer quoi que ce soit !

La configuration du serveur (fichiers postgresql.conf, pg_hba.conf…) n’est jamais incluse et doit être sauvegardée à part. Un export logique ne concerne que des données.

Les extensions ne posent pas de problème non plus : la sauvegarde contiendra une mention de l’extension, et les données des éventuelles tables gérées par cette extension. Il faudra que les binaires de l’extension soient installés sur le système cible.

pg_dump

Sauvegarde une base de données :

  pg_dump nombase > nombase.dump

Sauvegarde complète ou partielle

pg_dump est l’outil le plus utilisé pour sauvegarder une base de données PostgreSQL. Une sauvegarde peut se faire de façon très simple. Par exemple :

$ pg_dump b1 > b1.dump

sauvegardera la base b1 de l’instance locale sur le port 5432 dans un fichier b1.dump.

Sous Windows avec le Powershell, préférer la syntaxe pg_dump -f b1.dump b1, car une redirection avec > peut corrompre la sauvegarde.

Mais pg_dump permet d’aller bien plus loin que la sauvegarde d’une base de données complète. Il existe pour cela de nombreuses options en ligne de commande.

pg_dump - Format de sortie

Format	Dump	Restore
plain (SQL)	`pg_dump -Fp` ou `pg_dumpall`	`psql`
tar	`pg_dump -Ft`	`pg_restore`
custom	`pg_dump -Fc`	`pg_restore`
directory	`pg_dump -Fd`	`pg_restore`

Un élément important est le format des données extraites. Selon l’outil de sauvegarde utilisé et les options de la commande, l’outil de restauration diffère. Le tableau indique les outils compatibles selon le format choisi.

pg_dump accepte d’enregistrer la sauvegarde suivant quatre formats :

le format SQL, soit un fichier texte unique pour toute la base, non compressé ;
le format tar, un fichier binaire, non compressé, comprenant un index des objets ;
le format « personnalisé » (custom), un fichier binaire, compressé, avec un index des objets ;
le format « répertoire » (directory), arborescence de fichiers binaires généralement compressés, comprenant aussi un index des objets.

Pour choisir le format, il faut utiliser l’option --format (ou -F) et le faire suivre par le nom ou le caractère indiquant le format sélectionné :

plain ou p pour un fichier SQL (texte) ;
tar ou t pour un fichier tar ;
custom ou c pour un fichier « personnalisé » ;
directory ou d pour le répertoire.

Le format plain est lisible directement par psql. Les autres nécessitent de passer par pg_restore pour restaurer tout ou partie de la sauvegarde.

Le fichier SQL (plain) est naturellement lisible par n’importe quel éditeur texte. Le fichier texte est divisé en plusieurs parties :

configuration de certaines variables ;
création des objets de la base : schémas, tables, vues, procédures stockées, etc., à l’exception des index, contraintes et triggers ;
ajout des données aux tables (ordres COPY par défaut) ;
ajout des index, contraintes et triggers ;
définition des droits d’accès aux objets ;
rafraîchissement des vues matérialisées.

Les index figurent vers la fin pour des raisons de performance : il est plus rapide de créer un index à partir des données finales que de le mettre à jour en permanence pendant l’ajout des données. Les contraintes et le rafraîchissement des vues matérialisées sont aussi à la fin parce qu’il faut que les données soient déjà restaurées dans leur ensemble. Les triggers ne devant pas être déclenchés pendant la restauration, ils sont aussi restaurés vers la fin. Les propriétaires sont restaurés pour chacun des objets.

Voici un exemple de sauvegarde d’une base de 2 Go pour chaque format :

$ time pg_dump -Fp b1 > b1.Fp.dump
real  0m33.523s
user  0m10.990s
sys   0m1.625s

$ time pg_dump -Ft b1 > b1.Ft.dump
real  0m37.478s
user  0m10.387s
sys   0m2.285s

$ time pg_dump -Fc b1 > b1.Fc.dump
real  0m41.070s
user  0m34.368s
sys   0m0.791s

$ time pg_dump -Fd -f b1.Fd.dump b1
real  0m38.085s
user  0m30.674s
sys   0m0.650s

La sauvegarde la plus longue est la sauvegarde au format personnalisée (custom) car elle est compressée. La sauvegarde au format répertoire se trouve entre la sauvegarde au format personnalisée et la sauvegarde au format tar : elle est aussi compressée mais sur des fichiers plus petits.

En terme de taille :

$ du -sh b1.F?.dump
116M    b1.Fc.dump
116M    b1.Fd.dump
379M    b1.Fp.dump
379M    b1.Ft.dump

Le format compressé est évidemment le plus petit. Le format texte et le format tar sont les plus lourds à cause du manque de compression. Le format tar est même généralement un peu plus lourd que le format texte à cause de l’entête des fichiers tar.

Choix du format de sortie

Format plain (SQL)
- restaurations partielles très difficiles (ou manuelles)
Parallélisation du dump
- uniquement format directory
Utilisez les formats binaires

pg_dump -Fc
pg_dump -Fd

Et en compléments, les objets globaux

pg_dumpall -g

Il convient de bien appréhender les limites de chaque outil de dump et des formats.

Tout d’abord, le format tar est à éviter. Il n’apporte aucune plus-value par rapport au format custom.

Ensuite, même si c’est le plus portable (et le seul disponible avec pg_dumpall), le format plain rend les restaurations partielles difficiles car il faut extraire manuellement le SQL d’un fichier texte souvent très volumineux. Ce peut être ponctuellement pratique cependant, mais on peut aisément regénérer un fichier SQL complet à partir d’une sauvegarde binaire et pg_restore.

Certaines informations (notamment les commandes ALTER DATABASE … SET pour modifier un paramètre pour une base précise) ne sont pas générées par pg_dump -Fp, à moins de penser à rajouter --create (pour les ordres de création). Par contre, elles sont incluses dans les entêtes des formats custom ou directory, où un pg_restore --create saura les retrouver.

On privilégiera donc les formats custom et directory pour plus de flexibilité à la restauration.

Le format directory ne doit pas être négligé : il permet d’utiliser la fonctionnalité de sauvegarde en parallèle de pg_dump --jobs, avec de gros gains de temps d’exécution (ou de migration) à la clé.

Enfin, l’outil pg_dumpall, initialement prévu pour les montées de versions majeures, permet de sauvegarder les objets globaux d’une instance : la définition des rôles et des tablespaces.

Ainsi, pour avoir la sauvegarde la plus complète possible d’une instance, il faut combiner pg_dumpall -g (pour la définition des objets globaux), et pg_dump (pour sauvegarder les bases de données une par une au format custom ou directory).

pg_dump - Compression

-z/--compress : compression par zlib
- de 0 à 9 (défaut : 6)
(v16) mieux : zstd, lz4

pg_dump -Z1  # gzip
# v16+
pg_dump -Z gzip:3
pg_dump -Z lz4:'level=12'
pg_dump -Z zstd:'level=22,long'

La compression permet de réduire énormément la volumétrie d’une sauvegarde logique par rapport à la taille physique des fichiers de données.

Par défaut, pg_dump -Fc ou -Fd utilise le niveau de compression par défaut de la zlib, à priori le meilleur compromis entre compression et vitesse, correspondant à la valeur 6. -Z1 comprimera peu mais rapidement, et -Z9 sera nettement plus lent mais compressera au maximum. Seuls des tests permettent de déterminer le niveau acceptable pour un cas d’utilisation particulier.

Depuis PostgreSQL 16, des algorithmes de compression plus modernes sont disponibles : zstd et lz4 sont généralement préférables. Une nouvelle syntaxe de l’option -Z permet de choisir l’algorithme, le niveau de compression (1 à 22 pour zstd, 1 à 12 pour lz4), éventuellement d’autres paramètres propres à l’algorithme (comme le mode long de zstd, plus consommateur en RAM). lz4 a la réputation d’être très rapide mais bien moins bon en compression. Cependant, le choix du bon algorithme doit se faire en testant sur vos données réelles sur votre machine avec vos contraintes en CPU, RAM, place disque et temps.

Le format plain (pur texte) accepte aussi l’option -Z, ce qui permet d’obtenir un export texte compressé. Cependant, cela ne remplace pas complètement un format custom, plus souple.

Même les nouveaux algorithmes sont par défaut monothread. Si l’on veut paralléliser la compression sur plusieurs processeurs, nous verrons plus bas qu’il faut soit paralléliser pg_dump avec --jobs, soit compresser la sortie plain avec un autre outil.

pg_dump - Fichier ou sortie standard

-f : fichier où stocker la sauvegarde
sinon : sortie standard

pg_dump - Structure ou données ?

--schema-only / -s : uniquement la structure
--data-only / -a : uniquement les données

pg_dump - Sélection de sections

--section
- pre-data : définition des objets (hors contraintes et index)
- data : les données
- post-data : définition des contraintes et index

pg_dump - Sélection d’objets

-n <schema> : uniquement ce schéma
-N <schema> : tous les schémas sauf celui-là
-t <table> : uniquement cette relation (sans dépendances !)
-T <table> : toutes les tables sauf celle-là
En option
- possibilité d’en mettre plusieurs
- exclure les données : --exclude-table-data=<table>
- avoir une erreur si l’objet est inconnu : --strict-names

En dehors de la distinction structure/données, il est possible de demander de ne sauvegarder qu’un objet. Les seuls objets sélectionnables au niveau de pg_dump sont les tables et les schémas. L’option -n permet de sauvegarder seulement le schéma cité après alors que l’option -N permet de sauvegarder tous les schémas sauf celui cité après l’option. Le même système existe pour les tables avec les options -t et -T. Il est possible de mettre ces options plusieurs fois pour sauvegarder plusieurs tables spécifiques ou plusieurs schémas.

Les équivalents longs de ces options sont : --schema, --exclude-schema, --table et --exclude-table.

Notez que les dépendances ne sont pas gérées. Si vous demandez à sauvegarder une vue avec pg_dump -t unevue, la sauvegarde ne contiendra pas les définitions des objets nécessaires à la construction de cette vue.

Par défaut, si certains objets sont trouvés et d’autres non, pg_dump ne dit rien, et l’opération se termine avec succès. Ajouter l’option --strict-names permet de s’assurer d’être averti avec une erreur sur le fait que pg_dump n’a pas sauvegardé tous les objets souhaités. En voici un exemple (t1 existe, t20 n’existe pas) :

$ pg_dump -t t1 -t t20 -f postgres.dump postgres
$ echo $?
0
$ pg_dump -t t1 -t t20 --strict-names -f postgres.dump postgres
pg_dump: no matching tables were found for pattern "t20"
$ echo $?
1

pg_dump - Option de parallélisation

--jobs <nombre_de_threads>
format directory (-Fd) uniquement

Par défaut, pg_dump n’utilise qu’une seule connexion à la base de données pour sauvegarder la définition des objets et les données. Cependant, une fois que la première étape de récupération de la définition des objets est réalisée, l’étape de sauvegarde des données peut être parallélisée pour profiter des nombreux processeurs disponibles sur un serveur.

Cette option n’est compatible qu’avec le format de sortie directory (option -Fd).

La parallélisation de requêtes ne s’applique hélas pas aux ordres COPY utilisés par pg_dump. Mais ce dernier peut en lancer plusieurs simultanément avec l’option --jobs (-j). Elle permet de préciser le nombre de connexions vers la base de données, et aussi de connexions (Unix) ou threads (Windows).

Cela permet d’améliorer considérablement la vitesse de sauvegarde, à condition de pouvoir réellement paralléliser. Par exemple, si une table occupe 15 Go sur une base de données de 20 Go, il y a peu de chance que la parallélisation de pg_dump change fondamentalement la durée de sauvegarde. Par contre, elle profitera du partitionnement de cette table.

pg_dump - Options diverses

--create (-C) : recréer la base
- y compris paramétrage utilisateur sur base (>v11 et format plain)
- inutile dans les autres formats
--no-owner : ignorer le propriétaire
--no-privileges : ignorer les droits
--no-tablespaces : ignorer les tablespaces
--inserts : remplacer COPY par INSERT
--rows-per-insert , --on-conflict-do-nothing
divers paramètres pour les tables partitionnées
-v : progression

Il reste quelques options plus anecdotiques mais qui peuvent se révéler très pratiques.

–create :

--create (ou -C) n’a d’intérêt qu’en format texte (-Fp), pour ajouter les instructions de création de base :

CREATE DATABASE b1 WITH TEMPLATE = template0
                   ENCODING = 'UTF8' LC_COLLATE = 'C' LC_CTYPE = 'C';
ALTER DATABASE b1 OWNER TO postgres;

et éventuellement, s’il y a un paramétrage propre à la base (si le client est en version 11 minimum) :

ALTER DATABASE b1 SET work_mem TO '100MB' ;
ALTER ROLE chef IN DATABASE b1 SET work_mem TO '1GB';

À partir de la version 11, ces dernières informations sont incluses d’office aux formats custom ou directory, où pg_restore --create peut les retrouver.

Jusqu’en version 10, elles ne se retrouvaient que dans pg_dumpall (sans -g), ce qui n’était pas pratique quand on ne restaurait qu’une base.

Il faut bien vérifier que votre procédure de restauration reprend ce paramétrage.

Avec --create, la restauration se fait en précisant une autre base de connexion, généralement postgres. L’outil de restauration basculera automatiquement sur la base nouvellement créée dès que possible.

Masquer des droits et autres propriétés :

--no-owner, --no-privileges, --no-comments et --no-tablespaces permettent de ne pas récupérer respectivement le propriétaire, les droits, le commentaire et le tablespace de l’objet dans la sauvegarde s’ils posent problème.

Ordres INSERT au lieu de COPY :

Par défaut, pg_dump génère des commandes COPY, qui sont bien plus rapides que les INSERT. Cependant, notamment pour pouvoir restaurer plus facilement la sauvegarde sur un autre moteur de bases de données, il est possible d’utiliser des INSERT au lieu des COPY. Il faut forcer ce comportement avec l’option --inserts.

L’inconvénient des INSERT ligne à ligne est leur lenteur par rapport à un COPY massif (même avec des astuces comme synchronous_commit=off). Par contre, l’inconvénient de COPY est qu’en cas d’erreur sur une ligne, tout le COPY est annulé. Pour diminuer l’inconvénient des INSERT tout en conservant leur intérêt, il est possible d’indiquer le nombre de lignes à intégrer par INSERT avec l’option --rows-per-insert : si un INSERT échoue, seulement ce nombre de lignes sera annulé.

L’option --on-conflict-do-nothing permet d’éviter des messages d’erreur si un INSERT tente d’insérer une ligne violant une contrainte existante. Très souvent ce sera pour éviter des problèmes de doublons (de même clé primaire) dans une table déjà partiellement chargée, avec les contraintes déjà en place.

Il existe des options pour gérer l’export des tables partitionnées, que nous ne détaillerons pas ici : --load-via-partition-root, et depuis la version 16 : --table-and-children, --exclude-table-and-children et --exclude-table-data-and-children.

Enfin, l’option -v (ou --verbose) permet de voir la progression de la commande.

pg_dumpall

Sauvegarde d’une instance complète
- objets globaux (utilisateurs, tablespaces…)
- toutes les bases de données
Format texte (SQL) uniquement

pg_dumpall - Fichier ou sortie standard

-f nomfichier.dmp
- fichier de la sauvegarde
ou -f -
- sortie standard

pg_dumpall - Sélection des objets

-g : tous les objets globaux
-r : uniquement les rôles
-t : uniquement les tablespaces
--no-role-passwords : sans les mots de passe
- permet de ne pas être superutilisateur

pg_dumpall étant créé pour sauvegarder l’instance complète, il disposera de moins d’options de sélection d’objets. Néanmoins, il permet de ne sauvegarder que la déclaration des objets globaux, ou des rôles, ou des tablespaces. Leur versions longues sont respectivement : --globals-only, --roles-only et --tablespaces-only.

Par exemple, voici la commande pour ne sauvegarder que les rôles :

$ pg_dumpall -r
--
-- PostgreSQL database cluster dump
--

SET default_transaction_read_only = off;

SET client_encoding = 'UTF8';
SET standard_conforming_strings = on;

--
-- Roles
--

CREATE ROLE admin;
ALTER ROLE admin WITH SUPERUSER INHERIT NOCREATEROLE NOCREATEDB NOLOGIN
                 NOREPLICATION NOBYPASSRLS;
CREATE ROLE dupont;
ALTER ROLE dupont WITH NOSUPERUSER INHERIT NOCREATEROLE NOCREATEDB LOGIN
                 NOREPLICATION NOBYPASSRLS
                 PASSWORD 'md5505548e69dafa281a5d676fe0dc7dc43';
CREATE ROLE durant;
ALTER ROLE durant WITH NOSUPERUSER INHERIT NOCREATEROLE NOCREATEDB LOGIN
                 NOREPLICATION NOBYPASSRLS
                 PASSWORD 'md56100ff994522dbc6e493faf0ee1b4f41';
CREATE ROLE martin;
ALTER ROLE martin WITH NOSUPERUSER INHERIT NOCREATEROLE NOCREATEDB LOGIN
                 NOREPLICATION NOBYPASSRLS
                 PASSWORD 'md5d27a5199d9be183ccf9368199e2b1119';
CREATE ROLE postgres;
ALTER ROLE postgres WITH SUPERUSER INHERIT CREATEROLE CREATEDB LOGIN
                 REPLICATION BYPASSRLS;
CREATE ROLE utilisateur;
ALTER ROLE utilisateur WITH NOSUPERUSER INHERIT NOCREATEROLE NOCREATEDB NOLOGIN
                 NOREPLICATION NOBYPASSRLS;

--
-- User Configurations
--

--
-- User Config "u1"
--

ALTER ROLE u1 SET maintenance_work_mem TO '256MB';

--
-- Role memberships
--

GRANT admin TO dupont GRANTED BY postgres;
GRANT admin TO durant GRANTED BY postgres;
GRANT utilisateur TO martin GRANTED BY postgres;


--
-- PostgreSQL database cluster dump complete
--

On remarque que le mot de passe est sauvegardé sous forme de hash.

La sauvegarde des rôles se fait en lisant le catalogue système pg_authid. Seuls les superutilisateurs ont accès à ce catalogue système car il contient les mots de passe des utilisateurs.

À partir de PostgreSQL 10, on peut permettre d’utiliser pg_dumpall sans avoir un rôle superutilisateur, avec l’option --no-role-passwords. Celle-ci a pour effet de ne pas sauvegarder les mots de passe. Dans ce cas, pg_dumpall va lire le catalogue système pg_roles qui est accessible par tout le monde.

pg_dumpall - Exclure une base

--exclude-database (v12+)

pg_dumpall - Options diverses

Quelques options partagées avec pg_dump
Très peu utilisées

pg_dump/pg_dumpall - Options de connexions

-h / $PGHOST / socket Unix
-p / $PGPORT / 5432
-U / $PGUSER / utilisateur du système
-W/ $PGPASSWORD
- ou .pgpass

Les commandes pg_dump et pg_dumpall se connectent au serveur PostgreSQL comme n’importe quel autre outil (psql, pgAdmin, etc.). Ils disposent donc des options habituelles pour se connecter :

-h ou --host pour indiquer l’alias ou l’adresse IP du serveur ;
-p ou --port pour préciser le numéro de port ;
-U ou --username pour spécifier l’utilisateur ;
-W ne permet pas de saisir le mot de passe en ligne de commande, mais force pg_dump à le demander (en interactif donc, et qu’il soit vérifié ou non, ceci dépendant de la méthode d’authentification).

En général, une sauvegarde automatique est effectuée sur le serveur directement par l’utilisateur système postgres (connexion par peer sans mot de passe), ou à distance avec le mot de passe stocké dans un fichier .pgpass.

À partir de la version 10, il est possible d’indiquer plusieurs hôtes et ports. L’hôte sélectionné est le premier qui répond au paquet de démarrage. Si l’authentication ne passe pas, la connexion sera en erreur. Il est aussi possible de préciser si la connexion doit se faire sur un serveur en lecture/écriture ou en lecture seule.

Par exemple on effectuera une sauvegarde depuis le premier serveur disponible ainsi :

pg_dumpall -h secondaire,primaire -p 5432,5433 -U postgres -f sauvegarde.sql

Si la connexion nécessite un mot de passe, ce dernier sera réclamé lors de la connexion. Il faut donc faire attention avec pg_dumpall qui va se connecter à chaque base de données, une par une. Dans tous les cas, il est préférable d’utiliser un fichier .pgpass qui indique les mots de passe de connexion. Ce fichier est créé à la racine du répertoire personnel de l’utilisateur qui exécute la sauvegarde. Il contient les informations suivantes :

hote:port:base:utilisateur:mot de passe

Ce fichier est sécurisé dans le sens où seul l’utilisateur doit avoir le droit de lire et écrire ce fichier (c’est-à-dire des droits 600). L’outil vérifiera cela avant d’accepter d’utiliser les informations qui s’y trouvent.

Impact des privilèges

Les outils se comportent comme des clients pour PostgreSQL
Préférer un rôle superutilisateur
Sinon :
- connexion à autoriser
- le rôle doit pouvoir lire tous les objets à exporter (pg_read_all_data)

Même si ce n’est pas obligatoire, il est recommandé d’utiliser un rôle de connexion disposant des droits de superutilisateur pour la sauvegarde et la restauration.

En effet, pour sauvegarder, il faut pouvoir :

se connecter à la base de données : autorisation dans pg_hba.conf, être propriétaire ou avoir le privilège CONNECT ;
voir le contenu des différents schémas : être propriétaire ou avoir le privilège USAGE sur le schéma ;
lire le contenu des tables : être propriétaire ou avoir le privilège SELECT sur la table.

Pour restaurer, il faut pouvoir :

se connecter à la base de données : autorisation dans pg_hba.conf, être propriétaire ou avoir le privilège CONNECT ;
optionnellement, pouvoir créer la base de données cible et pouvoir s’y connecter (option -C de pg_restore)
pouvoir créer des schémas : être propriétaire de la base de données ou avoir le privilège CREATE sur celle-ci ;
pouvoir créer des objets dans les schémas : être propriétaire du schéma ou avoir le privilège CREATE sur celui-ci ;
pouvoir écrire dans les tablespaces cibles : être propriétaire du tablespace ou avoir le privilège CREATE sur celui-ci ;
avoir la capacité de donner ou retirer des privilèges : faire partie des rôles bénéficiant d’ACL dans le dump.

Le nombre de ces privilèges explique pourquoi il n’est parfois possible de ne restaurer qu’avec un superutilisateur.

Traiter automatiquement la sortie

Pour compresser 1 fichier : pg_dump | bzip2
- utile avec formats plain,tar,custom
Outils multithreads de compression, bien plus rapides :
- pbzip2, pigz
- xz, zstd…

À part pour le format directory, il est possible d’envoyer la sortie standard à un autre outil. Pour les formats non compressés (tar et plain), cela permet d’abord de compresser avec l’outil de son choix.

Il y a un intérêt même avec le format custom : celui d’utiliser des outils de compression plus performants que la zlib, comme bzip2 ou lzma (compression plus forte au prix d’une exécution plus longue) ou pigz, pbzip2, ou encore xz, zstd… beaucoup plus rapides grâce à l’utilisation de plusieurs threads. On met ainsi à profit les nombreux processeurs des machines récentes, au prix d’un très léger surcoût en taille. Ces outils sont présents dans les distributions habituelles.

Au format custom, il faut penser à désactiver la compression par défaut, comme dans cet exemple avec pigz :

$ pg_dump -Fc -Z0 -v foobar | pigz > sauvegarde.dump.gzip

On peut aussi utiliser n’importe quel autre outil Unix. Par exemple, pour répartir sur plusieurs fichiers :

$ pg_dump | split

Nous verrons plus loin que la sortie de pg_dump peut même être fournie directement à pg_restore ou psql, ce qui est fort utile dans certains cas.

Objets binaires

Deux types dans PostgreSQL : bytea et Large Objects
Option -b
- uniquement si utilisation des options -n/-N et/ou -t/-T
Option --no-blobs
- pour ne pas sauvegarder les Large Objects
Option bytea_output
- escape
- hex

Il existe deux types d’objets binaires dans PostgreSQL : les Large Objects et les bytea.

Les Larges Objects sont stockées dans une table système appelé pg_largeobjects, et non pas dans les tables utilisateurs. Du coup, en cas d’utilisation des options -n/-N et/ou -t/-T, la table système contenant les Large Objects sera généralement exclue. Pour être sûr que les Large Objects soient inclus, il faut en plus ajouter l’option -b. Cette option ne concerne pas les données binaires stockées dans des colonnes de type bytea, ces dernières étant réellement stockées dans les tables utilisateurs.

Il est possible d’indiquer le format de sortie des données binaires, grâce au paramètre bytea_output qui se trouve dans le fichier postgresql.conf. Le défaut est hex.

Si vous restaurez une sauvegarde d’une base antérieure à la 9.0, notez que la valeur par défaut était différente (escape).

Le format hex utilise deux octets pour enregistrer un octet binaire de la base alors que le format escape utilise un nombre variable d’octets. Dans le cas de données ASCII, ce format n’utilisera qu’un octet. Dans les autres cas, il en utilisera quatre pour afficher textuellement la valeur octale de la donnée (un caractère d’échappement suivi des trois caractères du codage octal). La taille de la sauvegarde s’en ressent, sa durée de création aussi (surtout en activant la compression).

Extensions

Option --extension (-e)
- uniquement si sélection/exclusion (-n/-N et/ou -t/-T)

Restauration d’une sauvegarde logique

psql
- restauration de SQL (option -Fp) :
pg_restore
- restauration binaire (-Ft/-Fc/-Fd)

psql

Client standard PostgreSQL
Capable d’exécuter des requêtes
- donc de restaurer une sauvegarde texte (plain)
Très limité dans les options de restauration

psql - Options

-f
- pour indiquer le fichier contenant la sauvegarde
- sans -f : lit l’entrée standard
-1 (--single-transaction)
- pour tout restaurer en une seule transaction
-e
- pour afficher les ordres SQL exécutés
ON_ERROR_ROLLBACK/ON_ERROR_STOP

psql étant le client standard de PostgreSQL, le dump au format plain se trouve être un script SQL qui peut également contenir des commandes psql, comme \connect pour se connecter à une base de données (ce que fait pg_dumpall pour changer de base de données).

On bénéficie alors de toutes les options de psql, les plus utiles étant celles relatives au contrôle de l’aspect transactionnel de l’exécution.

On peut restaurer avec psql de plusieurs manières :

envoyer le script sur l’entrée standard de psql :

cat b1.dump | psql b1

utiliser l’option en ligne de commande -f :

psql -f b1.dump b1

utiliser la méta-commande :

b1 =# \i b1.dump

Dans les deux premiers cas, la restauration peut se faire à distance alors que dans le dernier cas, le fichier de la sauvegarde doit se trouver sur le serveur de bases de données.

Le script est exécuté comme tout autre script SQL. Comme il n’y a pas d’instruction BEGIN au début, l’échec d’une requête ne va pas empêcher l’exécution de la suite du script, ce qui va généralement apporter un flot d’erreurs. De plus psql fonctionne par défaut en autocommit : après une erreur, les requêtes précédentes sont déjà validées. La base de données sera donc dans un état à moitié modifié, ce qui peut poser un problème s’il ne s’agissait pas d’une base vierge.

Il est donc souvent conseillé d’utiliser l’option en ligne de commande -1 pour que le script complet soit exécuté dans une seule transaction. Dans ce cas, si une requête échoue, aucune modification n’aura réellement lieu sur la base, et il sera possible de relancer la restauration après correction du problème.

Enfin, il est à noter qu’une restauration partielle de la sauvegarde est assez complexe à faire. Deux solutions existent, parfois pénibles :

modifier le script SQL dans un éditeur de texte, ce qui peut être impossible si ce fichier est suffisamment gros ;
utiliser des outils tels que grep et/ou sed pour extraire les portions voulues, ce qui peut facilement devenir long et complexe.

Deux variables psql peuvent être modifiées, ce qui permet d’affiner le comportement de psql lors de l’exécution du script :

ON_ERROR_ROLLBACK :

Par défaut il est à off, et toute erreur dans une transaction entraîne le ROLLBACK de toute la transaction. Les commandes suivantes échouent toutes. Activer ON_ERROR_ROLLBACK permet de n’annuler que la commande en erreur. psql effectue des savepoints avant chaque ordre, et y retourne en cas d’erreur, avant de continuer le script, toujours dans la même transaction.

Cette option n’est donc pas destinée à tout arrêter en cas de problème, au contraire. Mais elle peut être utile pour passer outre à une erreur quand on utilise -1 pour enrober le script dans une transaction.

ON_ERROR_ROLLBACK peut valoir interactive (ne s’arrêter dans le script qu’en mode interactif, c’est-à-dire quand c’est une commande \i qui est lancée) ou on dans quel cas il est actif en permanence.

ON_ERROR_STOP :

Par défaut, dans un script, une erreur n’arrête pas le déroulement du script. On se retrouve donc souvent avec un ordre en erreur, et beaucoup de mal pour le retrouver, puisqu’il est noyé dans la masse des messages. Quand ON_ERROR_STOP est positionné à on, le script est interrompu dès qu’une erreur est détectée.

C’est l’option à privilégier quand on veut arrêter un script au moindre problème. Si -1 est utilisé, et que ON_ERROR_ROLLBACK est resté à off, le script entier est bien sûr annulé, et on évite les nombreux messages de type :

ERROR: current transaction is aborted,
commands ignored until end of transaction block

après la première requête en erreur.

Les variables psql peuvent être modifiées :

par édition du .psqlrc (à déconseiller, cela va modifier le comportement de psql pour toute personne utilisant le compte) :

cat .psqlrc
\set ON_ERROR_ROLLBACK interactive

en option de ligne de commande de psql :

psql --set=ON_ERROR_ROLLBACK='on'
psql -v ON_ERROR_ROLLBACK='on'

de façon interactive dans psql:

psql>\set ON_ERROR_ROLLBACK on

pg_restore

Restaure uniquement les sauvegardes au format binaire
- format autodétecté (-F inutile)
Nombreuses options très intéressantes
Restaure une base de données
- complètement ou partiellement

pg_restore est un outil capable de restaurer les sauvegardes au format binaire, quel qu’en soit le format. Il offre de nombreuses options très intéressantes, la plus essentielle étant de permettre une restauration partielle de façon aisée.

L’exemple typique d’utilisation de pg_restore est le suivant :

pg_restore -d b1 b1.dump

La base de données où la sauvegarde va être restaurée est indiquée avec l’option -d et le nom du fichier de sauvegarde est le dernier argument dans la ligne de commande.

pg_restore - Base de données

-d : base de données de connexion
-C (--create) :
- connexion (-d) et CREATE DATABASE
- connexion à la nouvelle base et exécute le SQL

Avec pg_restore, il est indispensable de fournir le nom de la base de données de connexion avec l’option -d.

Le fichier à restaurer s’indique en dernier argument sur la ligne de commande.

L’option --create (ou C) permet de créer la base de données cible. Dans ce cas l’option -d doit indiquer une base de données existante afin que pg_restore se connecte pour exécuter l’ordre CREATE DATABASE. Après cela, il se connecte à la base nouvellement créée pour exécuter les ordres SQL de restauration. Pour vérifier cela, on peut lancer la commande sans l’option -d. En observant le code SQL renvoyé on remarque un \connect :

$ pg_restore -C b1.dump

--
-- PostgreSQL database dump
--

SET statement_timeout = 0;
SET lock_timeout = 0;
SET client_encoding = 'UTF8';
SET standard_conforming_strings = on;
SET check_function_bodies = false;
SET client_min_messages = warning;

--
-- Name: b1; Type: DATABASE; Schema: -; Owner: postgres
--

CREATE DATABASE b1 WITH TEMPLATE = template0 ENCODING = 'UTF8'
                        LC_COLLATE = 'en_US.UTF-8' LC_CTYPE = 'en_US.UTF-8';


ALTER DATABASE b1 OWNER TO postgres;

\connect b1

SET statement_timeout = 0;
-- Suite du dump…

Rappelons que cette option ne récupère la configuration spécifique de la base (paramétrage et droits) que pour une sauvegarde effectuée par un outil client à partir de la version 11.

Il n’est par contre pas possible de restaurer dans une base de données ayant un nom différent de la base de données d’origine avec l’option -C.

pg_restore - Fichiers en entrée / sortie

Entrée : Fichier à restaurer en dernier argument de la ligne de commande
Sortie :
- -f : fichier SQL ou liste (-l)
- sortie standard : défaut si < v12, sinon -f -
Attention à ne pas écraser la sauvegarde !

L’option -f envoie le SQL généré dans un script, qui sera donc du SQL parfaitement lisible :

$ pg_restore base.dump -f script_restauration.sql

-f n’indique pas le fichier de sauvegarde, mais bien la sortie de pg_restore quand on ne restaure pas vers une base. N’écrasez pas votre sauvegarde !

Avec -f -, le SQL transmis au serveur est affiché sur la sortie standard, ce qui est très pratique pour voir ce qui va être restauré, et par exemple valider les options d’une restauration partielle, récupérer des définitions d’index ou de table, voire « piper » le contenu vers un autre outil.

pg_restore exige soit -d, soit -f : soit on restaure dans une base, soit on génère un fichier SQL. (Avant la version 12, -f était le le défaut si ni -d ni -f n’étaient précisés ; il était alors conseillé de rediriger la sortie standard plutôt que d’utiliser -f pour éviter toute ambiguïté.)

Pour obtenir le journal d’activité complet d’une restauration, il suffit classiquement de rediriger la sortie :

$ pg_restore -d cible --verbose base.dump > restauration.log 2>&1

pg_restore - Structure ou données ?

--schema-only : uniquement la structure
--data-only : uniquement les données

ou :

--section
- pre-data
- data
- post-data

Comme pour pg_dump, il est possible de ne restaurer que la structure, ou que les données.

Il est possible de restaurer une base section par section. En fait, un fichier de sauvegarde complet est composé de trois sections : la définition des objets, les données, la définition des contraintes et index. Il est plus intéressant de restaurer par section que de restaurer schéma et données séparément car cela permet d’avoir la partie contrainte et index dans un script à part tout à la fin, ce qui accélère la restauration.

Dans les cas un peu délicats (modification des fichiers, imports partiels), on peut vouloir traiter séparément chaque étape. Par exemple, si l’on veut modifier le SQL (modifier des noms de champs, renommer des index…) tout en tenant à compresser ou paralléliser la sauvegarde pour des raisons de volume :

$ mkdir data.dump
$ pg_dump -d source --section=pre-data -f predata.sql
$ pg_dump -d source --section=data -Fd --jobs=8 -f data.dump
$ pg_dump -d source --section=post-data -f postdata.sql

Après modification, on réimporte :

$ psql -d cible < predata.sql
$ pg_restore -d cible --jobs=8  data.dump
$ psql -d cible < postdata.sql

Le script issu de --section=pre-data (ci-dessous, allégé des commentaires) contient les CREATE TABLE, les contraintes de colonne, les attributions de droits mais aussi les fonctions, les extensions, etc. :

SET statement_timeout = 0;
SET lock_timeout = 0;
SET idle_in_transaction_session_timeout = 0;
SET client_encoding = 'UTF8';
SET standard_conforming_strings = on;
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
SET check_function_bodies = false;
SET xmloption = content;
SET client_min_messages = warning;
SET row_security = off;

CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS plperl WITH SCHEMA pg_catalog;
COMMENT ON EXTENSION plperl IS 'PL/Perl procedural language';

CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS pg_stat_statements WITH SCHEMA public;
COMMENT ON EXTENSION pg_stat_statements
 IS 'track execution statistics of all SQL statements executed';

CREATE FUNCTION public.impair(i integer) RETURNS boolean
    LANGUAGE sql IMMUTABLE
    AS $$
select mod(i,2)=1 ;
$$;

ALTER FUNCTION public.impair(i integer) OWNER TO postgres;

SET default_tablespace = '';
SET default_table_access_method = heap;

CREATE TABLE public.fils (
    i integer,
    CONSTRAINT impair_ck CHECK ((public.impair(i) IS TRUE)),
    CONSTRAINT nonzero_ck CHECK ((i > 0))
);
ALTER TABLE public.fils OWNER TO postgres;

CREATE TABLE public.pere (
    i integer NOT NULL
);

ALTER TABLE public.pere OWNER TO postgres;

La partie --section=data, compressée ou non, ne contient que des ordres COPY :

# lecture du fichier data.dump sur la sortie standard (-)
$ pg_restore -f - data.dump

SET statement_timeout = 0;
SET lock_timeout = 0;
SET idle_in_transaction_session_timeout = 0;
SET client_encoding = 'UTF8';
SET standard_conforming_strings = on;
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
SET check_function_bodies = false;
SET xmloption = content;
SET client_min_messages = warning;
SET row_security = off;

COPY public.fils (i) FROM stdin;
1
2
…
\.
COPY public.pere (i) FROM stdin;
1
2
…
\.

Quant au résultat de --section=pre-data, il regroupe notamment les contraintes de clés primaire, de clés étrangères, et les créations d’index. Il est nettement plus rapide de charger la table avant de poser contraintes et index que l’inverse.

SET statement_timeout = 0;
SET lock_timeout = 0;
SET idle_in_transaction_session_timeout = 0;
SET client_encoding = 'UTF8';
SET standard_conforming_strings = on;
SELECT pg_catalog.set_config('search_path', '', false);
SET check_function_bodies = false;
SET xmloption = content;
SET client_min_messages = warning;
SET row_security = off;
SET default_tablespace = '';

ALTER TABLE ONLY public.pere
    ADD CONSTRAINT pere_pkey PRIMARY KEY (i);

CREATE UNIQUE INDEX fils_i_idx ON public.fils USING btree (i);

ALTER TABLE ONLY public.fils
    ADD CONSTRAINT fk FOREIGN KEY (i) REFERENCES public.pere(i);

pg_restore - Sélection d’objets

-n <schema> : uniquement ce schéma
-N <schema> : tous les schémas sauf ce schéma
-t <table> : cette relation
-T <trigger> : ce trigger
-I <index> : cet index
-P <fonction> : cette fonction
En option
- possibilité d’en mettre plusieurs
- --strict-names, pour avoir une erreur si l’objet est inconnu

pg_restore fournit quelques options supplémentaires pour sélectionner les objets à restaurer. Il y a les options -n et -t qui ont la même signification que pour pg_dump. -N n’existe que depuis la version 10 et a la même signification que pour pg_dump. Par contre, -T a une signification différente : -T précise un trigger dans pg_restore.

Il existe en plus les options -I et -P (respectivement --index et --function) pour restaurer respectivement un index et une routine stockée spécifique.

Là aussi, il est possible de mettre plusieurs fois les options pour restaurer plusieurs objets de même type ou de type différent.

Par défaut, si le nom de l’objet est inconnu, pg_restore ne dit rien, et l’opération se termine avec succès. Ajouter l’option --strict-names permet de s’assurer d’être averti avec une erreur sur le fait que pg_restore n’a pas restauré l’objet souhaité. En voici un exemple :

$ pg_restore -t t2 -d postgres pouet.dump
$ echo $?
0
$ pg_restore -t t2 --strict-names -d postgres pouet.dump
pg_restore: [archiver] table "t2" not found
$ echo $?
1

pg_restore - Sélection avancée

-l : récupération de la liste des objets
-L <liste_objets> : restauration uniquement des objets listés dans ce fichier

Les options précédentes sont intéressantes quand on a peu de sélection à faire. Par exemple, cela convient quand on veut restaurer deux tables ou quatre index. Quand il faut en restaurer beaucoup plus, cela devient plus difficile. pg_restore fournit un moyen avancé pour sélectionner les objets.

L’option -l (--list) permet de connaître la liste des actions que réalisera pg_restore avec un fichier particulier. Par exemple :

$ pg_restore -l b1.dump
;
; Archive created at 2020-09-16 15:44:35 CET
;     dbname: b1
;     TOC Entries: 15
;     Compression: -1
;     Dump Version: 1.14-0
;     Format: CUSTOM
;     Integer: 4 bytes
;     Offset: 8 bytes
;     Dumped from database version: 13.0
;     Dumped by pg_dump version: 13.0
;
;
; Selected TOC Entries:
;
200; 1255 24625 FUNCTION public f1() postgres
201; 1255 24626 PROCEDURE public p1() postgres
197; 1259 24630 TABLE public t2 postgres
199; 1259 24637 MATERIALIZED VIEW public mv1 postgres
196; 1259 24627 TABLE public t1 postgres
198; 1259 24633 VIEW public v1 postgres
3902; 0 24627 TABLE DATA public t1 postgres
3903; 0 24630 TABLE DATA public t2 postgres
3778; 2606 24642 CONSTRAINT public t2 t2_pkey postgres
3776; 1259 24643 INDEX public t1_c1_idx postgres
3904; 0 24637 MATERIALIZED VIEW DATA public mv1 postgres

Toutes les lignes qui commencent avec un point-virgule sont des commentaires. Le reste indique les objets à créer : la fonction f1, la procédure stockée p1, les tables t1 et t2, la vue v1, la clé primaire sur t2 et l’index sur t1. Il indique aussi les données à restaurer avec des lignes du type TABLE DATA. Donc, dans cette sauvegarde, il y a les données pour les tables t1 et t2. Enfin, il y a le rafraîchissement des données de la vue matérialisée mv1.

Il est possible de stocker cette information dans un fichier, de modifier le fichier pour qu’il ne contienne que les objets que l’on souhaite restaurer, et de demander à pg_restore, avec l’option -L (--use-list), de ne prendre en compte que les actions contenues dans le fichier. Voici un exemple complet :

$ pg_restore -l b1.dump > liste_actions

$ cat liste_actions | \
  grep -v "f1" | \
  grep -v "TABLE DATA public t2" | \
  grep -v "INDEX public t1_c1_idx" \
  > liste_actions_modifiee

$ createdb b1_new

$ pg_restore -L liste_actions_modifiee -d b1_new -v b1.dump
pg_restore: connecting to database for restore
pg_restore: creating PROCEDURE "public.p1()"
pg_restore: creating TABLE "public.t2"
pg_restore: creating MATERIALIZED VIEW "public.mv1"
pg_restore: creating TABLE "public.t1"
pg_restore: creating VIEW "public.v1"
pg_restore: processing data for table "public.t1"
pg_restore: creating CONSTRAINT "public.t2 t2_pkey"
pg_restore: creating MATERIALIZED VIEW DATA "public.mv1"

L’option -v de pg_restore permet de visualiser sa progression dans la restauration. On remarque bien que la fonction f1 ne fait pas partie des objets restaurés, tout comme l’index sur t1 et les données de la table t2.

Enfin, il est à la charge de l’utilisateur de fournir une liste cohérente en terme de dépendances. Par exemple, sélectionner seulement l’entrée TABLE DATA alors que la table n’existe pas dans la base de données cible provoquera une erreur.

pg_restore - Option de parallélisation

-j <nombre_de_threads>
- formats custom ou directory

Historiquement, pg_restore n’utilise qu’une seule connexion à la base de données pour y exécuter en série toutes les requêtes nécessaires pour restaurer la base. Cependant, une fois que la première étape de création des objets est réalisée, l’étape de copie des données et celle de création des index peuvent être parallélisées pour profiter des nombreux processeurs disponibles sur un serveur. L’option -j permet de préciser le nombre de connexions réalisées vers la base de données. Chaque connexion est gérée dans pg_restore par un processus sous Unix et par un thread sous Windows.

Cela permet d’améliorer considérablement la vitesse de restauration, en partie parce que les index peuvent être calculés en parallèle. Un test effectué a montré qu’une restauration d’une base de 150 Go prenait 5 h avec une seule connexion, mais seulement 3 h avec plusieurs connexions.

Il est possible qu’il n’y ait pas de gain. Par exemple, si une table occupe 15 Go sur une sauvegarde de 20 Go, la parallélisation ne changera pas fondamentalement la durée de restauration, car la table ne sera importée que par une seule connexion.

Le format plain (texte) n’est pas compatible avec cette option.

Il est à noter que, même si PostgreSQL supporte la parallélisation de certains types de requêtes, cela ne concerne pas la commande COPY de pg_restore.

pg_restore - Options diverses

-O (--no-owner) : ignorer le propriétaire
-x (--no-privileges) : ignorer les droits
--no-comments : ignorer les commentaires
--no-tablespaces : ignorer le tablespace
-1 (--single-transaction) : pour tout restaurer en une seule transaction
-c (--clean) : pour détruire un objet avant de le restaurer

Il reste quelques options plus anecdotiques mais qui peuvent se révéler très pratiques.

Les quatre suivantes (--no-owner, --no-privileges, --no-comments et --no-tablespaces) permettent de ne pas restaurer respectivement le propriétaire, les droits, le commentaire et le tablespace des objets.

L’option -1 permet d’exécuter pg_restore dans une seule transaction. Attention, ce mode est incompatible avec le mode -j car on ne peut pas avoir plusieurs sessions qui partagent la même transaction.

L’option -c permet d’exécuter des DROP des objets avant de les restaurer. Ce qui évite les conflits à la restauration de tables par exemple : l’ancienne est détruite avant de restaurer la nouvelle.

L’option --disable-triggers est très dangereuse mais peut servir dans certaines situations graves : elle inhibe la vérification des contraintes lors d’un import et peut donc mener à une base incohérente !

Enfin, l’option -v permet de voir la progression de la commande.

Autres considérations sur la sauvegarde logique

Versions des outils & version du serveur
Script de sauvegarde
Sauvegarder sans passer par un fichier
Statistiques et maintenance après import
Durée d’exécution d’une sauvegarde
Taille d’une sauvegarde

Versions des outils clients et version de l’instance

pg_dump : reconnaît les versions de PG antérieures
pg_restore
- minimum la version du pg_dump utilisé
- si possible celle du serveur cible
Pas de problème entre OS différents

Il est fréquent de générer une sauvegarde sur une version de PostgreSQL pour l’importer sur un serveur de version différente, en général plus récente. Une différence de version mineure n’est d’habitude pas un problème, ce sont les versions majeures (9.6, 10, 11…) qui importent.

Il faut bien distinguer les versions des instances source et cible, et les versions des outils pg_dump et pg_restore. Il peut y avoir plusieurs de ces dernières sur un poste. La version sur le poste où l’on sauvegarde peut différer de la version du serveur. Or, leurs formats de sauvegarde custom ou directory diffèrent.

pg_dump sait sauvegarder depuis une instance de version antérieure à la sienne (du moins à partir de PostgreSQL 8.0). Il refusera de tenter une sauvegarde d’une instance de version postérieure. Donc, pour sauvegarder une base PostgreSQL 12, utilisez un pg_dump de version 12, 13 ou supérieure.

pg_restore sait lire les sauvegardes des versions antérieures à la sienne. Il peut restaurer vers une instance de version supérieure à la sienne, même s’il vaut mieux utiliser le pg_restore de la même version que l’instance. La restauration vers une version antérieure a de bonnes chances d’échouer sur une évolution de la syntaxe.

Bien sûr, le format plain (SQL pur) est toujours lisible par psql, et pg_restore -f dump.sql permet toujours d’en regénérer un depuis une sauvegarde plain ou directory. Il peut même être envoyé directement sans fichier intermédiaire, par exemple ainsi :

pg_restore -f dump.sql | psql -h serveurcible -d basecible

S’il y a une nouveauté ou une régression que l’instance cible ne sait pas interpréter, il est possible de modifier ce SQL. Dans beaucoup de cas, il suffira d’adapter le SQL dans les parties générées par --section=pre-data et --section=post-data, et de charger directement les données avec pg_restore --section=data.

Enfin, puisqu’il s’agit de sauvegardes logiques, des différences de système d’exploitation ne devraient pas poser de problème de compatibilité supplémentaire.

Script de sauvegarde idéal

Objets globaux :

pg_dumpall -g

Chaque base :

pg_dump -Fc
pg_dump -Fd

Outils client >= v11
- sinon reprendre les paramètres des rôles sur les bases :
```
ALTER role xxx IN DATABASE xxx SET param=valeur;
```
Bien tester !

pg_dumpall n’est intéressant que pour récupérer les objets globaux. Le fait qu’il ne supporte pas les formats binaires entraîne que sa sauvegarde n’est utilisable que dans un cas : la restauration de toute une instance. C’est donc une sauvegarde très spécialisée, ce qui ne conviendra pas à la majorité des cas.

Le mieux est donc d’utiliser pg_dumpall avec l’option -g, puis d’utiliser pg_dump pour sauvegarder chaque base dans un format binaire.

Attention :

Avant la version 11, les paramètres sur les bases (ALTER DATABASE xxx SET param=valeur;) ne seront pas du tout dans les sauvegardes : pg_dumpall -g n’exporte pas les définitions des bases (voir pg_dump --create plus haut).
Les paramètres sur les rôles dans les bases figureront dans l’export de pg_dumpall -g ainsi :

ALTER role xxx IN DATABASE xxx SET param=valeur;

mais les bases n’existeront pas forcément au moment où l’ALTER ROLE sera exécuté ! Il faudra donc penser à les restaurer à la main…

Voici un exemple de script minimaliste :

#!/bin/sh
# Script de sauvegarde pour PostgreSQL

REQ="SELECT datname FROM pg_database WHERE datallowconn ORDER BY datname"

pg_dumpall -g > globals.dump
psql -XAtc "$REQ" postgres | while read base
do
  pg_dump -Fc $base > ${base}.dump
done

Évidemment, il ne conviendra pas à tous les cas, mais donne une idée de ce qu’il est possible de faire. (Voir plus bas pg_back pour un outil plus complet.)

Exemple de script de sauvegarde adapté pour un serveur Windows :

@echo off

SET PGPASSWORD=super_password
SET PATH=%PATH%;C:\Progra~1\PostgreSQL\11\bin\

pg_dumpall -g -U postgres postgres > c:\pg-globals.sql

for /F %%v in ('psql -XAt -U postgres -d cave
             -c "SELECT datname FROM pg_database WHERE NOT datistemplate"') do (
    echo "dump %%v"
    pg_dump -U postgres -Fc %%v > c:\pg-%%v.dump
)
pause

Autre exemple plus complet de script de sauvegarde totale de toutes les bases, avec une période de rétention :

#!/bin/sh
#------------------------------------------------------------------
#
# Script used to perform a full backup of all databases from a
# PostgreSQL Cluster. The pg_dump use the custom format is done
# into one file per database. There's also a backup of all global
# objects using pg_dumpall -g.
#
# Backup are preserved following the given retention days (default
# to 7 days).
#
# This script should be run daily as a postgres user cron job:
#
# 0 23 * * * /path/to/pg_fullbackup.sh >/tmp/fullbackup.log 2>&1
#
#------------------------------------------------------------------

# Backup user who must run this script, most of the time it should be postgres
BKUPUSER=postgres
# Number of days you want to preserve your backup
RETENTION_DAYS=7
# Where the backup files should be saved
#BKUPDIR=/var/lib/pgsql/backup
BKUPDIR=/var/lib/postgresql/backup_bases
# Prefix used to prefix the name of all backup files
PREFIX=bkup
# Optional hostname of remote server
# Leave empty to use unix socket
HOSTNAME=""
# Optional user to log in to the remote server
USERNAME=""

WHO=`whoami`
if [ "${WHO}" != "${BKUPUSER}" ]; then
        echo "FATAL: you must run this script as ${BKUPUSER} user."
        exit 1;
fi

# Testing backup directory
if [ ! -e "${BKUPDIR}" ]; then
        mkdir -p "${BKUPDIR}"
fi
echo "Begining backup at "`date`

# Set the query to list the available databases
REQ="SELECT datname FROM pg_database WHERE datistemplate = 'f'
     AND datallowconn ORDER BY datname"

# Set the date variable to be used in the backup file names
DATE=$(date +%Y-%m-%d_%Hh%M)

# Define the additional pg program options
PG_OPTION=""
if [ $HOSTNAME != "" ]; then
        PG_OPTION="${PG_OPTION} -h $HOSTNAME"
fi;
if [ $USERNAME != "" ]; then
        PG_OPTION="${PG_OPTION} -U $USERNAME"
fi;

# Dump PostgreSQL Cluster global objects
echo "Dumping global object into ${BKUPDIR}/${PREFIX}_globals_${DATE}.dump"
pg_dumpall ${PG_OPTION} -g > "${BKUPDIR}/${PREFIX}_globals_${DATE}.dump"
if [ $? -ne 0 ]; then
        echo "FATAL: Can't dump global objects with pg_dumpall."
        exit 2;
fi

# Extract the list of database
psql ${PG_OPTION} -Atc "$REQ" postgres | while read base

# Dump content of all databases
do
  echo "Dumping database $base into ${BKUPDIR}/${PREFIX}_${base}_${DATE}.dump"
  pg_dump ${PG_OPTION} -Fc $base > "${BKUPDIR}/${PREFIX}_${base}_${DATE}.dump"
  if [ $? -ne 0 ]; then
          echo "FATAL: Can't dump database ${base} with pg_dump."
          exit 3;
  fi
done
if [ $? -ne 0 ]; then
        echo "FATAL: Can't list databases with psql query."
        exit 4;
fi

# Starting deletion of obsolete backup files
if [ ${RETENTION_DAYS} -gt 0 ]; then
  echo "Removing obsolete backup files older than ${RETENTION_DAYS} day(s)."
  find ${BKUPDIR}/ -maxdepth 1 -name "${PREFIX}_*" -mtime ${RETENTION_DAYS} \
                   -exec rm -rf '{}' ';'
fi

echo "Backup ending at "`date`

exit 0

pg_back - Présentation

https://github.com/orgrim/pg_back
Type de sauvegardes : logiques (pg_dump)
Langage : bash (v1) / go (v2)
Licence : BSD (libre)
Type de stockage : local + export cloud
Planification : crontab
Unix/Linux (v1 & 2) / Windows (v2)
Compression : via pg_dump
Versions compatibles : toutes
Rétention : durée

pg_back a été écrit par Nicolas Thauvin, alors consultant de Dalibo, également auteur original de pitrery.

Ce programme assez complet vise à gérer le plus simplement possible des sauvegardes logiques (pg_dump, pg_dumpall), y compris au niveau de la rétention.

La version 1 est en bash, directement utilisable et éprouvée, mais ne sera plus maintenue à terme.

La version 2, parue en 2021, a été réécrite en go. Le binaire est directement utilisable, et permet notamment une configuration différente par base, une meilleure gestion des paramètres de connexion à PostgreSQL et le support de Windows. Pour les versions avant la 11, le script pg_dumpacl est intégré (v2) ou supporté (v1) pour sauvegarder le paramétrage au niveau des bases.

Les sauvegardes sont aux formats gérés par pg_dump : SQL, custom, par répertoire, compressées ou non…

Les anciennes sauvegardes sont automatiquement purgées, et l’on peut en conserver un nombre minimum. La version 2.1 permet en plus de chiffrer les sauvegardes avec une phrase de passe, de générer des sommes de contrôle, et d’exporter vers Azure, Google Cloud ou Amazon S3, ou n’importe quel serveur distant accessible avec ssh en SFTP.

L’outil ne propose pas d’options pour restaurer les données : il faut utiliser ceux de PostgreSQL (pg_restore, psql).

Sauvegarde et restauration sans fichier intermédiaire

pg_dump -Fp | psql
pg_dump -Ft | pg_restore
pg_dump -Fc | pg_restore
Utilisation des options -h, -p, -d
Attention à la gestion des erreurs !

La duplication d’une base ne demande pas forcément de passer par un fichier intermédiaire. Il est possible de fournir la sortie de pg_dump (format plain implicite) à psql ou pg_restore. Par exemple :

$ createdb nouvelleb1
$ pg_dump -Fp b1 | psql nouvelleb1

Ces deux commandes permettent de dupliquer b1 dans nouvelleb1.

L’utilisation des options -h, -p, -d permet de sauvegarder et restaurer une base sur des instances différentes, qu’elles soient locales ou à distance.

Le gain de temps est appréciable : l’import peut commencer avant la fin de l’export. Comme toujours avec pg_dump, les données restaurées correspondent à celles qui existaient au début de la sauvegarde. On épargne aussi la place nécessaire au stockage du backup. Par contre on ne peut pas paralléliser l’export.

Avec -Fp, le flux circule en pur texte : il est possible d’intercaler des appels à des outils comme awk ou sed pour effectuer certaines opérations à la volée (renommage…).

Cette version peut être intéressante :

$ pg_dump -Fc  | pg_restore

car elle permet de profiter des options propres au format custom à commencer par la compression. Il n’y a alors pas besoin d’intercaler des commandes comme gzip/gunzip pour alléger la charge réseau.

Le point délicat est la gestion des erreurs puisqu’il y a deux processus à surveiller : par exemple dans un script bash, on testera le contenu de ${PIPESTATUS[@]} (et pas seulement $?) pour vérifier que tout s’est bien déroulé, et l’on ajoutera éventuellement set -o pipefail en début de script.

Statistiques et maintenance après import

Statistiques non sauvegardées
- ANALYZE impérativement après une restauration !
Pour les performances :
- VACUUM (ou VACUUM ANALYZE)
À plus long terme :
- VACUUM FREEZE

Les statistiques sur les données, utilisées par le planificateur pour sélectionner le meilleur plan d’exécution possible, ne font pas partie de la sauvegarde. Il faut donc exécuter un ANALYZE après avoir restauré une sauvegarde. Sans cela, les premières requêtes pourraient s’exécuter très mal du fait de statistiques non à jour.

Lancer un VACUUM sur toutes les tables restaurées est également conseillé. S’il n’y a pas besoin de les défragmenter, certaines opérations de maintenance effectuées par un VACUUM ont un impact sur les performances. En premier lieu, les hint bits (« bits d’indice ») de chaque enregistrement seront mis à jour au plus tard à la relecture suivante, et généreront de nombreuses écritures. Un VACUUM explicite forcera ces écritures, si possible avant la mise en production de la base. Il créera aussi la visibility map des tables, ce qui autorisera les Index Only Scans, une optimisation extrêmement puissante, sans laquelle certaines requêtes seront beaucoup plus lentes.

L’autovacuum se chargera bien sûr progressivement de tout cela. Il est cependant par défaut bridé pour ne pas gêner les opérations, et pas toujours assez réactif. Jusqu’en PostgreSQL 12 compris, les insertions ne provoquent que l’ANALYZE, pas le VACUUM, qui peut donc tarder sur les tables un peu statiques.

Il est donc préférable de lancer un VACUUM ANALYZE manuel à la fin de la restauration, afin de procéder immédiatement au passage des statistiques et aux opérations de maintenance.

Il est possible de séparer les deux étapes. L’ANALYZE est impératif et rapide ; le VACUUM est beaucoup plus lent mais peut avoir lieu durant la production si le temps presse.

À plus long terme, dans le cas d’un gros import ou d’une restauration de base, existe un autre danger : le VACUUM FREEZE. Les numéros de transaction étant cycliques, l’autovacuum les « nettoie » des tables quand il sont assez vieux. Les lignes ayant été importées en même temps, cela peut générer l’écriture de gros volumes de manière assez soudaine. Pour prévenir cela, lancez un VACUUM FREEZE dans une période calme quelques temps après l’import.

Durée d’exécution

Difficile à chiffrer
Dépend de l’activité sur le serveur
Option -v
Suivre les COPY
- vue pg_stat_progress_copy (v14+)

La durée d’exécution d’une sauvegarde et d’une restauration est difficile à estimer. Cela dépend beaucoup de l’activité présente sur le serveur, de la volumétrie, du matériel, etc.

L’option -v de pg_dump et de pg_restore permet de suivre les opérations, action par action (donc la création des objets, mais aussi leur remplissage). Cependant, sans connaître la base sauvegardée ou restaurée, il est difficile de prédire le temps restant pour la fin de l’opération. Nous savons seulement qu’il a fini de traiter tel objet.

Depuis la version 14, il est possible de suivre individuellement les opérations de copie des données, si ces dernières passent par l’instruction COPY. Là encore, il est difficile d’en tirer beaucoup d’informations sans bien connaître la base en cours de traitement. Cependant, cela permet de savoir si une table a bientôt fini d’être traitée par le COPY en cours. Pour les tables volumineuses, c’est intéressant.

Taille d’une sauvegarde logique

Difficile à évaluer
Contenu des index non sauvegardé
- donc sauvegarde plus petite
Objets binaires :
- entre 2 et 4 fois plus gros
- donc sauvegarde plus grosse

Il est très difficile de corréler la taille d’une base avec celle de sa sauvegarde.

Le contenu des index n’est pas sauvegardé. Donc, sur une base contenant 10 Go de tables et 10 Go d’index, avoir une sauvegarde de 10 Go ne serait pas étonnant. Le contenu des index est généré lors de la restauration.

Par contre, les données des tables prennent généralement plus de place. Un objet binaire est stocké sous la forme d’un texte, soit de l’octal (donc 4 octets), soit de l’hexadécimal (2 octets). Donc un objet binaire prend 2 à 4 fois plus de place dans la sauvegarde que dans la base. Mais même un entier ne va pas avoir la même occupation disque. La valeur 10 ne prend que 2 octets dans la sauvegarde, alors qu’il en prend quatre dans la base. Et la valeur 1 000 000 prend 7 octets dans la sauvegarde alors qu’il en prend toujours 4 dans la base.

Tout ceci permet de comprendre que la taille d’une sauvegarde n’a pas tellement de lien avec la taille de la base. Il est par contre plus intéressant de comparer la taille de la sauvegarde de la veille avec celle du jour. Tout gros changement peut être annonciateur d’un changement de volumétrie de la base, changement voulu ou non.

Avantages de la sauvegarde logique

Simple et rapide
Sans interruption de service
Indépendante de la version de PostgreSQL
Granularité de sélection à l’objet
Taille réduite
Ne conserve pas la fragmentation des tables et des index
Éventuellement depuis un serveur secondaire

La sauvegarde logique ne nécessite aucune configuration particulière de l’instance, hormis l’autorisation de la connexion du client effectuant l’opération. La sauvegarde se fait sans interruption de service. Par contre, l’instance doit être disponible, ce qui n’est pas un problème dans la majorité des cas.

Elle est indépendante de la version du serveur PostgreSQL, source et cible. Elle ne contient que des ordres SQL nécessaires à la création des objets à l’identique et permet donc de s’abstraire du format de stockage sur le serveur. De ce fait, la fragmentation des tables et des index disparaît à la restauration.

Une restauration de sauvegarde logique est d’ailleurs la méthode officielle de montée de version majeure. Même s’il existe d’autres méthodes de migration de version majeure, elle reste le moyen le plus sûr parce que le plus éprouvé.

Une sauvegarde logique ne contenant que les données utiles, sa taille est généralement beaucoup plus faible que la base de données source, sans parler de la compression qui peut encore réduire l’occupation sur disque. Par exemple, seuls les ordres DDL permettant de créer les index sont stockés, pas leur contenu. Ils sont alors créés de zéro à la restauration.

Les outils permettent de sélectionner très finement les objets sur lesquels on travaille, à la sauvegarde comme à la restauration.

Il est assez courant d’effectuer une sauvegarde logique à partir d’un serveur secondaire (réplica de la production), pour ne pas charger les disques du primaire ; quitte à mettre la réplication du secondaire en pause le temps de la sauvegarde.

Inconvénients de la sauvegarde logique

Durée : dépendante des données et de l’activité
Restauration : uniquement au démarrage de l’export
Efficace si < 200 Go
Plusieurs outils pour sauvegarder une instance complète
ANALYZE, VACUUM ANALYZE, VACUUM FREEZE après import

L’un des principaux inconvénients d’une sauvegarde et restauration porte sur la durée d’exécution. Elle est proportionnelle à la taille de la base de données, ou à la taille des objets choisis pour une sauvegarde partielle.

En conséquence, il est généralement nécessaire de réduire le niveau de compression pour les formats custom et directory afin de gagner du temps. Avec des disques mécaniques en RAID 10, il est généralement nécessaire d’utiliser d’autres méthodes de sauvegarde lorsque la volumétrie dépasse 200 Go.

Le second inconvénient majeur de la sauvegarde logique est l’absence de granularité temporelle. Une « photo » des données est prise au démarrage de la sauvegarde, et on ne peut restaurer qu’à cet instant, quelle que soit la durée d’exécution de l’opération. Il faut cependant se rappeler que cela garantit la cohérence du contenu de la sauvegarde d’un point de vue transactionnel.

Comme les objets et leur contenu sont effectivement recréés à partir d’ordres SQL lors de la restauration, on se débarrasse de la fragmentation des tables et index, mais on perd aussi les statistiques de l’optimiseur, ainsi que certaines méta-données des tables. Il est donc nécessaire de lancer ces opérations de maintenance après l’import.

Sauvegarde physique à froid des fichiers

Instance arrêtée : sauvegarde cohérente
Ne pas oublier : journaux, tablespaces, configuration !
Outils : système, aucun spécifique à PostgreSQL
- cp, tar…
- souvent : rsync en 2 étapes : à chaud puis à froid
- snapshots SAN/LVM (attention à la cohérence)

Toutes les données d’une instance PostgreSQL se trouvent dans des fichiers. Donc sauvegarder les fichiers permet de sauvegarder une instance. Cependant, cela ne peut pas se faire aussi simplement que ça. Lorsque PostgreSQL est en cours d’exécution, il modifie certains fichiers du fait de l’activité des utilisateurs ou des processus (interne ou non) de maintenances diverses. Sauvegarder les fichiers de la base sans plus de manipulation ne peut donc se faire qu’à froid. Il faut donc arrêter PostgreSQL pour disposer d’une sauvegarde cohérente si la sauvegarde se fait au niveau du système de fichiers.

Il est cependant essentiel d’être attentif aux données qui ne se trouvent pas directement dans le répertoire des données (PGDATA), notamment :

le répertoire des journaux de transactions (pg_walou pg_xlog), qui est souvent placé dans un autre système de fichiers pour gagner en performances : sans lui, la sauvegarde ne sera pas utilisable ;
les répertoires des tablespaces s’il y en a, sinon une partie des données manquera ;
les fichiers de configuration (sous /etc sous Debian, notamment), y compris ceux des outils annexes à PostgreSQL.

Voici un exemple de sauvegarde (Cent OS 7) :

$ systemctl stop postgresql-12
$ tar cvfj data.tar.bz2 /var/lib/pgsql/12/data
$ systemctl start postgresql-12

Le gros avantage de cette sauvegarde se trouve dans le fait que vous pouvez utiliser tout outil de sauvegarde de fichier : cp, scp, tar, ftp, rsync, etc. et tout outil de sauvegarde utilisant lui-même ces outils.

Comme la sauvegarde doit être effectuée avec l’instance arrêtée, la durée de l’arrêt est dépendante du volume de données à sauvegarder. On peut optimiser les choses en réduisant le temps d’interruption avec l’utilisation de snapshots au niveau système de fichier ou avec rsync.

Pour utiliser des snapshots, il faut soit disposer d’un SAN offrant cette possibilité ou bien utiliser la fonctionnalité équivalente de LVM voire du système de fichier. Dans ce cas, la procédure est la suivante :

arrêt de l’instance PostgreSQL ;
création des snapshots de l’ensemble des systèmes de fichiers ;
démarrage de l’instance ;
sauvegarde des fichiers à partir des snapshots ;
destruction des snapshots.

Si on n’a pas la possibilité d’utiliser des snapshots, on peut utiliser rsync de cette manière :

rsync de l’ensemble des fichiers de l’instance PostgreSQL en fonctionnement pour obtenir une première copie (incohérente) ;
arrêt de l’instance PostgreSQL ;
rsync de l’ensemble des fichiers de l’instance pour ne transférer que les différences ;
redémarrage de l’instance PostgreSQL.

Avantages des sauvegardes à froid

Simple
Rapide à la sauvegarde
Rapide à la restauration
Beaucoup d’outils disponibles

Inconvénients des sauvegardes à froid

Arrêt de la production
Sauvegarde de l’instance complète (donc aucune granularité)
Restauration de l’instance complète
Conservation de la fragmentation
Impossible de changer d’architecture
- Réindexation si changement OS

Il existe aussi de nombreux inconvénients à cette méthode.

Le plus important est certainement le fait qu’il faut arrêter la production. L’instance PostgreSQL doit être arrêtée pour que la sauvegarde puisse être effectuée.

Il ne sera pas possible de réaliser une sauvegarde ou une restauration partielle, il n’y a pas de granularité. C’est forcément l’intégralité de l’instance qui sera prise en compte.

Étant donné que les fichiers sont sauvegardés, toute la fragmentation des tables et des index est conservée.

De plus, la structure interne des fichiers implique l’architecture où cette sauvegarde sera restaurée. Donc une telle sauvegarde impose de conserver un serveur 32 bits pour la restauration si la sauvegarde a été effectuée sur un serveur 32 bits. De même, l’architecture little endian/big endian doit être respectée.

De plus, des différences entre deux systèmes, et même entre deux versions d’une même distribution, peuvent mener à devoir réindexer toute l’instance.

Tous ces inconvénients ne sont pas présents pour la sauvegarde logique. Cependant, cette sauvegarde a aussi ses propres inconvénients, comme une lenteur importante à la restauration.

Diminuer l’immobilisation

Utilisation de rsync
Une fois avant l’arrêt
Une fois après

Il est possible de diminuer l’immobilisation d’une sauvegarde de fichiers en utilisant la commande rsync.

rsync permet de synchroniser des fichiers entre deux répertoires, en local ou à distance. Il va comparer les fichiers pour ne transférer que ceux qui ont été modifiés. Il est donc possible d’exécuter rsync avec PostgreSQL en cours d’exécution pour récupérer un maximum de données, puis d’arrêter PostgreSQL, de relancer rsync pour ne récupérer que les données modifiées entre temps, et enfin de relancer PostgreSQL. Notez que l’utilisation des options --delete et --checksum est fortement conseillée lors de la deuxième passe, pour rendre la copie totalement fiable.

Voici un exemple de ce cas d’utilisation :

$ rsync -a /var/lib/postgresql/ /var/lib/postgresql2
$ /etc/init.d/postgresql stop
$ rsync -a --delete --checksum /var/lib/postgresql /var/lib/postgresql2
$ /etc/init.d/postgresql start

Sauvegarde à chaud des fichiers par snapshot de partition

Avec certains systèmes de fichiers
Avec LVM
Avec la majorité des SAN
Attention : cohérence entre partitions

Certains systèmes de fichiers (principalement les systèmes de fichiers ZFS et BTRFS) ainsi que la majorité des SAN sont capables de faire une sauvegarde d’un système de fichiers en instantané. En fait, ils figent les blocs utiles à la sauvegarde. S’il est nécessaire de modifier un bloc figé, ils utilisent un autre bloc pour stocker la nouvelle valeur. Cela revient un peu au fonctionnement de PostgreSQL dans ses fichiers.

L’avantage est de pouvoir sauvegarder instantanément un système de fichiers. L’inconvénient est que cela ne peut survenir que sur un seul système de fichiers : impossible dans ce cas de déplacer les journaux de transactions sur un autre système de fichiers pour gagner en performance ou d’utiliser des tablespaces pour gagner en performance et faciliter la gestion de la volumétrie des disques. De plus, comme PostgreSQL n’est pas arrêté au moment de la sauvegarde, au démarrage de PostgreSQL sur la sauvegarde restaurée, ce dernier devra rejouer les journaux de transactions.

Une baie SAN assez haut de gamme pourra disposer d’une fonctionnalité de snapshot cohérent sur plusieurs volumes (« LUN »), ce qui permettra, si elle est bien paramétrée, de réaliser un snapshot de tous les systèmes de fichiers composant la base de façon cohérente.

Néanmoins, cela reste une méthode de sauvegarde très appréciable quand on veut qu’elle ait le moins d’impact possible sur les utilisateurs.

Sauvegarde à chaud des fichiers avec PostgreSQL

PITR : Point In Time Recovery
- nécessite d’avoir activé l’archivage des WAL
- technique avancée, complexe à mettre en place et à maintenir
- pas de coupure de service
- outils dédiés (pgBackRest, barman)
pg_basebackup
- sauvegarde ponctuelle

Il est possible de réaliser les sauvegardes de fichiers sans arrêter l’instance (à chaud), sans perte ou presque de données, et même avec une possible restauration à un point précis dans le temps. Il s’agit cependant d’une technique avancée (dite PITR, ou Point In Time Recovery), qui nécessite la compréhension de concepts non abordés dans le cadre de cette formation, comme l’archivage des journaux de transaction. En général on la mettra en place avec des outils dédiés et éprouvés comme pgBackRest ou barman.

Pour une sauvegarde à chaud ponctuelle au niveau du système de fichiers, on peut utiliser pg_basebackup, fourni avec PostgreSQL. Cet outil se base sur le protocole de réplication par flux (streaming) et les slots de réplications pour créer une copie des répertoires de données. Son maniement s’est assez simplifié depuis les dernières versions. Il dispose en version 13 d’un outil de vérification de la sauvegarde (pg_verifybackup).

En raison de la complexité de ces méthodes, on testera d’autant plus soigneusement la procédure de restauration.

Recommandations générales

Prendre le temps de bien choisir sa méthode
Bien la tester
Bien tester la restauration
Et tester régulièrement !
Ne pas oublier de sauvegarder les fichiers de configuration

Matrice

	Simplicité	Coupure	Restauration	Fragmentation
copie à froid	facile	longue	rapide	conservée
snapshot FS	facile	aucune	rapide	conservée
pg_dump	facile	aucune	lente	perdue
rsync + copie à froid	moyen	courte	rapide	conservée
PITR	difficile	aucune	rapide	conservée

Conclusion

Plusieurs solutions pour la sauvegarde et la restauration
Sauvegarde/Restauration complète ou partielle
Toutes cohérentes
La plupart à chaud
Méthode de sauvegarde avancée : PITR

Questions

N’hésitez pas, c’est le moment !

Quiz

https://dali.bo/i1_quiz

Travaux pratiques

Ce TP suppose que vous avez déjà quelques bases et rôles dans votre instance. Créez au moins ceci, qui existe peut-être déjà suite à d’autres TP :

createuser testperf
createuser patron
createdb entreprise --owner patron

createdb pgbench --owner testperf
/usr/pgsql-15/bin/pgbench -i -s1  pgbench --foreign-keys

Sauvegardes logiques

But : Sauvegarder des bases

Créer un répertoire backups dans le répertoire home de postgres pour y déposer les fichiers d’export.

À l’aide de pg_dumpall, sauvegarder toutes les bases de données de l’instance PostgreSQL dans le fichier ~postgres/backups/base_all.sql.

Quelle est la taille de la sauvegarde ?

Avec quel outil consulter le contenu du fichier de sauvegarde ?

Ouvrir le fichier de sauvegarde. Quelles en sont les principales parties ?

Recommencer la sauvegarde en compressant la sauvegarde avec gzip. Quelle en est la taille ?

Qu’affiche un pg_dump -d entreprise ?

À l’aide de pg_dump, sauvegarder la base de données pgbench au format custom dans le fichier ~postgres/backups/base_pgbench.dump. Quelle est sa taille ?

Avec pg_restore et son option -l, consulter le contenu de ~postgres/backups/base_pgbench.dump.

Exporter uniquement les objets globaux de l’instance (rôles, définitions de tablespaces) à l’aide de pg_dumpall dans le fichier ~postgres/backups/base_globals.sql.

Consulter le contenu de ce fichier.

Sauvegarder la table pgbench_accounts dans le fichier ~postgres/backups/table_pgbench_accounts.sql au format plain text. Que contient ce fichier ?

Restaurations logiques

But : Restaurer des sauvegardes

Que se passe-t-il si l’on exécute ceci ?
pg_restore ~postgres/backups/base_pgbench.dump -f -

Créer une nouvelle base pgbench2 appartenant au rôle testperf.

Ajuster .pgpass et pg_hba.conf pour que testperf puisse se connecter à toute base par son mot de passe.

Restaurer le contenu de la base de donnée pgbench dans pgbench2 en utilisant le fichier de sauvegarde base_pgbench.dump. Toutes les tables sont-elles restaurées à l’identique ?

Puis renommer la base de données pgbench en pgbench_old et la base de données pgbench2 en pgbench.

Dans la base pgbench, détruire la table pgbench_history.

À partir de la sauvegarde de la base pgbench au format custom faite précédemment, restaurer uniquement la table pgbench_history dans la nouvelle base pgbench, avec pg_restore -t. La table est-elle complète ?

Rechercher les morceaux manquants dans la section post-data de la sauvegarde.

Dans une fenêtre, lancer une instance pgbench sur la base pgbench
/usr/pgsql-14/bin/pgbench -U testperf -T 600 pgbench

Pour dupliquer la base pbench :

Créer une nouvelle base pgbench3 appartenant à testperf.

Avec pg_dump, copier les données de la base pgbench dans cette nouvelle base pgbench3 sans passer par un fichier de sauvegarde, avec un pipe.

Sauvegarde et restauration partielle

(Optionnel) Sauvegarde et restauration par parties avec modification

(Optionnel) Sauvegardes d’objets isolés

Travaux pratiques (solutions)

Ce TP suppose que vous avez déjà quelques bases et rôles dans votre instance. Créez au moins ceci, qui existe peut-être déjà suite à d’autres TP :

createuser testperf
createuser patron
createdb entreprise --owner patron

createdb pgbench --owner testperf
/usr/pgsql-15/bin/pgbench -i -s1  pgbench --foreign-keys

Sauvegardes logiques

Répertoire cible

Créer un répertoire backups dans le répertoire home de postgres pour y déposer les fichiers d’export.

En tant qu’utilisateur postgres :

$ mkdir ~postgres/backups

Sauvegarde logique de toutes les bases

À l’aide de pg_dumpall, sauvegarder toutes les bases de données de l’instance PostgreSQL dans le fichier ~postgres/backups/base_all.sql.

En tant qu’utilisateur postgres, puis exécuter la commande suivante :

$ pg_dumpall > ~postgres/backups/base_all.sql

Quelle est la taille de la sauvegarde ?

$ ls -lh ~postgres/backups/
total 37M
-rw-r--r-- 1 postgres postgres 37M 1 août 17:17 base_all.sql

Avec quel outil consulter le contenu du fichier de sauvegarde ?

Ne jamais ouvrir un fichier potentiellement volumineux avec un éditeur comme vi car il pourrait alors consommer des gigaoctets de mémoire. Sous Unix, less convient en général :

$ less ~postgres/backups/base_all.sql

Ouvrir le fichier de sauvegarde. Quelles en sont les principales parties ?

Le fichier contient en clair des ordres SQL :

d’abord du paramétrage destiné à la restauration :

SET default_transaction_read_only = off;
SET client_encoding = 'UTF8';
SET standard_conforming_strings = on;

la déclaration des rôles avec des mots de passe hachés, et les affectations des groupes :

CREATE ROLE boulier;
ALTER ROLE boulier WITH NOSUPERUSER INHERIT
NOCREATEROLE NOCREATEDB LOGIN NOREPLICATION NOBYPASSRLS
PASSWORD 'SCRAM-SHA-256$4096:ksvTos26fH+0qUov4zssLQ==$un1…';
…
GRANT secretariat TO boulier GRANTED BY postgres;
GRANT secretariat TO tina GRANTED BY postgres;

des ordres de création des bases :

CREATE DATABASE entreprise WITH TEMPLATE = template0 ENCODING = 'UTF8'
LOCALE = 'en_GB.UTF-8';

ALTER DATABASE entreprise OWNER TO patron;

les ordres pour se connecter à chaque base et y déclarer des objets :

\connect entreprise
…
CREATE TABLE public.brouillon (
    id integer,
    objet text,
    creationts timestamp without time zone
);
ALTER TABLE public.brouillon OWNER TO boulier;
…

les données elles-mêmes, sous formes d’ordres COPY :

COPY public.produit (appellation) FROM stdin;
Gewurtzraminer vendanges tardives
Cognac
Eau plate
Eau gazeuse
Jus de framboise
\.

ainsi que divers ordres comme des contraintes ou des créations d’index :

ALTER TABLE ONLY public.pgbench_accounts
    ADD CONSTRAINT pgbench_accounts_pkey PRIMARY KEY (aid);

Recommencer la sauvegarde en compressant la sauvegarde avec gzip. Quelle en est la taille ?

$ pg_dumpall | gzip > ~postgres/backups/base_all.sql.gz

$ ls -lh ~postgres/backups/base_all.sql.gz
-rw-r--r--. 1 postgres postgres 6,0M  1 août  17:39 /var/lib/pgsql/backups/base_all.sql.gz

Le taux de compression de 80 % n’est pas inhabituel, mais il dépend bien entendu énormément des données.

Sauvegarde logique d’une base

Qu’affiche un pg_dump -d entreprise ?

Le résultat est un script, en clair, de création des objets de la base entreprise, sans ordre de création de la base ni d’utilisateur.

Notamment, les GRANT suppose la pré-existence des rôles adéquats.

À l’aide de pg_dump, sauvegarder la base de données pgbench au format custom dans le fichier ~postgres/backups/base_pgbench.dump. Quelle est sa taille ?

En tant qu’utilisateur postgres, puis exécuter la commande suivante :

$ pg_dump -Fc -f ~postgres/backups/base_pgbench.dump pgbench

La taille de 6 Mo environ indique que cette base contenait l’essentiel de la volumétrie de l’instance, et que la sauvegarde custom est bien compressée.

Avec pg_restore et son option -l, consulter le contenu de ~postgres/backups/base_pgbench.dump.

$ pg_restore -l ~postgres/backups/base_pgbench.dump
;
; Archive created at 2021-11-22 16:36:31 CET
;     dbname: pgbench
;     TOC Entries: 27
;     Compression: -1
;     Dump Version: 1.14-0
;     Format: CUSTOM
;     Integer: 4 bytes
;     Offset: 8 bytes
;     Dumped from database version: 15.2
;     Dumped by pg_dump version: 15.2
;
;
; Selected TOC Entries:
;
200; 1259 18920 TABLE public copie1 postgres
201; 1259 18923 TABLE public copie2 postgres
202; 1259 18928 TABLE public copie3 postgres
198; 1259 18873 TABLE public pgbench_accounts testperf
199; 1259 18876 TABLE public pgbench_branches testperf
196; 1259 18867 TABLE public pgbench_history testperf
197; 1259 18870 TABLE public pgbench_tellers testperf
3712; 0 18920 TABLE DATA public copie1 postgres
3713; 0 18923 TABLE DATA public copie2 postgres
3714; 0 18928 TABLE DATA public copie3 postgres
3710; 0 18873 TABLE DATA public pgbench_accounts testperf
3711; 0 18876 TABLE DATA public pgbench_branches testperf
3708; 0 18867 TABLE DATA public pgbench_history testperf
3709; 0 18870 TABLE DATA public pgbench_tellers testperf
3579; 2606 18888 CONSTRAINT public pgbench_accounts pgbench_accounts_pkey testperf
3581; 2606 18884 CONSTRAINT public pgbench_branches pgbench_branches_pkey testperf
3577; 2606 18886 CONSTRAINT public pgbench_tellers pgbench_tellers_pkey testperf
3586; 2606 18894 FK CONSTRAINT public pgbench_accounts pgbench_accounts_bid_fkey…
3584; 2606 18909 FK CONSTRAINT public pgbench_history pgbench_history_aid_fkey…
3582; 2606 18899 FK CONSTRAINT public pgbench_history pgbench_history_bid_fkey…
3583; 2606 18904 FK CONSTRAINT public pgbench_history pgbench_history_tid_fkey…
3585; 2606 18889 FK CONSTRAINT public pgbench_tellers pgbench_tellers_bid_fkey…

Export des objets globaux

Exporter uniquement les objets globaux de l’instance (rôles, définitions de tablespaces) à l’aide de pg_dumpall dans le fichier ~postgres/backups/base_globals.sql.

$ pg_dumpall -g > ~postgres/backups/base_globals.sql

Consulter le contenu de ce fichier.

Le contenu du fichier est très réduit et ne reprend que les premiers éléments du fichier créé plus haut :

CREATE ROLE patron;
…
CREATE ROLE testperf;
…

Sauvegarde logique de tables

Sauvegarder la table pgbench_accounts dans le fichier ~postgres/backups/table_pgbench_accounts.sql au format plain text. Que contient ce fichier ?

$ pg_dump -t pgbench_accounts pgbench > ~postgres/backups/table_pgbench_accounts.sql

Le contenu se consulte avec :

less  ~postgres/backups/table_pgbench_accounts.sql

On y trouvera entre autre les ordres de création :

CREATE TABLE public.pgbench_accounts (
    aid integer NOT NULL,
    bid integer,
    abalance integer,
    filler character(84)
)
WITH (fillfactor='100');

l’affectation du propriétaire :

ALTER TABLE public.pgbench_accounts OWNER TO testperf;

les données :

COPY public.pgbench_accounts (aid, bid, abalance, filler) FROM stdin;
35      1       0
38      1       -11388
18      1       7416
7       1       -1124
...

Tout à la fin, les contraintes :

ALTER TABLE ONLY public.pgbench_accounts
    ADD CONSTRAINT pgbench_accounts_pkey PRIMARY KEY (aid);

ALTER TABLE ONLY public.pgbench_accounts
    ADD CONSTRAINT pgbench_accounts_bid_fkey FOREIGN KEY (bid)
    REFERENCES public.pgbench_branches(bid);

Restaurations logiques

Restauration d’une base

Que se passe-t-il si l’on exécute ceci ?
pg_restore ~postgres/backups/base_pgbench.dump -f -

La sortie affiche les ordres qui seront envoyés lors de la restauration. C’est très pratique pour consulter le contenu d’une sauvegarde compressée avant de l’exécuter.

À partir de la version 12, pg_restore exige d’avoir soit un fichier (-f) soit une base (-d) en destination. -f - envoie le résultat sur la sortie standard. Pour envoyer vers un fichier, demander -f dump.sql, et l’on obtiendra le SQL contenu dans la sauvegarde.

Pour une simple consultation du contenu :

$ pg_restore ~postgres/backups/base_pgbench.dump -f - |less

Créer une nouvelle base pgbench2 appartenant au rôle testperf.

En tant que postgres :

$ createdb --owner testperf pgbench2

Ajuster .pgpass et pg_hba.conf pour que testperf puisse se connecter à toute base par son mot de passe.

La connexion se fait par exemple en ajoutant le mot de passe dans le .pgpass si ce n’est déjà fait :

localhost:5432:*:testperf:860e74ea6eba6fdee4574c54aadf4f98

ainsi que ceci en tête du pg_hba.conf (ne pas oublier de recharger la configuration) :

local   all             testperf                                scram-sha-256

En tant qu’utilisateur postgres :

$ psql -U testperf -d pgbench2 -c "SELECT 'test de connexion' "

Restaurer le contenu de la base de donnée pgbench dans pgbench2 en utilisant le fichier de sauvegarde base_pgbench.dump. Toutes les tables sont-elles restaurées à l’identique ?

$ pg_restore -v -U testperf -d pgbench2 ~postgres/backups/base_pgbench.dump

L’option -v est optionnelle. Elle permet d’avoir le détail suivant :

pg_restore: connecting to database for restore
pg_restore: creating TABLE "public.copie1"
pg_restore: [archiver (db)] Error while PROCESSING TOC:
pg_restore: [archiver (db)] Error from TOC entry 200;1259 18920
                            TABLE copie1 postgres
pg_restore: [archiver (db)] could not execute query:
    ERROR:  must be member of role "postgres"
    Command was: ALTER TABLE public.copie1 OWNER TO postgres;
…
pg_restore: creating TABLE "public.pgbench_accounts"
pg_restore: creating TABLE "public.pgbench_branches"
pg_restore: creating TABLE "public.pgbench_history"
pg_restore: creating TABLE "public.pgbench_tellers"
…
pg_restore: processing data for table "public.pgbench_history"
pg_restore: processing data for table "public.pgbench_tellers"
pg_restore: creating CONSTRAINT "public.pgbench_accounts pgbench_accounts_pkey"
pg_restore: creating FK CONSTRAINT "public.pgbench_accounts
                                    pgbench_accounts_bid_fkey"
…

Un simple \d+ sur les bases pgbench et pgbench2 montre deux différences :

la taille des tables n’est pas forcément la même (bien que les données soient identiques) car l’organisation sur le disque est plus compacte sur une base qui n’a pas de vécu ;
les propriétaires des tables copie* ne sont pas les mêmes : en effet, on voit ci-dessus que les ordres ALTER TABLE échouent : testperf n’a pas les droits suffisants pour changer le propriétaire des tables. L’option --no-owner permet d’éviter ces messages.

Puis renommer la base de données pgbench en pgbench_old et la base de données pgbench2 en pgbench.

En tant qu’utilisateur postgres connecté à la base de même nom :

postgres@postgres=# ALTER DATABASE pgbench RENAME TO pgbench_old;
postgres@postgres=# ALTER DATABASE pgbench2 RENAME TO pgbench;

Les ordres peuvent échouer si une connexion est toujours en cours à la base.

postgres@postgres=# \l
                                  List of databases
   Name    |  Owner   | Encoding |  Collate  |   Ctype   | Access privileges
-----------+----------+----------+-----------+-----------+---------------------
entreprise | patron   | UTF8     |en_GB.UTF-8|en_GB.UTF-8|
pgbench    | testperf | UTF8     |en_GB.UTF-8|en_GB.UTF-8|
pgbench_old| postgres | UTF8     |en_GB.UTF-8|en_GB.UTF-8|
postgres   | postgres | UTF8     |en_GB.UTF-8|en_GB.UTF-8|
template0  | postgres | UTF8     |en_GB.UTF-8|en_GB.UTF-8|=c/postgres         +
           |          |          |           |           |postgres=CTc/postgres
template1  | postgres | UTF8     |en_GB.UTF-8|en_GB.UTF-8|=c/postgres         +
           |          |          |           |           |postgres=CTc/postgres

Restauration d’une table

Dans la base pgbench, détruire la table pgbench_history.

$ psql -U testperf -d pgbench

testperf@pgbench=> \d pgbench_history
                         Table « public.pgbench_history »
 Colonne |            Type             | Collationnement | NULL-able | Par défaut
---------+-----------------------------+-----------------+-----------+------------
 tid     | integer                     |                 |           |
 bid     | integer                     |                 |           |
 aid     | integer                     |                 |           |
 delta   | integer                     |                 |           |
 mtime   | timestamp without time zone |                 |           |
 filler  | character(22)               |                 |           |
Contraintes de clés étrangères :
    "pgbench_history_aid_fkey" FOREIGN KEY (aid) REFERENCES pgbench_accounts(aid)
    "pgbench_history_bid_fkey" FOREIGN KEY (bid) REFERENCES pgbench_branches(bid)
    "pgbench_history_tid_fkey" FOREIGN KEY (tid) REFERENCES pgbench_tellers(tid)

testperf@pgbench=> DROP TABLE pgbench_history ;
DROP TABLE

À partir de la sauvegarde de la base pgbench au format custom faite précédemment, restaurer uniquement la table pgbench_history dans la nouvelle base pgbench, avec pg_restore -t. La table est-elle complète ?

$ pg_restore -d pgbench -U testperf -t pgbench_history \
                                      ~postgres/backups/base_pgbench.dump

Les données sont bien là mais les contraintes n’ont pas été restaurées : en effet, pg_restore -t ne considère que les tables proprement dites.

postgres@pgbench=# \d pgbench_history
                         Table « public.pgbench_history »
 Colonne |            Type             | Collationnement | NULL-able | Par défaut
---------+-----------------------------+-----------------+-----------+------------
 tid     | integer                     |                 |           |
 bid     | integer                     |                 |           |
 aid     | integer                     |                 |           |
 delta   | integer                     |                 |           |
 mtime   | timestamp without time zone |                 |           |
 filler  | character(22)               |                 |           |

Rechercher les morceaux manquants dans la section post-data de la sauvegarde.

La manière la plus propre de récupérer une table depuis une sauvegarde est la technique avec -L décrite plus loin.

Une autre possibilité est d’avoir précédemment écrit un script de sauvegarde table à table comme ci-dessus. pg_dump -t, lui, sauvegarde les contraintes des tables.

Une autre possibilité est de retrouver les ordres manquants dans la sauvegarde. Ils sont dans la section post-data :

$ pg_restore --section=post-data  ~postgres/backups/base_pgbench.dump -f -

On a donc une version en SQL de la fin d’une sauvegarde, et on peut y piocher les trois ordres ALTER TABLE ... ADD CONSTRAINT ... concernant la table.

Migration de données

Dans une fenêtre, lancer une instance pgbench sur la base pgbench
/usr/pgsql-14/bin/pgbench -U testperf -T 600 pgbench

Cet ordre va générer de l’activité sur la base pendant la sauvegarde suivante.

Pour dupliquer la base pbench :

Créer une nouvelle base pgbench3 appartenant à testperf.

Avec pg_dump, copier les données de la base pgbench dans cette nouvelle base pgbench3 sans passer par un fichier de sauvegarde, avec un pipe.

$ createdb -O testperf  pgbench3
$ pg_dump -Fp  -U testperf pgbench | psql -U testperf -d pgbench3

Cet ordre ne doit pas générer d’erreur bien que les données soient modifiées pendant le backup. L’état des données restaurées sera celui au moment du début du pg_dump.

Le format custom est possible aussi, mais il utilise par défaut une compression ici inutile :

$ pg_dump -Fc -Z0  -U testperf pgbench | pg_restore -U testperf -d pgbench3

Sauvegarde et restauration partielle

Il faut restaurer dans une base pgbench4 tout le contenu de la sauvegarde de la base pgbench, sauf les données de la table pgbench_accounts ni les tables copie*. La définition de la table pgbench_accounts et toutes les contraintes s’y rapportant doivent être restaurées. Pour cela :

utiliser les options -l de pg_restore pour créer le fichier des objets à charger ;

adapter ce fichier en fonction des critères ci-dessus ;

utiliser ce fichier grâce à l’option -L de pg_restore.

On procède en deux étapes :

lister le contenu de l’archive dans un fichier :

$ pg_restore -l ~postgres/backups/base_pgbench.dump > /tmp/contenu_archive

dans /tmp/contenu_archive, supprimer ou commenter la ligne TABLE DATA de la table pgbench_accounts et tout ce qui peut concerner des tables copie* :

;200; 1259 18920 TABLE public copie1 postgres
;201; 1259 18923 TABLE public copie2 postgres
;202; 1259 18928 TABLE public copie3 postgres
...
;3712; 0 18920 TABLE DATA public copie1 postgres
;3713; 0 18923 TABLE DATA public copie2 postgres
;3714; 0 18928 TABLE DATA public copie3 postgres
;3710; 0 18873 TABLE DATA public pgbench_accounts testperf

Créer la base de données pgbench4 appartenant à testperf, puis restaurer en utilisant ce fichier :

$ createdb -O testperf  pgbench4
$ pg_restore -U testperf -d pgbench4 -L /tmp/contenu_archive \
                                        ~postgres/backups/base_pgbench.dump

S’il y a une contrainte vers la table pgbench_accounts, il est alors normal qu’elle échoue. Il y aura simplement un message d’erreur. Le plus propre aurait été de l’exclure d’entrée dans le fichier plus haut.

(Optionnel) Sauvegarde et restauration par parties avec modification

Effectuer une sauvegarde de pgbench_old, puis une restauration vers une nouvelle base test, lors de laquelle on ne rechargera que les tables pgbench_* en les renommant en test_*. Pour cela :

créer plusieurs fichiers (format plain) grâce aux options --section= de pg_dump ;

modifier les > fichiers obtenus ;

les charger ;

vérifier que les tables sont bien là avec les nouveaux noms.

On peut séparer la sauvegarde en 3 fichiers texte :

$ pg_dump -Fp -U testperf -d pgbench_old -t 'pgbench_*' --section=pre-data \
                                    -f ~postgres/backups/base_pgbench_old-1.sql
$ pg_dump -Fp -U testperf -d pgbench_old -t 'pgbench_*' --section=data \
                                    -f ~postgres/backups/base_pgbench_old-2.sql
$ pg_dump -Fp -U testperf -d pgbench_old -t 'pgbench_*' --section=post-data \
                                    -f ~postgres/backups/base_pgbench_old-3.sql

Le premier contient les déclarations d’objets. Supprimer les tables non voulues s’il y en a. Renommer les tables pgbench_* en test_*.

Procéder de même dans le troisième fichier, qui contient les contraintes et les index.

Le second contient les données elles-mêmes. Modifier les noms de table ici aussi. Heureusement le fichier est encore assez peu volumineux pour permettre une modification manuelle.

Noter que ces fichiers ne forment une sauvegarde cohérente que s’il n’y a pas eu de modification pendant leur création.

Restaurer les fichiers l’un après l’autre :

$ createdb -O testperf test

$ psql -U testperf -d test < ~postgres/backups/base_pgbench_old-1.sql
...
$ psql -U testperf -d test < ~postgres/backups/base_pgbench_old-2.sql
...
COPY 100000
COPY 1
COPY 38051
COPY 10

$ psql -U testperf -d test < ~postgres/backups/base_pgbench_old-3.sql
...
ALTER TABLE
ALTER TABLE
ALTER TABLE
ALTER TABLE
ALTER TABLE

Vérifier le résultat :

$ psql -d test -c '\d+'
                          List of relations
 Schema |     Name      | Type  |  Owner   |    Size    | Description
--------+---------------+-------+----------+------------+-------------
 public | test_accounts | table | testperf | 13 MB      |
 public | test_branches | table | testperf | 8192 bytes |
 public | test_history  | table | testperf | 1968 kB    |
 public | test_tellers  | table | testperf | 8192 bytes |

Recommencer avec une sauvegarde des données en format custom en scriptant les modifications à la volée.

Jusque là il n’y a pas une grande différence avec une restauration depuis un fichier de sauvegarde unique. Les sections sont plus intéressantes s’il y a plus de données et qu’il n’est pas réaliste de les stocker sur le disque dans un fichier texte. Le deuxième fichier sera donc au format custom ou tar :

$ pg_dump -Fc -U testperf -d pgbench_old -t 'pgbench_*' --section=data \
                                  -f ~postgres/backups/base_pgbench_old-2.dump

Pour le restaurer, il faudra modifier les ordres COPY à la volée en sortie de pg_restore, sortie qui est réinjectée ensuite dans la cible avec psql. Le script ressemble par exemple à ceci :

$ pg_restore ~postgres/backups/base_pgbench_old-2.dump -f - | \
    awk '/^COPY/ {gsub("COPY public.pgbench_", "COPY public.test_") ; print }
         ! /^COPY/ {print} ' | \
    psql -U testperf -d test

La technique est utilisable pour toute manipulation des données par script. Pour éviter tout fichier intermédiaire, on peut même appliquer la technique à la sortie d’un pg_dump -Fp --section=data.

(Optionnel) Sauvegardes d’objets isolés

On veut sauvegarder les tables toutes les tables pgbench_* dans des fichiers séparés :

Créer un script shell nommé sauvegarde_tables.sh

il utilisera psql pour lister les tables concernées depuis la vue pg_tables ou \d+, dans la base pgbench ;

pour simplifier la sortie : utiliser les options -A, -t, -F de psql ;

enfin, boucler sur ces tables pour lancer un pg_dump, au format plain text, sur chaque table, vers des fichiers nommés table_<nom_table>.sql.

En tant qu’utilisateur système postgres, créer le script avec un éditeur de texte comme vi :

$ vi ~postgres/backups/sauvegarde_tables.sh

Le script peut ressemble à ceci :

#!/bin/bash
set -xue
export PGDATABASE=pgbench
export PGUSER=postgres
export PGPORT=5432
export PGHOST=/var/run/postgresql
for t in $(psql -XAt -F'.' -c "SELECT schemaname, tablename
                              FROM pg_tables
                              WHERE schemaname = 'public'
                              AND tablename LIKE 'pgbench_%' " )
do
  pg_dump -t "$t" pgbench > ~postgres/backups/table_$t.sql
done

Les options de psql sont importantes pour avoir une sortie propre :

-X court-circuite un éventuel ~/.psqlrc, qui peut contenir beaucoup de choses pouvant polluer l’affichage ;
-c permet de fournir la commande SQL ;
-A simplifie l’affichate unaligned) ;
-t réduit l’affichage aux lignes (tuples) ;
-F permet de préciser un séparateur, ci-dessus le point entre les deux champs.

Une variante utilise \dt et analyse la sortie avec awk :

#!/bin/bash
set -xue  # pour débogage et arrêt immédiat en cas d'erreur
LIST_TABLES=$(psql -XAt -c '\dt public.pgbench_*' -d pgbench | \
              awk -F'|' '{print $2}')
for t in $LIST_TABLES ; do
  echo "Sauvegarde $t..."
  pg_dump -t $t pgbench > ~postgres/backups/table_${t}.sql
done

NB : En production, il faudra bien sûr une gestion d’erreur.

Enfin, il faut donner les droits d’exécution au script :

$ chmod +x ~postgres/backups/sauvegarde_tables.sh

Et on teste :

$ ~postgres/backups/sauvegarde_tables.sh

Quel est le problème de principe de ces sauvegardes séparées sur une base active ?

Ce genre de script possède un problème fondamental : les sauvegardes sont faites séparément et la cohérence entre les tables exportées n’est plus du tout garantie !

Cela peut réserver de très mauvaises surprises à la restauration. pg_dump pare à cela en utilisant une transaction en repeatable read.

Pour des exports d’objets isolés, il est donc conseillé d’utiliser plutôt un même ordre pg_dump avec plusieurs paramètres -t. Noter que pg_dump ne peut garantir l’intégrité des données par rapport aux objets non exportés de la base.

Supervision

Introduction

Deux types de supervision
- occasionnelle
- automatique
Superviser PostgreSQL et le système
Pour PostgreSQL, statistiques et traces

Politique de supervision
Supervision de PostgreSQL
Traces : configuration & analyses
Statistiques d’activité

Politique de supervision

Pour quoi ?
Pour qui ?
Quels critères ?
Quels outils

Objectifs de la supervision

Améliorer/mesurer les performances
Améliorer l’applicatif
Anticiper/prévenir les incidents
Réagir vite en cas de crash

Généralement, les administrateurs mettant en place la supervision veulent pouvoir anticiper les problèmes, qu’ils soient matériels, de performance, de qualité de service, etc.

Améliorer les performances du SGBD sans connaître les performances globales du système est très difficile. Si un utilisateur se plaint d’une perte de performance, pouvoir corroborer ses dires avec des informations provenant du système de supervision aide à s’assurer qu’il y a bien un problème de performances et peut fréquemment aider à résoudre ce problème. De plus, il est important de pouvoir mesurer les gains de performances.

Une supervision des traces de PostgreSQL permet aussi d’améliorer les applications qui utilisent une base de données. Toute requête en erreur est tracée dans les journaux applicatifs, ce qui permet de trouver rapidement les problèmes que les utilisateurs rencontrent.

Un suivi régulier de la volumétrie ou du nombre de connexions permet de prévoir les évolutions nécessaires du matériel ou de la configuration : achat de matériel, création d’index, amélioration de la configuration.

Prévenir les incidents peut se faire en ayant une sonde de supervision des erreurs disques par exemple. La supervision permet aussi d’anticiper les problèmes de configuration. Par exemple, surveiller le nombre de sessions ouvertes sur PostgreSQL permet de s’assurer que ce nombre n’approche pas trop du nombre maximum de sessions configuré avec le paramètre max_connections dans le fichier postgresql.conf.

Enfin, une bonne configuration de la supervision implique d’avoir configuré finement la gestion des traces de PostgreSQL. Avoir un bon niveau de trace (autrement dit : ni trop, ni pas assez) permet de réagir rapidement après un crash.

Acteurs concernés

Développeur
- correction et optimisation de requêtes
Administrateur de bases de données
- surveillance, performance
- mise à jour
Administrateur système
- surveillance, qualité de service

Il y a trois types d’acteurs concernés par la supervision.

Le développeur doit pouvoir visualiser l’activité de la base de données. Il peut ainsi comprendre l’impact du code applicatif sur la base. De plus, le développeur est intéressé par la qualité des requêtes que son code exécute. Donc des traces qui ramènent les requêtes en erreur et celles qui ne sont pas performantes sont essentielles pour ce profil.

L’administrateur de bases de données a besoin de surveiller les bases pour s’assurer de la qualité de service, pour garantir les performances et pour réagir rapidement en cas de problème. Il doit aussi faire les mises à jours mineures dès qu’elles sont disponibles.

Enfin, l’administrateur système doit s’assurer de la présence du service. Il doit aussi s’assurer que le service dispose des ressources nécessaires, en terme de processeur (donc de puissance de calcul), de mémoire et de disque (notamment pour la place disponible).

Exemples d’indicateurs - système d’exploitation

Charge CPU
Entrées/sorties disque
Espace disque
Sur-activité et non-activité du serveur
Temps de réponse
Outils Unix habituels :
- top, atop, free, df, vmstat, sar, iotop

Voici quelques exemples d’indicateurs intéressants à superviser pour la partie du système d’exploitation.

La charge CPU (processeur) est importante. Elle peut expliquer pourquoi des requêtes, auparavant rapides, deviennent lentes. Cependant, la suractivité comme la non-activité sont un problème. En fait, si le service est tombé, le serveur sera en sous-activité, ce qui est un excellent indice.

Les entrées/sorties disque permettent de montrer un souci au niveau du système disque. Par exemple, PostgreSQL peut écrire trop à cause d’une mauvaise configuration des journaux de transactions, ou des fichiers temporaires issus de requêtes lourdes ou mal écrites ; ou il peut lire trop de données par manque de cache en RAM, ou de requêtes mal écrites.

L’espace disque est essentiel à surveiller. PostgreSQL ne propose rien pour cela, il faut donc le faire au niveau système. L’espace disque peut poser problème s’il manque, surtout si cela concerne la partition des journaux de transactions.

Unix possède de nombreux outils pour surveiller les différents éléments du système. Les grands classiques sont top et ses innombrables clones comme atop pour le CPU, free pour la RAM, df pour l’espace disque, vmstat pour la mémoire virtuelle, iotop pour les entrées/sorties, ou sar (généraliste). Sous Windows, les premiers outils sont bien sûr le Gestionnaire des tâches, et Process Monitor des outils Sysinternals.

Il est conseillé d’avoir une requête étalon dont la durée d’exécution sera testée de temps à autre pour détecter les moments problématiques sur le serveur.

Exemples d’indicateurs - base de données

Nombre de connexions
Requêtes lentes et/ou fréquentes
Ratio d’utilisation du cache
Verrous
Volumétries
…

Supervision de PostgreSQL

Supervision occasionnelle
- sur incident…
Supervision automatique
- remonter des informations rapidement
- archiver, suivre les tendances

Informations internes

PostgreSQL propose :
- statistiques d’activité
- traces
…mais rien pour les historiser

PostgreSQL propose deux canaux d’informations : les statistiques d’activité (à ne pas confondre avec les statistiques sur les données, à destination de l’optimiseur de requêtes) et les traces applicatives (ou « logs »), souvent dans un fichier comme postgresql.log (le nom exact varie avec la distribution et l’installation).

PostgreSQL stocke un ensemble d’informations (métadonnées des schémas, informations sur les tables et les colonnes, données de suivi interne, etc.) dans des tables systèmes qui peuvent être consultées par les administrateurs. PostgreSQL fournit également des vues combinant des informations puisées dans différentes tables systèmes. Ces vues simplifient le suivi de l’activité de la base.

PostgreSQL est aussi capable de tracer un grand nombre d’informations qui peuvent être exploitées pour surveiller l’activité de la base de données.

Pour pouvoir mettre en place un système de supervision automatique, il est essentiel de s’assurer que les statistiques d’activité et les traces applicatives sont bien configurées et il faut aussi leur associer un outil permettant de sauvegarder les données, les alertes et de les historiser.

Outils externes

Pour conserver les informations
…et exécuter automatiquement des actions
- graphiques (Munin, Zabbix…)
- envoi d’alertes (Nagios, tail_n_mail)

check_pgactivity

Script de monitoring PostgreSQL pour Nagios
- nombreuses sondes spécifiques à PostgreSQL
- nombreuses métriques remontées
Développé au départ par Dalibo
- utilisable indépendamment
https://github.com/OPMDG/check_pgactivity

Le script de monitoring check_pgactivity permet d’intégrer la supervision de bases de données PostgreSQL dans un système de supervision piloté par Nagios (entre autres).

Au départ, Dalibo utilisait une sonde nommmée check_postgres et participait activement à son développement, avec même un commiter dans le projet. Cependant, rapidement, nous nous sommes aperçus que nous ne pouvions pas aller aussi loin que nous le souhaitions. C’est à ce moment que, dans le cadre de sa R&D, Dalibo a conçu check_pgactivity.

La plupart des sondes de check_postgres y ont été réimplémentées. Le script corrige certaines sondes existantes et en fournit de nouvelles répondant mieux aux besoins de notre supervision, avec notamment un nombre plus important de métriques de performances. Il renvoie directement des ratios par rapport à la valeur précédente plutôt que des valeurs fixes. Pour les besoins les plus simples, le script peut être utilisé de façon autonome, sans nécessité d’installer toute l’infrastructure d’un outil comme Nagios, Icinga ou Grafana.

La supervision d’un serveur PostgreSQL passe par la surveillance de sa disponibilité, des indicateurs sur son activité, l’identification des besoins de maintenance, et le suivi de la réplication le cas échéant. Ci-dessous figurent les sondes check_pgactivity à mettre en place sur ces différents aspects. Le site du projet contient toute la documentation de chaque sonde.

Disponibilité :

connection : réalise un test de connexion pour vérifier que le serveur est accessible ;
backends : compte le nombre de connexions au serveur comparé au paramètre max_connections ;
backends_status : permet d’obtenir des statistiques plus précises sur l’état des connexions clientes et d’être alerté lorsqu’un certain nombre de connexions clientes sont dans un état donné (waiting, idle in transaction…) ;
uptime : détecte un redémarrage du serveur ou du rechargement de la configuration.

Vacuum :

autovacuum : suit le fonctionnement de l’autovacuum et des tâches en cours (VACUUM, ANALYZE, FREEZE…) ;
table_bloat : vérifie le volume de données « mortes » et la fragmentation des tables ;
btree_bloat : vérifie le volume de données « mortes » et la fragmentation des index - par rapport à check_postgres, le calcul est séparé entre tables et index ;
last_analyze : vérifie si le dernier analyze (relevé des statistiques relatives aux calculs des plans d’exécution) est trop ancien ;
last_vacuum : vérifie si le dernier vacuum (relevé des espaces réutilisables dans les tables) est trop ancien.

Activité :

locks : permet d’obtenir des statistiques plus détaillées sur les verrous obtenus et tient notamment compte des spécificités des predicate locks du niveau d’isolation SERIALIZABLE ;
wal_files : compte le nombre de segments du journal de transaction présents dans le répertoire pg_wal ;
longest_query : permet d’être alerté si une requête est en cours d’exécution depuis plus d’un certain temps ;
oldest_xact : permet d’être alerté si une transaction est ouverte depuis un certain temps sans être utilisée ;
oldest_2pc : calcule l’âge de la plus ancienne transaction préparée (two-phase commit transaction) ;
oldest_xmin : repère la plus ancienne transaction de chaque base, et ce à quoi elle est liée (requête, slot…) ;
bgwriter : permet de collecter des données de performance des différents processus d’écritures de PostgreSQL ;
hit_ratio : calcule le hit ratio (utilisation du cache de PostgreSQL) ;
commit_ratio : calcule la proportion de COMMIT et ROLLBACK ;
checksum_errors : détecte l’apparition d’erreurs de sommes de contrôle (à partir de PostgreSQL 12) ;
database_size : suit la volumétrie des bases et leurs variations ;
max_freeze_age : calcule l’âge des plus vieilles lignes stockées dans chaque base pour suivre le bon passage des VACUUM FREEZE ;
stat_snapshot_age : calcule l’âge des statistiques d’activité pour repérer un blocage du collecteur ;
temp_files : suivi des fichiers temporaires.

Configuration :

configuration : permet de vérifier que les principaux paramètres mémoire n’ont pas leur valeur par défaut ;
minor_version : détecte les instances n’ayant pas la dernière version mineure ;
settings : repère un changement des paramètres ;
invalid_indexes : repérer tout index invalide ;
pgdata_permission : vérifie les droits sur PGDATA pour éviter un blocage au redémarrage ;
table_unlogged : remonte le nombre de tables unlogged ;
extensions_versions : détecte les extensions à mettre à jour.

Réplication & archivage :

archiver : compte le nombre de segments du journal de transaction en attente d’archivage ;
archive_folder : vérifie qu’il n’y a pas de journal manquant dans les archives de sauvegarde PITR ;
hot_standby_delta : calcule le délai de réplication entre un serveur primaire et un serveur secondaire ;
is_master / is_hot_standby : vérifie que l’instance est bien démarrée en lecture/écriture, ou une instance secondaire ;
is_replay_paused : vérifie si la réplication est en pause ;
replication_slots : calcule la volumétrie conservée pour chaque slot de réplication.

Sauvegarde physique et logique :

backup_label_age : calcule l’âge du fichier backup_label (sauvegardes PITR exclusives) ;
pg_dump_backup : contrôle l’âge et la variation de taille des sauvegardes logiques.

check_postgres

Script de monitoring PostgreSQL pour Nagios ou MRTG
Quelques autres sondes
https://bucardo.org/wiki/Check_postgres

Traces

Configuration
- traces peu fournies par défaut
Récupération
- des problèmes importants
- des requêtes lentes/fréquentes
Outils externes de classement

La première information que fournit PostgreSQL sur son activité sort dans les traces. Chaque requête en erreur génère une trace indiquant la requête erronée et l’erreur. Chaque problème de lecture ou d’écriture de fichier génère une trace. En fait, tout problème détecté par PostgreSQL fait l’objet d’un message dans les traces. PostgreSQL peut aussi y envoyer d’autres messages suivant certains événements, comme les connexions, l’activité de processus système en tâche de fond, etc.

Nous allons donc aborder la configuration des traces (où tracer, quoi tracer, quel niveau d’informations). Nous verrons au passage nombre d’informations intéressantes à récupérer. Enfin, nous verrons quelques outils permettant de traiter automatiquement les fichiers de trace.

Configuration des traces : principes

Où tracer ?
Quel niveau de traces ?
Tracer les requêtes
- durée, fichiers temporaires…
Tracer certains comportements
- erreurs

Il est essentiel de bien configurer PostgreSQL pour que les traces ne soient pas à la fois trop lourdes (pour ne pas être submergé par les informations) et incomplètes (il manque des informations). Un bon dosage du niveau des traces est important. Savoir où envoyer les traces est tout aussi important.

Suivant la configuration réalisée, les journaux applicatifs peuvent contenir quantité d’informations importantes. La plus fréquemment recherchée est la durée d’exécution des requêtes. L’intérêt principal est de récupérer les requêtes les plus lentes. L’autre information importante concerne les messages d’erreur, de niveau PANIC en premier lieu. Ces messages indiquent un état anormal du serveur qui s’est soldé par un arrêt brutal. Ce genre de problème est anormal et doit être surveillé.

Événements exceptionnels tracés

Crash de PostgreSQL :

PANIC:  could not write to file "pg_wal/xlogtemp.9109":
        No space left on device

Rechargement de la configuration :

LOG:  received SIGHUP, reloading configuration files

Envoi immédiat d’une alerte
Outil : tail_n_mail

Les messages PANIC sont très importants. Généralement, vous ne les verrez pas au moment où ils se produisent. Un crash va survenir et vous allez chercher à comprendre ce qui s’est passé. Il est possible à ce moment-là que vous trouviez dans les traces des messages PANIC, comme celui-ci :

PANIC:  could not write to file "pg_wal/xlogtemp.9109":
        No space left on device

Là, le problème est très simple : PostgreSQL n’arrive pas à créer un journal de transactions à cause d’un manque d’espace sur le disque. Du coup, le système ne peut plus fonctionner, il panique et s’arrête.

Un outil comme tail_n_mail peut aider à détecter automatiquement ce genre de problème et à envoyer un mail à la personne d’astreinte. Il n’est d’ailleurs pas si rare que PostgreSQL, après un problème grave, redémarre si vite qu’il n’y a aucune conséquence visible sérieuse, et que ce genre de détection automatique soit le seul symptôme d’un problème.

Un autre événement à suivre est le changement de la configuration du serveur, et surtout la valeur des paramètres modifiés. PostgreSQL envoie un message niveau LOG lorsque la configuration est relue. Il indique aussi les nouvelles valeurs des paramètres, ainsi que les paramètres modifiés qu’il n’a pas pu prendre en compte (cela peut arriver pour tous les paramètres exigeant un redémarrage du serveur).

Là-aussi, tail_n_mail est l’outil adapté pour être prévenu dès que la configuration du serveur est relue.

Où tracer ?

Gestion des traces —

Configuration de la destination des traces

log_destination :
- stderr / csvlog / jsonlog (v15)
- syslog / eventlog
logging_collector : géré par PostgreSQL (Red Hat)
- log_directory, log_filename, log_file_mode
- log_rotation_age, log_rotation_size, log_truncate_on_rotation
Sinon : si off, penser à logrotate (Debian)
syslog (Unix)
- syslog_facility, syslog_ident
- syslog_sequence_numbers, syslog_split_messages
eventlog (Windows) : event_source

PostgreSQL peut envoyer les traces sur plusieurs destinations selon la valeur de log_destination :

stderr, csvlog et jsonlog

stderr (valeur par défaut, y compris sur Debian & Red Hat), csvlog et jsonlog, disponibles sur toutes les plateformes, correspondent à la sortie des erreurs.

La différence entre les trois réside dans le format des traces (respectivement texte simple ou CSV ou JSON). La sortie JSON n’existe que depuis la version 15 mais il est à noter qu’il existe une extension jsonlog, par Michaël Paquier, qui offre en plus le format JSON pour les versions antérieures.

Les paramètres suivants sont spécifiques à stderr, csvlog et jsonlog.

logging_collector indique ensuite si PostgreSQL doit s’occuper lui-même de la gestion des fichiers de logs.

S’il est à on (défaut sous Red Hat/CentOS/Rocky Linux) :

log_directory désigne l’emplacement des journaux applicatifs. Par défaut, il est dans le répertoire de l’instance (sous-répertoire log, ou pg_log jusqu’en version 9.6 comprise) ;
log_filename indique le nom des fichiers. Sa valeur varie suivant la distribution :
- postgresql-%Y-%m-%d_%H%M%S.log est le défaut des versions compilées (avec rotation quotidienne) ;
- postgresql-%a.log est le défaut sur Red Hat/CentOS/Rocky Linux : on obtient une rotation quotidienne sur une semaine ( postgresql-Mon.log, postgresql-Tue.log, etc.) ;
log_file_mode précise les droits sur les fichiers (0600 par défaut, les réservant à l’utilisateur sous lequel l’instance tourne). Une rotation est configurable suivant la taille (log_rotation_size) et la durée de vie (log_rotation_age, souvent 1d, à garder en cohérence avec log_filename) ;
log_truncate_on_rotation à on entraîne l’effacement de tout fichier dont le nom serait réutilisé, ce qui est en général une bonne idée si les mêmes noms de fichiers sont réutilisés.

Par contre, sous Debian, logging_collector est par défaut à off, les paramètres ci-dessus sont ignorés et la gestion des logs est gérée par le système d’exploitation :

les traces vont dans /var/log/postgresql/, donc hors du PGDATA ;
elles sont nommées en fonction de l’instance, de son nom et du nom fourni lors de la création avec l’outil pg_ctlcluster (donc pour l’instance installée par défaut, en version 14, le fichier sera postgresql-14-main.log), sauf à modifier le pg_ctl.conf de l’instance ;
la rotation des fichiers est gérée par logrotate (comme les autres fichiers de log), et paramétrée dans /etc/logrotate.d/postgresql-common avec par défaut une rotation sur 10 jours.

Une instance compilée n’utilise pas non plus le logging collector.

syslog

syslog fonctionne uniquement sur un serveur Unix et est intéressant pour centraliser la configuration des traces.

Dans cette configuration, il reste à définir le niveau avec syslog_facility, et l’identification du programme avec syslog_ident. Les valeurs par défaut de ces deux paramètres sont généralement bonnes. Il est intéressant de modifier ces valeurs surtout si plusieurs instances de PostgreSQL sont installées sur le même serveur car cela permet de différencier leur traces.

syslog_sequence_numbers préfixe chaque message d’un numéro de séquence incrémenté automatiquement, pour éviter le message --- last message repeated N times ---, utilisé par un grand nombre d’implémentations de syslog. Ce comportement est activé par défaut. Quant à syslog_split_messages, s’il est activé, les messages envoyés à syslog sont divisés par lignes, elles-mêmes divisées pour tenir sur 1024 octets. Attention à ce que syslog soit configuré pour accepter des débits élevés quand on tient à tout tracer.

eventlog

eventlog est disponible uniquement sur Windows et alimente le journal des événements. Pour identifier les messages de PostgreSQL, il faut aussi renseigner event_source, qui par défaut est à « PostgreSQL ».

Niveau des traces

log_min_messages
- défaut : panic / fatal / log / error / warning
log_min_error_statement
- défaut : error (ou warning)
log_error_verbosity
- default / terse / verbose

log_min_messages est le paramètre à configurer pour avoir plus ou moins de traces. Par défaut, PostgreSQL enregistre tous les messages de niveau panic, fatal, log, error et warning. Cela peut sembler beaucoup mais, dans les faits, c’est assez discret. Cependant, il est possible de descendre le niveau ou de l’augmenter.

log_min_error_statement indique à partir de quel niveau la requête est elle-aussi tracée. Par défaut, la requête n’est tracée que si une erreur est détectée. Généralement, ce paramètre n’est pas modifié, sauf dans un cas précis. Les messages d’avertissement (niveau warning) n’indiquent pas la requête qui a généré l’affichage du message. Cela est assez important, notamment dans le cadre de l’utilisation d’antislash dans les chaînes de caractères. On verra donc parfois un abaissement au niveau warning pour cette raison.

log_error_verbosity vaut default, qui convient généralement. Si une requête est tracée, plusieurs lignes peuvent apparaître, chacune de niveau DETAIL, HINT, QUERY ou CONTEXT. La valeur terse les masque. À l’inverse, verbose rajoute encore d’autres informations sur le code source d’origine.

Tracer les requêtes et leur durée

Toutes les requêtes :
- log_min_duration_statement (ex : 1s)
- ou log_statement + log_duration
Extrait aléatoire :
- log_transaction_sample_rate
- log_statement_sample_rate + log_min_duration_sample

Pour répérer les problèmes de performances, il est intéressant de pouvoir tracer les requêtes et leur durée d’exécution. PostgreSQL propose deux solutions à cela.

log_statement & log_duration :

La première solution disponible concerne les paramètres log_statement et log_duration. Le premier permet de tracer toute requête exécutée si la requête correspond au filtre indiqué par le paramètre :

none : aucune requête n’est tracée ;
ddl : seules les requêtes DDL (autrement dit de changement de structure) sont tracées ;
mod : seules les requêtes de changement de structure et de données sont tracées ;
all : toutes les requêtes sont tracées.

Le paramètre log_duration est un simple booléen. S’il vaut true ou on, chaque requête exécutée envoie en plus un message dans les traces indiquant la durée d’exécution de la requête. Évidemment, il vaut mieux alors configurer log_statement à all, ou il sera impossible de dire à quelles requêtes les temps correspondent.

Donc pour tracer toutes les requêtes et leur durée d’exécution, une solution serait de réaliser la configuration suivante :

log_statement = 'all'
log_duration = on

Une requête générera deux entrées dans les traces, de cette façon :

2019-01-28 15:43:27.993 CET [25575] LOG:  statement: SELECT * FROM pg_stat_activity;
2019-01-28 15:43:27.999 CET [25575] LOG:  duration: 7.093 ms

log_min_duration_statement :

Il est préférable de désactiver ces deux paramètres et de préférer log_min_duration_statement. Son but est d’abord de cibler les requêtes lentes, par exemple celles qui prennent plus de deux secondes à s’exécuter :

log_min_duration_statement = '2s'

La requête et la durée d’exécution seront alors tracées dans le même message :

2019-01-28 15:49:56.193 CET [32067] LOG:
  duration: 2906.270 ms
  statement: insert into t1 select i, i from generate_series(1, 200000) as i;

En plus de la trace par log_min_duration_statement, rien n’interdit de tracer des requêtes sensibles, notamment le DDL :

log_statement = 'ddl'

Échantillonnage :

Quelle que soit la méthode, tracer toutes les requêtes peut poser problème pour de simples raisons de volumétrie du fichier de traces. Même s’il est possible de configurer finement la durée à partir de laquelle une requête est tracée, il faut bien comprendre que plus la durée minimale est importante, plus la vision des performances est partielle. Passeront ainsi « sous le radar » des requêtes relativement rapides mais très nombreuses qui, ensemble, peuvent représenter l’essentiel de la charge.

Cela étant dit, laisser 0 en permanence n’est pas recommandé. Il est préférable de configurer ce paramètre à une valeur plus importante en temps normal pour détecter seulement les requêtes longues et, lorsqu’un audit de la plateforme est nécessaire, passer temporairement ce paramètre à une valeur très basse (0 étant le mieux).

Une nouvelle fonctionnalité a donc été ajoutée : tracer une certaine proportion des requêtes ou des transactions.

log_transaction_sample_rate, à partir de PostgreSQL 12, indique une proportion de transactions à tracer. Par exemple, en le configurant à 0.01, toutes les requêtes d’un centième des transactions, choisies au hasard, seront tracées.

De manière similaire, à partir de PostgreSQL 13, log_statement_sample_rate indique la proportion de requêtes à tracer, parmi celles durant plus d’une certaine durée, à indiquer dans log_min_duration_sample :

log_min_duration_sample = '10ms'
log_statement_sample_rate = 0.01

Évidemment, une requête dépassant la durée de log_min_duration_statement sera toujours tracée.

Configuration : tracer certains comportements

log_connections, log_disconnections
log_autovacuum_min_duration
log_checkpoints
log_lock_waits (mini 1s)
log_recovery_conflict_waits (v14+)

En dehors des erreurs et des durées des requêtes, il est aussi possible de tracer certaines activités ou comportements. Le paramétrage par défaut est peu bavard, et il est généralement conseillé d’activer tous les paramètres qui suivent.

log_connections et son pendant log_disconnections, à on, permettent de suivre qui se (dé)connecte, depuis où, et durant combien de temps :

2019-01-28 13:34:32 CEST LOG:  connection received: host=[local]
2019-01-28 13:34:32 CEST LOG:  connection authorized: user=u1 database=b1
…
2016-09-01 13:34:35 CEST LOG:  disconnection: session time: 0:01:04.634
                               user=u1 database=b1 host=[local]

Il est possible de récupérer cette durée de session pour calculer leur durée moyenne. Cette information est importante pour savoir si un outil de pooling de connexions a un intérêt.

log_autovacuum_min_duration équivaut à log_min_duration_statement, mais pour l’autovacuum. Le but est de tracer son activité, au-delà d’une certaine durée, de vérifier qu’il passe suffisamment fréquemment et rapidement.

log_checkpoints à on ajoute un message dans les traces pour indiquer qu’un checkpoint commence ou se termine, auquel cas s’ajoutent des statistiques :

2019-01-28 13:34:17 CEST LOG: checkpoint starting: xlog
2019-01-28 13:34:20 CEST LOG: checkpoint complete:
  wrote 13115 buffers (80.0%);
  0 WAL file(s) added, 0 removed, 0 recycled;
  write=3.007 s, sync=0.324 s, total=3.400 s;
  sync files=16, longest=0.285 s, average=0.020 s;
  distance=404207 kB, estimate=404207 kB

Le message indique donc en plus le nombre de blocs écrits sur disque, le nombre de journaux de transactions ajoutés, supprimés et recyclés. Il est rare que des journaux soient ajoutés, ils sont plutôt recyclés. Des journaux sont supprimés quand il y a eu une très grosse activité qui a généré plus de journaux que d’habitude. Les statistiques incluent aussi la durée des écritures, de la synchronisation sur disque, la durée totale, etc. Le plus important est de pouvoir vérifier que l’écriture des checkpoints est bien régulière (essentiellement périodique).

log_lock_waits à on permet de tracer les attentes de verrous (par exemple, un UPDATE bloqué par un autre UPDATE, un SELECT bloqué par TRUNCATE ou un VACUUM FULL, etc…) Lorsque l’attente dépasse la durée indiquée par le paramètre deadlock_timeout (1 seconde par défaut), un message est enregistré, comme dans cet exemple :

2019-01-28 13:38:40 CEST LOG:  process 15976 still waiting for
                               AccessExclusiveLock on relation 26160 of
                               database 16384 after 1000.123 ms
2019-01-28 13:38:40 CEST STATEMENT:  DROP TABLE t1;

Ici, un DROP TABLE attend depuis 1 seconde de pouvoir poser un verrou exclusif sur une relation.

Plus ce type de message apparaît dans les traces, plus des contentions ont lieu sur certains objets, ce qui peut diminuer fortement les performances. Ces messages peuvent permettre d’analyser la cause première d’une accumulation de verrous, à condition que les requêtes soient tracées.

En version 14 apparaît le paramètre log_recovery_conflict_waits. Ce dernier, une fois activé, permet de tracer toute attente due à un conflit de réplication. Il n’est donc valable et pris en compte que sur un serveur secondaire.

Repérer les fichiers temporaires

Exemple :

LOG:  temporary file: path "base/pgsql_tmp/pgsql_tmp9894.0",
      size 26927104

log_temp_files à activer !
Alerte : problème potentiel de performances

Quand PostgreSQL ne peut effectuer un tri en mémoire, il le fait sur disque dans un fichier temporaire, ce qui est beaucoup plus lent qu’en mémoire, même avec un SSD. Typiquement, cela concerne le tri de données et le hachage, quand la valeur du paramètre work_mem ne permet pas de tout faire en mémoire. Cela ne sera pas forcément gênant pour une grosse requête ponctuelle, mais, répétés, ces fichiers peuvent avoir un impact sur la performance du système. Ils sont parfois inévitables quand on brasse beaucoup de données.

Être averti lors de la création de ce type de fichiers peut être intéressant, mais ils sont parfois trop fréquents pour que ce soit réaliste. Il est préférable de faire analyser après coup un fichier de traces pour savoir combien de fichiers temporaires ont été créés, et de quelles tailles. Cela peut mener à vérifier les requêtes exécutées, les optimiser, vérifier la configuration, réviser la valeur de work_mem…

Le paramètre log_temp_files à 0 permet de tracer toutes les créations de fichiers temporaires, comme ici :

2019-01-28 13:41:11 CEST LOG:  temporary file: path
                               "base/pgsql_tmp/pgsql_tmp15617.1",
                               size 59645952

Pour le même tri, il peut y avoir de nombreux fichiers temporaires. De plus, la requête est aussi tracée, et si elle est longue et fréquente, le volume de traces peut être conséquent.

Configuration : divers

log_line_prefix
- Conseillé : %t [%p]: [%l-1] user=%u,db=%d,app=%a,client=%h
lc_messages = C
log_timezone = 'Europe/Paris'

Le paramètre log_line_prefix permet d’ajouter un préfixe à une trace. Le défaut ('%m [%p] ', soit horodatage et numéro de processus), est insuffisant :

2021-02-05 14:12:12.343 UTC [2917] LOG:  duration: 3.276 ms
                            statement: SELECT count(*) FROM pgbench_branches ;

Il est conseillé de rajouter le nom de l’application cliente, le nom de l’utilisateur, le nom de la base, etc. Une valeur habituellement conseillée pour pgBadger, pour une sortie vers stderr, est :

log_line_prefix = '%t [%p]: user=%u,db=%d,app=%a,client=%h '

ce qui nous donnera ce genre de traces :

2021-02-05 14:30:01 UTC [3006]: user=durand,db=bench,app=test,client=[local]
    LOG:  duration: 0.184 ms  statement: SELECT count(*) FROM pgbench_branches ;

Pour une sortie vers syslog, l’horodatage est inutile :

log_line_prefix = 'user=%u,db=%d,app=%a,client=%h '

Par défaut, les traces sont enregistrées dans la locale par défaut du serveur. Des traces en français peuvent présenter certains intérêts pour des débutants, mais ont plusieurs gros inconvénients : un moteur de recherche renverra beaucoup moins de résultats avec des traces en français qu’en anglais, et les outils d’analyse automatique des traces se basent principalement sur des traces en anglais. Donc, il vaut mieux préciser systématiquement :

lc_messages = 'C'

Quant à log_timezone, il permet de choisir le fuseau horaire pour l’horodatage des traces. C’est inestimable quand on administre différents serveurs dispersés sur la planète.

log_timezone = 'UTC'

log_timezone = 'Europe/Paris'

Outils d’analyse des traces

Beaucoup d’outils existent
- en temps réel / rétro-analyse
- généralistes / spécifiques PostgreSQL
Exemples :
- pgBadger
- logwatch
- tail_n_mail

Il existe de nombreux programmes qui analysent les traces. On peut distinguer deux catégories :

ceux qui le font en temps réel ;
ceux qui le font après coup (de la rétro-analyse en fait).

Mais également :

ceux généralistes, connaissant plus ou moins bien beaucoup d’outils et logiciels ;
ceux dédiés à PostgreSQL.

L’analyse en temps réel des traces permet de réagir rapidement à certains messages. Par exemple, il est important d’avoir une réaction rapide à l’archivage échoué d’un journal de transactions, ainsi qu’en cas de manque d’espace disque. Dans cette catégorie, il existe des outils généralistes comme logwatch, et des outils spécifiques pour PostgreSQL comme tail_n_mail.

L’analyse après coup permet une analyse plus fine, se terminant généralement par un rapport en HTML, parfois avec des graphes. Cette analyse plus fine nécessite des outils spécialisés. Il en a existé plusieurs qui ne sont plus maintenus. La référence dans le domaine est pgBadger.

pgBadger

Site officiel : https://pgbadger.darold.net/
Licence : PostgreSQL
Analyse des traces de durée d’exécution des requêtes
Analyse des traces du VACUUM, des connexions, des checkpoints
Compatible syslog, stderr, csvlog

pgBadger : exemple de rapport

Utiliser pgBadger

Script Perl
Traite les journaux applicatifs
Recherche des informations
- sur les requêtes (normalisées) et leur durée d’exécution
- sur les connexions et sessions
- sur les checkpoints
- sur l’autovacuum
- sur les verrous
- etc.
Génération d’un rapport HTML très détaillé

Configurer PostgreSQL pour pgBadger

Minimum :
- log_destination
- log_line_prefix
- lc_messages=C
Base :
- log_connections, log_disconnections
- log_checkpoints
- log_lock_waits
- log_temp_files
- log_autovacuum_min_duration
Pour un audit :
- log_min_duration_statement = 0 (attention !)

pgBadger a besoin d’un minimum d’informations dans les traces : timestamp (%t), pid (%p) et numéro de ligne dans la session (%l). Il n’y a pas de conseil particulier sur la destination des traces (en dehors de eventlog que pgBadger ne sait pas traiter). De même, le préfixe des traces est laissé au choix de l’utilisateur. Dans certains cas, il faudra le préciser à pgBadger avec l’option --prefix (par exemple si la valeur de log_line_prefix a changé entre le début et la fin du fichier). Une configuration courante et vraiment informative est par exemple :

log_line_prefix = '%t [%p]: db=%d,user=%u,app=%a,client=%h '

Noter que même sans cela, pgBadger essaie de récupérer les informations sur les adresses IP, les utilisateurs connectés, les bases de données à partir des traces sur les connexions. Ajouter le joker %e (code SQLState) permet d’obtenir un tableau sur les erreurs.

La langue des traces doit être l’anglais (lc_messages à C), ce qui de toute manière est la valeur conseillée.

Pour tracer les requêtes, il est préférable de passer par log_min_duration_statement plutôt que log_statement et log_duration : pgBadger fera plus facilement l’association entre chaque requête et sa durée :

log_min_duration_statement = 0
log_statement = none
log_duration = off

Comme déjà dit plus haut, log_min_duration_statement = 0 peut générer un énorme volume de traces et n’est souvent configuré ainsi que le temps d’un audit. Avec une valeur supérieure, pgBadger ne verra absolument pas les requêtes les plus rapides.

Il est aussi conseillé de tirer parti d’autres informations dans les traces :

log_checkpoints pour des statistiques sur les checkpoints ;
log_connections et log_disconnections pour des informations sur les connexions et déconnexions ;
log_lock_waits pour des statistiques sur les verrous en attente ;
log_temp_files pour des statistiques sur les fichiers temporaires ;
log_autovacuum_min_duration pour des statistiques sur l’activité de l’autovacuum.

Options de pgBadger

Génération :

pgbadger … -o rapport.html postgresql-Mon.log postgresql-Tue.log …

Très nombreuses options, dont :
- --outfile
- --prefix
- --begin / --end
- --dbname, --dbuser, --dbclient, --appname
- --jobs

Pour l’utilisation la plus simple, il suffit de fournir au script en paramètre les noms des différents fichiers de traces, éventuellement compressés, pour obtenir le rapport sur tous les événements qu’il y trouvera.

Il existe énormément d’options, et Gilles Darold en rajoute fréquemment. L’aide fournie sur le site web officiel les cite intégralement.

Parmi les plus utiles, --outfile permet d’indiquer le nom du rapport (par défaut out.html).

--prefix permet de préciser une valeur de log_line_prefix si la détection automatique échoue.

Le rapport peut être restreint à une tranche horaire précise avec --begin et --end (par exemple --begin '2019-04-01 16:00:00).

Pour mieux cibler le rapport, il est possible de restreindre l’analyse à un utilisateur (--dbuser), une base de données (--dbname), une machine cliente (--dbclient), ou une application (--appname, si elle définit bien application_name à la connexion).

--jobs permet de paralléliser la lecture des traces sur plusieurs processeurs. Attention, de très gros fichiers les satureront probablement plusieurs minutes.

pgBadger : exemple 1

Exemple pgBadger : statistiques globales

Au tout début du rapport, pgBadger donne des statistiques générales sur les fichiers de traces.

Dans les informations importantes se trouve le nombre de requêtes normalisées. En fait, des requêtes telles que :

SELECT * FROM utilisateurs WHERE id = 1;

SELECT * FROM utilisateurs WHERE id = 2;

sont différentes car elles ne vont pas récupérer la même fiche utilisateur. Cependant, en enlevant la partie constante, les requêtes sont identiques. La seule différence est la ligne récupérée mais pas la requête. pgBadger est capable de faire cette différence. Toute constante, qu’elle soit de type numérique, textuelle, horodatage ou booléenne, peut être supprimée de la requête. Dans l’exemple ci-dessus, pgBadger a comptabilisé environ 19 millions de requêtes, mais seulement 19 069 requêtes différentes après normalisation. Ceci est important dans le fait où nous n’allons pas devoir travailler sur plusieurs millions de requêtes mais « seulement » sur 19 000.

Autre information intéressante, la durée d’exécution totale des requêtes. Ici, nous avons 9 heures d’exécution de requêtes. Cependant, les traces ne couvrent que 11 h à 12 h, soit une heure. Cela indique que le serveur est assez sollicité. Il est fréquent que la durée d’exécution sérielle des requêtes soit plusieurs fois plus importantes que la durée des traces.

pgBadger : exemple 2

pgBadger : exemple 3

pgBadger : exemple 4

Exemple pgBadger : journaux de transaction

pgBadger : exemple 5

Exemple pgBadger 5 : requêtes consommatrices en temps

Le plus important est certainement l’onglet Top/Time consuming queries. Il liste les requêtes qui ont pris le plus de temps, que ce soit parce que les requêtes en question sont vraiment très lentes ou parce qu’elles sont exécutées un très grand nombre de fois.

Ci-dessus n’est affichée que la première requête de la liste. Le bouton Details permet d’afficher la courbe indiquant les heures d’occurrences et les durées.

Nous remarquons d’ailleurs dans cet exemple qu’avec la seule requête affichée, nous arrivons à un total de 2 h 43. Le premier exemple nous indique que l’exécution sérielle des requêtes aurait pris 9 heures. En ne travaillant que sur elle, nous travaillons en fait sur presque le tiers du temps total d’exécution des requêtes comprises dans les traces.

Les autres requêtes les plus consommatrices ne sont pas listées ici, mais il est peu probable que l’on ait à travailler sur les 19 000 requêtes normalisées. Il est fréquent que l’essentiel de la charge soit contenu dans les quelques premières requêtes du tableau. Ce sont évidemment les premières cibles pour une tentative d’optimisation : réécriture, modification du paramétrage, index dédiés…

logwatch

Outil externe écrit en Perl
- https://sourceforge.net/projects/logwatch/
- Licence MIT
À exécuter périodiquement
Analyse le contenu des journaux applicatifs
Envoie un mail s’il détecte certains motifs
Exemple :

/usr/sbin/logwatch --detail Med --service postgresql --range All

Surveiller ses journaux applicatifs (ou fichiers de trace) est une activité nécessaire mais bien souvent rébarbative. De nombreux programmes existent pour nous faciliter la tâche, mais le propre de ces programmes est d’être exhaustif. De plus, ils demandent une action de la part de l’administrateur, à savoir : penser à aller les regarder.

logwatch est une petite application permettant d’analyser les journaux de nombreux services et de produire un rapport synthétique. Le nombre de services connus est impressionnant et il est simple d’en ajouter de nouveaux. logwatch est le plus souvent intégré à votre distribution Linux. Depuis la version 7.4.2 il sait analyser les traces de PostgreSQL.

Après son installation, il se lancera tous les jours grâce au fichier /etc/cron.daily/00logwatch. Vous recevrez tous les jours par mail les rapports des événements importants détectés dans les fichiers de traces. Vous pouvez aussi le lancer manuellement ainsi :

/usr/sbin/logwatch --detail Low --service postgresql --range All

--range All indique que l’on veut un rapport sur tous les fichiers de traces existants. La valeur par défaut est Yesterday. Pour n’avoir un rapport que sur la journée, choisir Today.

Avec le niveau de détail minimal (--detail à Low), seuls les messages de type FATAL, PANIC et ERROR seront remontés. Avec la valeur Med, apparaîtront aussi les messages de type WARNING et HINTS.

Exemple de résultat :

 ################### Logwatch 7.3.6 (05/19/07) ####################
        Processing Initiated: Tue Dec 13 12:28:46 2011
        Date Range Processed: all
        Detail Level of Output: 5
        Type of Output/Format: stdout / text
        Logfiles for Host: devel
  ##################################################################
 --------------------- PostgreSQL Begin ------------------------
 Fatals:
 -------
 9 times:
 [2011-12-04 04:28:46 +/-9 day(s)]  password authentication failed for
                                    user "postgres"
 8 times:
 [2011-11-21 10:15:01 +/-11 day(s)]  terminating connection due to
                                     administrator command
 …
 Errors:
 -------
 7 times:
 [2011-11-14 12:20:44 +/-58 minute(s)]  relation "COUNTRIES" does not exist
 5 times:
 [2011-11-14 12:21:24 +/-59 minute(s)]  syntax error at or near
                                        "role_permission_view"
 …
 Warnings:
 ---------
 55 times:
 [2011-11-18 12:26:39 +/-6 day(s)]  terminating connection because of
                                    crash of another server process
 Hints:
 ------
 55 times:
 [2011-11-18 12:26:39 +/-6 day(s)]  In a moment you should be able to
                                    reconnect to the database and repeat
                                    you command.
 14 times:
 [2011-12-08 09:47:16 +/-19 day(s)]  No function matches the given name and
                                     argument types. You might need to add
                                     explicit type casts.
 ---------------------- PostgreSQL End -------------------------
 ###################### Logwatch End #########################

logwatch dispose de nombreuses options, et la page de manuel est certainement la meilleure documentation à l’heure actuelle.

tail_n_mail

Outil externe écrit en Perl
À exécuter périodiquement
Analyse le contenu des journaux applicatifs
Envoie un mail s’il détecte certains motifs

Configurer tail_n_mail

EMAIL: astreinte@dalibo.com
MAILSUBJECT: HOST Postgres fatal errors (FILE)
FILE: /var/log/postgresql-%Y-%m-%d.log
INCLUDE: PANIC:
INCLUDE: FATAL:
EXCLUDE: database ".+" does not exist
INCLUDE: temporary file
INCLUDE: reloading configuration files

tail_n_mail : exemple

Exemple:

[1] Between lines 123005 and 147976, occurs 39 times.
First:  Jan  1 00:00:01 rojogrande postgres[4306]
Last:   Jan  1 10:30:00 rojogrande postgres[16854]
Statement: user=root,db=rojogrande
        FATAL: password authentication failed for user "root"

Voici un exemple de mail envoyé:

Matches from /var/log/postgresql/postgresql-10-main.log: 42
Date: Fri Jan  1 10:34:00 2010
Host: pollo

[1] Between lines 123005 and 147976, occurs 39 times.
First:  Jan  1 00:00:01 rojogrande postgres[4306]
Last:   Jan  1 10:30:00 rojogrande postgres[16854]
Statement:  user=root,db=rojogrande FATAL:  password authentication failed
                                            for user "root"

[2] Between lines 147999 and 148213, occurs 2 times.
First:  Jan  1 10:31:01 rojogrande postgres[3561]
Last:   Jan  1 10:31:10 rojogrande postgres[15312]
Statement: FATAL  main: write to worker pipe failed -(9) Bad file descriptor

[3] (from line 152341)
PANIC:  could not locate a valid checkpoint record

Statistiques d’activité

Configuration
Liste des vues statistiques
Outils externes de classement

Statistiques d’activité - configuration 1

Tracer l’activité :
- track_activities = on
S’assurer que les requêtes ne sont pas tronquées :
- track_activity_query_size = 10000 ou +
Récupérer l’identifiant de requête
- compute_query_id = on

Il est important d’avoir des informations sur les sessions en cours d’exécution sur le serveur. Cela se fait grâce au paramètre track_activities. Il est à on par défaut. Ainsi, dans la vue pg_stat_activity qui liste les sessions, les colonnes xact_start, query_start, state_change, wait_event_type, wait_event, state et query sont renseignées.

bench=# SELECT * FROM pg_stat_activity
        WHERE backend_type = 'client backend' \gx

-[ RECORD 1 ]----+---------------------------------------
datid            | 16425
datname          | bench
pid              | 3006
leader_pid       |
usesysid         | 10
usename          | postgres
application_name | test
client_addr      |
client_hostname  |
client_port      | -1
backend_start    | 2021-02-05 14:29:42.833102+00
xact_start       | 2021-02-05 17:28:12.157115+00
query_start      | 2021-02-05 17:28:12.157115+00
state_change     | 2021-02-05 17:28:12.157117+00
wait_event_type  |
wait_event       |
state            | active
backend_xid      |
backend_xmin     | 186938
query_id         |
query            | select * from pg_stat_activity where backend_type = 'client backend'
backend_type     | client backend

Il est à noter que la requête indiquée dans la colonne query est tronquée à 1024 caractères par défaut. En pratique, cette limite est vite atteinte par de longues requêtes. Il est conseillé de l’augmenter à quelques kilooctets (paramètre track_activity_query_size).

Depuis la version 14, il est possible d’avoir en plus l’identifiant de la requête. Pour cela, il faut activer le paramètre compute_query_id.

Statistiques d’activité - configuration 2

track_counts = on
track_io_timing = on
track_functions = off / pl / all

Par défaut, le paramètre track_counts est à on. Le collecteur de statistiques est alors capable de récupérer des informations sur des nombres de lignes lues, insérées, mises à jour, supprimées, vivantes, mortes, etc., et de blocs lus dans le cache de PostgreSQL (hit) ou en dehors (read).

track_io_timing réalise un chronométrage des opérations de lecture et écriture disque. Il complète les champs blk_read_time et blk_write_time dans les tables pg_stat_database et pg_stat_statements (si cette extension est installée). Il ajoute des traces suite à un VACUUM ou un ANALYZE exécutés par le processus autovacuum Dans les plans d’exécutions (avec EXPLAIN (ANALYZE,BUFFERS)), il permet l’affichage du temps passé à lire hors du cache de PostgreSQL(sur disque ou dans le cache de l’OS) :

   I/O Timings: read=2.062

Avant d’activer track_io_timing sur une machine peu performante, vérifiez avec l’outil pg_test_timing que la quasi-totalité des appels dure moins d’une nanoseconde.

PostgreSQL sait aussi récupérer des statistiques sur les routines stockées. Il faut activer le paramètre track_functions qui a trois valeurs : off pour ne rien récupérer, pl pour récupérer les statistiques sur les procédures stockées en PL/* et all pour récupérer les statistiques des fonctions quelque soit leur langage (notamment celles en C). Les résultats (nombre et durée d’exécution) peuvent se suivre dans la vue pg_stat_user_functions.

Statistiques d’activité - configuration 3

stats_temp_directory (<v15)
- répertoire contenant les fichiers temporaires des statistiques
- copié vers pg_stat lors d’un arrêt propre
- à monter sur du tmpfs

Avant la version 15, il existe un processus collecteur de statistiques, qui fonctionne ainsi :

il est lancé au démarrage de PostgreSQL (il est d’ailleurs impossible de le désactiver complètement) ;
il collecte ses statistiques dans le répertoire ciblé par le paramètre stats_temp_directory ;
il met à jour les fichiers dès que les autres processus lui fournissent des statistiques ;
à l’arrêt de PostgreSQL, il recopie les fichiers du répertoire temporaire dans le répertoire $PGDATA/pg_stat.

L’intérêt de ce fonctionnement est de pouvoir copier le fichier de statistiques sur un disque très rapide (comme un disque SSD), voire dans de la mémoire montée en disque comme tmpfs (c’est d’ailleurs le défaut sur Debian).

À partir de la version 15, les statistiques sont stockés en mémoire partagée et il n’y a plus de collecteur.

Statistiques d’activité : perte

Les statistiques d’activité sont perdues en cas de crash ou restauration
- ANALYZE (voire VACUUM)

Informations intéressantes à récupérer

Sur :

l’activité
l’instance
les bases
les tables
les index
les fonctions

Nombre de connexions par base

SELECT datname, numbackends FROM pg_stat_database;
SELECT datname, count(*) FROM pg_stat_activity
  WHERE datname IS NOT NULL
  GROUP BY datname;

Il est souvent intéressant de connaître le nombre de personnes connectées. Cela permet notamment de s’assurer que la configuration du paramètre max_connections est suffisamment élevée pour ne pas voir des demandes de connexion être refusées.

Il est aussi intéressant de pouvoir dénombrer le nombre de connexions par bases. Cela permet d’avoir une idée de la charge sur chaque base. Une base ayant de plus en plus d’utilisateurs et souffrant de performances devra peut-être être placée seule sur un serveur.

Il est aussi possible d’avoir le nombre de connexions par :

utilisateur :

SELECT usename, count(*) FROM pg_stat_activity WHERE usename IS NOT NULL GROUP BY usename;

application cliente :

SELECT application_name, count(*) FROM pg_stat_activity GROUP BY application_name;

Le graphe affiché ci-dessus montre l’utilisation des connexions sur différentes bases. Les bases systèmes ne sont pas du tout utilisées. Seule la base utilisateur reçoit un grand nombre de connexions. Il y a même eu deux pics, un à environ 400 connexions et un autre à 450 connexions.

Taille des bases

SELECT datname, pg_database_size(oid) FROM pg_database;

Nombre de verrous

SELECT d.datname, count(*) FROM pg_locks l
JOIN pg_database d ON l.database=d.oid
GROUP BY d.datname ORDER BY d.datname;

Et un grand nombre d’autres informations

Ratio de lecture du cache (souvent appelé hit ratio)
Retard de réplication
Nombre de transactions par seconde

Outils

Beaucoup d’outils existent pour exploiter les statistiques :
- Munin, Nagios, Zabbix + sondes PG
Dédiés à PostgreSQL :
- pg_stat_statements : https://www.postgresql.org/docs/current/pgstatstatements.html
- PoWA : https://powa.readthedocs.io/

Il existe de nombreux outils utilisables avec les statistiques. Les plus connus sont Munin (sondes déjà intégrées), Nagios et Zabbix. Pour ces deux derniers, il est nécessaire d’ajouter des sondes comme check_postgres et check_pgactivity évoquées plus haut.

pg_stat_statements est un module contrib de PostgreSQL, donc non installé par défaut. Il collecte des statistiques sur toutes les requêtes exécutées. Son contenu est souvent extrêmement instructif. Pour plus de détails sur les métriques relevées, voir https://dali.bo/h2_html#pg_stat_statements, et pour l’installation et des exemples de requêtes, voir https://dali.bo/x2_html#pg_stat_statements, ou encore la documentation officielle.

PoWA (PostgreSQL Workload Analyzer) est un outil communautaire historisant les informations collectées par pg_stat_statements, et fournissant une interface graphique permettant d’observer en temps réel les requêtes normalisées les plus consommatrices d’une instance selon plusieurs critères.

munin

Scripts Perl
Sondes PostgreSQL incluses
Récupère les statistiques toutes les 5 min
Crée des pages HTML statiques et des fichiers PNG
- donc des graphes

Munin est à la base un outil de métrologie utilisé par les administrateurs systèmes. Il comprend un certain nombre de sondes capables de récupérer des informations telles que la charge système, l’utilisation de la mémoire et des interfaces réseau, l’espace libre d’un disque, etc. Des sondes lui ont été ajoutées pour pouvoir surveiller certains services comme Sendmail, Postfix, Apache, et même PostgreSQL.

Munin est composé de deux parties : les sondes et le générateur de rapports. Les sondes sont exécutées toutes les cinq minutes. Elles sont généralement écrites en Perl. Elles récupèrent les informations et les stockent dans des bases BerkeleyDB. Ensuite, le générateur de rapports lit les bases en question pour générer des graphes au format PNG. Des pages HTML sont créées pour faciliter l’accès aux graphes.

Munin est inclus dans les distributions habituelles.

Nagios

Outil GPL, sur https://www.nagios.org/
Nombreux concurrents et équivalents
Sondes dédiées à PostgreSQL : check_postgres et check_pgactivity

Outils - Zabbix

Outil GPL, sur https://www.zabbix.com/
Sonde check_postgres.pl
Template pg-monz
- https://pg-monz.github.io/pg_monz/index-en.html

Outils - pg_stat_statements

Module contrib de PostgreSQL
Récupère et stocke des statistiques d’exécution des requêtes
Les requêtes sont normalisées
Pas d’historisation

pg_stat_statements est une extension issue des « contrib » de PostgreSQL, donc livrée avec lui, mais non installée par défaut. Sa mise en place nécessite le préchargement de bibliothèques dans la mémoire partagée (paramètre shared_preload_libraries), et donc le redémarrage de l’instance.

Une fois installé et configuré, des mesures (nombre de blocs lus dans le cache, hors cache, …) sont collectées sur toutes les requêtes exécutées, et elles sont stockées avec les requêtes normalisées. Ces données sont ensuite exploitables en interrogeant la vue pg_stat_statements. À noter que ces statistiques sont cumulées sans être historisées, il est donc souvent difficile d’identifier quelle requête est la plus consommatrice à un instant donné, à moins de réinitialiser les statistiques.

Voir aussi la documentation officielle : https://docs.postgresql.fr/current/pgstatstatements.html

Outils - PoWA

Site officiel : https://github.com/powa-team
Licence : PostgreSQL
Surveillance de l’activité SQL
Captures des statistiques collectées par pg_stat_statements
- et d’autres extensions
Interface graphique : activité des requêtes en temps réel
Dépôt GitHub
- archiveur : https://github.com/powa-team/powa-archivist
- UI web : https://github.com/powa-team/powa-web

PoWA (PostgreSQL Workload Analyzer) est un outil communautaire, sous licence PostgreSQL.

Tout comme pour l’extension standard pg_stat_statements, sa mise en place nécessite la modification du paramètre shared_preload_libraries, et donc le redémarrage de l’instance. Il faut également créer une nouvelle base de données dans l’instance. Par ailleurs, PoWA repose sur les statistiques collectées par pg_stat_statements, celui-ci doit donc être également installé.

Une fois installé et configuré, l’outil va récupérer à intervalle régulier les statistiques collectées par pg_stat_statements, les stocker et les historiser.

Il tire aussi partie d’autres extensions comme HypoPG, pg_qualstats, pg_stat_kcache…

L’outil fournit également une interface graphique permettant d’exploiter ces données, et donc d’observer en temps réel l’activité de l’instance. Cette activité est présentée sous forme de graphiques interactifs et de tableaux permettant de trier selon divers critères (nombre d’exécution, blocs lus hors cache…) les différentes requêtes normalisées sur l’intervalle de temps sélectionné.

Conclusion

Un système est pérenne s’il est bien supervisé
Supervision automatique
- configuration des traces
- configuration des statistiques
- mise en place d’outils d’historisation

Questions

N’hésitez pas, c’est le moment !

Quiz

https://dali.bo/h1_quiz

Travaux pratiques

Analyse de traces avec pgBadger

But : Analyser un journal de traces avec pgBadger

S’assurer que la configuration suivante est en place, au moins le temps de l’audit :

log_min_duration_statement = 0
log_temp_files = 0
log_autovacuum_min_duration = 0
lc_messages='C'
log_line_prefix = '%t [%p]: db=%d,user=%u,app=%a,client=%h '
log_checkpoints = on
log_connections = on
log_disconnections = on
log_lock_waits = on

Si cela n’a pas déjà été fait aujourd’hui, lancer une session pgbench de 10 minutes dans la base pgbench.

Installer pgBadger, soit depuis les dépôts du PGDG, soit depuis le site de l’auteur https://pgbadger.darold.net/.

Repérer où sont vos fichiers de traces, et notamment ceux d’aujourd’hui.

Générer dans /tmp un rapport pgBadger sur toute la journée en cours. La documentation est entre autres sur le site de l’auteur : https://pgbadger.darold.net/documentation.html. Combien de requêtes a-t-il détecté ?

Ouvrir le rapport dans un navigateur. Dans l’onglet Overview, à quoi correspondent les pics de trafic en nombre de requêtes ?

Dans l’onglet Top, chercher l’histogramme de la répartition des durées des requêtes.

Quelles sont les requêtes les plus lentes, prises une à une ?

Quelles sont les requêtes qui ont consommé le plus de temps au total ?

Travaux pratiques (solutions)

Analyse de traces avec pgBadger

S’assurer que la configuration suivante est en place, au moins le temps de l’audit :

log_min_duration_statement = 0
log_temp_files = 0
log_autovacuum_min_duration = 0
lc_messages='C'
log_line_prefix = '%t [%p]: db=%d,user=%u,app=%a,client=%h '
log_checkpoints = on
log_connections = on
log_disconnections = on
log_lock_waits = on

On vérifie que la configuration est bien active avec :

postgres@pgbench=# show log_min_duration_statement ;

 log_min_duration_statement
----------------------------
 0

Au besoin, le paramétrage peut soit se faire dans postgresql.conf (ne pas oublier de recharger la configuration), soit au niveau de la base de données (ALTER DATABASE pgbench SET log_min_duration_statement = 0).

Si cela n’a pas déjà été fait aujourd’hui, lancer une session pgbench de 10 minutes dans la base pgbench.

Pour créer la base si elle n’existe pas déjà :

$ /usr/pgsql-14/bin/pgbench -i --foreign-keys -d pgbench -U testperf

Pour lancer un traitement de 10 minutes avec 20 clients répartis sur 2 processeurs :

$ /usr/pgsql-14/bin/pgbench -U testperf pgbench \
    --client=20 --jobs=2 -T 600 --no-vacuum -P 10

Installer pgBadger, soit depuis les dépôts du PGDG, soit depuis le site de l’auteur https://pgbadger.darold.net/.

Le plus simple reste le dépôt de la distribution :

# yum install pgbadger

Pour la version la plus à jour, comme Gilles Darold fait évoluer le produit régulièrement, il n’est pas rare que le dépôt Github soit plus à jour et l’on peut préférer cette source. La release 12.4 est la dernière au moment où ceci est écrit.

$ curl -LO https://github.com/darold/pgbadger/archive/refs/tags/v12.4.tar.gz
$ tar xvf v12.4.tar.gz

Dans le répertoire pgbadger-12.4, il n’y a guère que le script pgbadger dont on ait besoin, et que l’on placera par exemple dans /usr/local/bin.

Repérer où sont vos fichiers de traces, et notamment ceux d’aujourd’hui.

Par défaut, les traces sur Red Hat/CentOS/Rocky Linux sont dans /var/lib/pgsql/14/data/log.

Elles ont pu être déplacées dans /var/lib/pgsql/traces au fil de ces TP.

Générer dans /tmp un rapport pgBadger sur toute la journée en cours. La documentation est entre autres sur le site de l’auteur : https://pgbadger.darold.net/documentation.html. Combien de requêtes a-t-il détecté ?

Dans sa plus simple expression, la commande est la suivante, à exécuter avec un utilisateur ayant accès aux traces :

$ cd /var/lib/pgsql/14/data/log
$ pgbadger -o /tmp/pgabdger-aujourdhui.html postgresql-2022-05-02*.log

Il peut arriver que la détection du format échoue, auquel cas il faut préciser la valeur du paramètre log_line_prefix (%m [%p] par défaut sur RHEL, mais l’auteur préconise '%t [%p]: db=%d,user=%u,app=%a,client=%h ' que l’on a configuré initialement) avec l’option -p.

Le paramètre -j permet de paralléliser le travail sur plusieurs processeurs.

On peut vouloir des statistiques plus fines que la moyenne par défaut de 5 minutes (-a), ou cibler sur une page de dates précises (-b et -e ). Enfin, préciser le fuseau horaire du serveur (-Z) est souvent utile pour éviter des décalages dans les heures.

$ pgbadger -o /tmp/pgabdger-aujourdhui.html -p '%m [%p] ' -j 2  -a 1  \
            -b '2022-05-02 09:00:00' -e '2022-05-02 18:00:00' -Z '+02' \
            postgresql-2022-05-02*.log
...
[========================>] Parsed 170877924 bytes of 170877924 (100.00%),
                                             queries: 503580, events: 51
LOG: Ok, generating html report...

En l’occurence, pgBadger a détecté ici un demi-million de requêtes.

Ouvrir le rapport dans un navigateur. Dans l’onglet Overview, à quoi correspondent les pics de trafic en nombre de requêtes ?

Il s’agit probablement des tests avec pgbench.

Dans l’onglet Top, chercher l’histogramme de la répartition des durées des requêtes.

Le graphique indique que l’essentiel des requêtes doit figurer dans la tranche « 0ms-1ms ». La version tableau de ce graphique liste une poignée de requête autour de la seconde ou plus, que l’on voit également dans les slowest queries en-dessous.

Quelles sont les requêtes les plus lentes, prises une à une ?

On les trouve dans Top/Slowest individual queries. Ce sont probablement les ordres COPY des différents essais avec pg_restore, et les ordres CREATE DATABASE.

Quelles sont les requêtes qui ont consommé le plus de temps au total ?

On les trouve dans Top/Time consuming queries. Cet onglet est très intéressant pour repérer les requêtes relativement rapides, mais qui représentent la véritable charge de l’instance au quotidien.

Il s’agit très probablement des requêtes de pgbench :

La trace se retrouve encore dans le nom de la librairie C pour les clients, la libpq.↩︎

PostgreSQL Administration

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