Installieren und Verwenden von PostgreSQL unter Ubuntu 20.04

Einführung

Relationale Datenbank-Managementsysteme sind ein wichtiger Bestandteil zahlreicher Websites und Anwendungen. Sie stellen eine strukturierte Art und Weise zur Speicherung, Organisation und zum Zugriff auf Informationen bereit.

PostgreSQL oder Postgres, ist ein relationales Datenbank-Managementsystem, das eine Implementierung der SQL-Abfragesprache ermöglicht. Es ist standardkonform und verfügt über verschiedene erweiterte Funktionen wie zuverlässige Transaktionen und Gleichzeitigkeit ohne Lesesperren.

Dieser Leitfaden zeigt, wie Sie Postgres auf einem Ubuntu 20.04-Server installieren können. Außerdem liefert er Anweisungen für die allgemeine Datenbankverwaltung.

Voraussetzungen

Um diesem Tutorial zu folgen, benötigen Sie einen Ubuntu 20.04 Server, der im Sinne unseres Leitfadens Ersteinrichtung eines Servers für Ubuntu 20.04 konfiguriert wurde. Nach Abschluss der Voraussetzungen dieses Tutorials sollte Ihr Server einen non-root user mit sudo-Berechtigung und eine einfache Firewall haben.

Schritt 1 — Installieren von PostgreSQL

Ubuntu Standard-Repositorys enthalten Postgres-Pakete, damit Sie diese mit dem apt-Paketsystem installieren können.

Wenn Sie es in letzter Zeit nicht getan haben, aktualisieren Sie den lokalen Paketindex Ihres Servers:

sudo apt update

Installieren Sie dann das Postgres-Paket mit dem -contrib-Paket, das zusätzliche Hilfsprogramme und Funktionalität hinzufügt:

sudo apt install postgresql postgresql-contrib

Nachdem die Software installiert ist, können wir nun ihre Funktionsweise besprechen und aufzeigen, wie sie sich von anderen relationalen Datenbank-Managementsystemen unterscheidet, die Sie möglicherweise verwendet haben.

Schritt 2 — Verwenden von PostgreSQL-Rollen und Datenbanken

Postgres verwendet zur Verwaltung von Authentifizierung und Autorisierung standardmäßig ein Konzept namens „Rollen“. Diese sind auf gewisse Art und Weise herkömmlichen Konten im Unix-Stil ähnlich, aber Postgres unterscheidet nicht zwischen Benutzern und Gruppen und bevorzugt eher den flexiblen Begriff „Rolle“.

Nach der Installation verwendet Postgres ident-Authentifizierung. Das bedeutet, dass es Postgres-Rollen mit einem übereinstimmenden Unix/Linux-Systemkonto verknüpft. Falls eine Rolle in Postgres existiert, kann sich ein Unix/Linux-Benutzername mit demselben Namen als diese Rolle anmelden.

Das Installationsverfahren hat ein Benutzerkonto namens Postgres erstellt, das mit der Standard-Postgres-Rolle verknüpft ist. Um Postgres zu verwenden, können Sie sich bei diesem Konto anmelden.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, um dieses Konto zum Zugriff auf Postgres zu verwenden.

Wechsel zum Postgres-Konto

Wechseln Sie auf Ihrem Server zum Postgres-Konto, indem Sie Folgendes eingeben:

sudo -i -u postgres

Sie können jetzt auf eine PostgreSQL-Eingabeaufforderung zugreifen, indem Sie Folgendes eingeben:

psql

Von dort aus können Sie nach Bedarf mit dem Datenbank-Managementsystem interagieren.

Beenden Sie die PostgreSQL-Eingabeaufforderung durch die Eingabe von:

\q

Damit kehren Sie zur Postgres Linux-Eingabeaufforderung zurück.

Zugreifen auf eine Postgres-Eingabeaufforderung ohne Kontowechsel

Sie können den gewünschten Befehl auch mit dem Postgres-Konto direkt mit sudo ausführen.

So wurden Sie z. B. im letzten Beispiel angewiesen, zur Postgres-Eingabeaufforderung zu gelangen, indem Sie zunächst auf den Postgres-Benutzer wechseln und dann psql ausführen, um die Postgres-Eingabeaufforderung zu öffnen. Sie könnten dies in einem Schritt ausführen, indem Sie den einzelnen psql-Befehl als Postgres-Benutzer mit sudo ausführen, wie zum Beispiel:

sudo -u postgres psql

Damit melden Sie sich direkt in Postgres ohne die zwischengeschaltete Bash Shell an.

Sie können die interaktive Postgres-Sitzung beenden, indem Sie Folgendes eingeben:

\q

Zahlreiche Anwendungsfälle erfordern mehr als eine Postgres-Rolle. Lesen Sie weiter, um mehr zu deren Konfiguration zu erfahren.

Schritt 3 — Erstellen einer neuen Rolle

Sie haben momentan nur die Postgres-Rolle innerhalb der Datenbank konfiguriert. Mit dem Befehl createrole können Sie neue Rollen von der Befehlszeile aus erstellen. Das Flag --interactive fordert Sie dazu auf, den Namen der neuen Rolle einzugeben und fragt Sie auch, ob diese Superuser-Berechtigung erhalten sollte.

Wenn Sie als Postgres-Konto angemeldet sind, können Sie einen neuen Benutzer erstellen, indem Sie Folgendes eingeben:

createuser --interactive

Wenn Sie allerdings lieber sudo für jeden Befehl verwenden, ohne Ihr normales Konto zu wechseln, verwenden Sie bitte Folgendes:

sudo -u postgres createuser --interactive

Das Skript enthält einige Auswahlmöglichkeiten und führt die korrekten Postgres-Befehle basierend auf Ihren Antworten aus, um einen Benutzer im Sinne Ihrer Spezifikationen zu erstellen.

Output
Enter name of role to add: sammy
Shall the new role be a superuser? (y/n) y

Sie können mehr Kontrolle erhalten, indem Sie einige zusätzliche Flags übergeben. Sehen Sie sich die Optionen auf der man-Seite an:

man createuser

Ihre Installation von Postgres hat jetzt einen neuen Benutzer, aber Sie haben noch keine Datenbanken hinzugefügt. Der nächste Abschnitt beschreibt diesen Vorgang.

Schritt 4 — Erstellen einer neuen Datenbank

Eine andere, standardmäßige Annahme des Postgres-Authentifizierungssystems ist, dass mit jeder Rolle, die zur Anmeldung verwendet wird, eine gleichnamige Datenbank verknüpft ist, auf die diese Rolle zugreifen kann.

Wenn der von Ihnen im letzten Abschnitt erstellte Benutzer sammy heißt, wird diese Rolle demnach versuchen, eine Verbindung mit einer Datenbank herzustellen, die standardmäßig auch als „sammy“ bezeichnet wird. Sie können die entsprechende Datenbank mit dem Befehl createdb erstellen.

Wenn Sie als Postgres-Konto angemeldet sind, sollten Sie Folgendes eingeben:

createdb sammy

Wenn Sie allerdings lieber sudo für jeden Befehl verwenden, ohne Ihr normales Konto zu wechseln, verwenden Sie bitte Folgendes:

sudo -u postgres createdb sammy

Diese Flexibilität liefert mehrere Möglickkeiten, um je nach Bedarf Datenbanken zu erstellen.

Schritt 5 — Eröffnen einer Postgres-Eingabeaufforderung mit der neuen Rolle

Um sich mit der ident-basierten Authentifizierung anzumelden, benötigen Sie einen Linux-Benutzer mit dem gleichen Namen wie Ihre Postgres-Rolle und -Datenbank.

Wenn Sie keinen passenden Linux-Benutzer zur Verfügung haben, können Sie mit dem Befehl adduser einen erstellen. Sie müssen dies von Ihrem non-root-Konto mit sudo-Berechtigungenvornehmen (d. h. Sie können nicht als postgres-Benutzer angemeldet sein):

sudo adduser sammy

Sobald dieses neue Konto verfügbar ist, können Sie entweder die Datenbank wechseln und sich mit ihr verbinden, indem Sie Folgendes eingeben:

sudo -i -u sammy
psql

Oder Sie können Folgendes Inline vornehmen:

sudo -u sammy psql

Mit diesem Befehl melden Sie sich automatisch an, vorausgesetzt, dass alle Komponenten ordnungsgemäß konfiguriert wurden.

Wenn Ihr Benutzer sich mit einer anderen Datenbank verbinden soll, können Sie dies tun, indem Sie die Datenbank wie folgt angeben:

psql -d postgres

Sobald Sie angemeldet sind, können Sie Ihre aktuellen Verbindungsinformationen überprüfen, indem Sie Folgendes eingeben:

\conninfo

Output
You are connected to database "sammy" as user "sammy" via socket in "/var/run/postgresql" at port "5432".

Das ist nützlich, wenn Sie eine Verbindung mit nicht standardmäßigen Datenbanken oder mit nicht standardmäßigen Benutzern vornehmen.

Schritt 6 — Erstellen und Löschen von Tabellen

Da Sie nun wissen, wie Sie eine Verbindung mit dem PostgreSQL -Datenbanksystem herstellen, können Sie einige grundlegende Postgres-Managementaufgaben lernen.

Die grundlegende Syntax zum Erstellen von Tabellen lautet wie folgt:

CREATE TABLE table_name (
    column_name1 col_type (field_length) column_constraints,
    column_name2 col_type (field_length),
    column_name3 col_type (field_length)
);

Wie Sie sehen, geben diese Befehle der Tabelle einen Namen, definieren dann die Spalten sowie den Spaltentyp und die maximale Länge der Felddaten. Sie können auch wahlweise Beschränkungen für jede Spalte angeben.

Sie können hier mehr über das Erstellen und Verwalten von Tabellen in Postgres erfahren.

Erstellen Sie zu Demonstrationszwecken die folgende Tabelle:

CREATE TABLE playground (
    equip_id serial PRIMARY KEY,
    type varchar (50) NOT NULL,
    color varchar (25) NOT NULL,
    location varchar(25) check (location in ('north', 'south', 'west', 'east', 'northeast', 'southeast', 'southwest', 'northwest')),
    install_date date
);

Mit diesem Befehl erstellen Sie eine Tabelle, mit der Spielplatzgeräte erfasst werden. Die erste Spalte in der Tabelle enthält Geräte-ID-Nummern vom Typ serial, wobei es sich um eine sich automatisch erhöhende Ganzzahl handelt. Diese Spalte weist außerdem die Einschränkung PRIMARY KEY (PRIMÄRSCHLÜSSEL) auf, was bedeutet, dass die darin enthaltenen Werte eindeutig sein müssen und nicht Null sein dürfen.

Die nächsten beiden Zeilen erstellen Spalten für type (Typ) bzw. color (Farbe) der Geräte, die beide nicht leer sein dürfen. Die nächste Zeile erstellt eine location-Spalte für den Standort und eine Einschränkung, die vorschreibt, dass der Wert einer von acht möglichen Werten ist. Die letzte Zeile erzeugt eine Spalte date, in der das Datum erfasst wird, an dem Sie die Geräte installiert haben.

Für zwei der Spalten (equip_id und install_date) gibt der Befehl keine Feldlänge vor. Der Grund dafür ist, dass einige Datentypen keine festgelegte Länge erfordern, da Länge oder Format impliziert sind.

Zeigen Sie Ihre neue Tabelle an, indem Sie Folgendes eingeben:

\d

Output
                  List of relations
 Schema |          Name           |   Type   | Owner
--------+-------------------------+----------+-------
 public | playground              | table    | sammy
 public | playground_equip_id_seq | sequence | sammy
(2 rows)

Ihre Tabelle playground ist hier, aber Sie sehen auch etwas namens playground_equip_id_seq, das vom Typ-sequence ist. Damit wird der Typ serial angegeben, den Sie Ihrer Spalte equip_id zugeordnet haben. Damit wird die nächste Nummer in der Sequenz aufgezeichnet. Der Serientyp wird automatisch für diese Art von Spalten erstellt.

Wenn Sie nur die Tabelle, ohne die Sequenz, sehen möchten, können Sie Folgendes eingeben:

\dt

Output
          List of relations
 Schema |    Name    | Type  | Owner
--------+------------+-------+-------
 public | playground | table | sammy
(1 row)

Mit einer einsatzbereiten Tabelle üben wir jetzt die Verwaltung von Daten.

Schritt 7 — Hinzufügen, Abfragen und Löschen von Daten in einer Tabelle

Nachdem Sie über eine Tabelle verfügen, können Sie nun Daten in sie einfügen. Fügen Sie zum Beispiel eine Rutsche (slide) und eine Schaukel (swing) hinzu, indem Sie die Tabelle aufrufen, der Sie Daten hinzufügen möchten, die Spalten benennen und dann Daten für jede Spalte eingeben (wie folgt):

INSERT INTO playground (type, color, location, install_date) VALUES ('slide', 'blue', 'south', '2017-04-28');
INSERT INTO playground (type, color, location, install_date) VALUES ('swing', 'yellow', 'northwest', '2018-08-16');

Sie sollten bei der Eingabe der Daten darauf achten, einige häufige Fehler zu vermeiden. Setzen Sie den Spaltennamen zum Beispiel nicht in Anführungszeichen, aber die Spaltenwerte müssen mit Anführungszeichen eingegeben werden.

Sie sollten auch bedenken, dass Sie keinen Wert für die Spalte equip_id eingeben dürfen. Das liegt daran, dass dieser automatisch generiert wird, wenn Sie der Tabelle eine neue Zeile hinzufügen.

Sie können die hinzugefügten Informationen mit der folgenden Eingabe abrufen:

SELECT * FROM playground;

Output
 equip_id | type  | color  | location  | install_date
----------+-------+--------+-----------+--------------
        1 | slide | blue   | south     | 2017-04-28
        2 | swing | yellow | northwest | 2018-08-16
(2 rows)

Hier können Sie sehen, dass Ihre equip_id erfolgreich ausgefüllt wurde und alle anderen Daten korrekt organisiert wurden.

Wenn die Rutsche auf dem Spielplatz beschädigt wird und Sie diese entfernen müssen, können Sie auch die Zeile aus der Tabelle entfernen, indem Sie Folgendes eingeben:

DELETE FROM playground WHERE type = 'slide';

Führen Sie eine erneute Abfrage der Tabelle durch:

SELECT * FROM playground;

Output
 equip_id | type  | color  | location  | install_date
----------+-------+--------+-----------+--------------
        2 | swing | yellow | northwest | 2018-08-16
(1 row)

Beachten Sie, dass die Zeile slide nicht mehr Teil der Tabelle ist.

Schritt 8 — Hinzufügen und Löschen von Spalten in einer Tabelle

Nach dem Erstellen einer Tabelle können Sie diese ändern, indem Sie Spalten hinzufügen oder entfernen. Fügen Sie eine Spalte hinzu, um den letzten Wartungsbesuch für jedes Gerät zu zeigen, indem Sie Folgendes eingeben:

ALTER TABLE playground ADD last_maint date;

Wenn Sie sich die Tabellendaten erneut ansehen, werden Sie sehen, dass eine neue Spalte hinzugefügt wurde (aber keine Daten eingegeben wurden):

SELECT * FROM playground;

Output
 equip_id | type  | color  | location  | install_date | last_maint
----------+-------+--------+-----------+--------------+------------
        2 | swing | yellow | northwest | 2018-08-16   |
(1 row)

Wenn Sie feststellen, dass Ihre Arbeitskräfte ein anderes Tool verwendet, um die Wartungsarbeiten aufzuzeichnen, können Sie die Spalte löschen, indem Sie Folgendes eingeben:

ALTER TABLE playground DROP last_maint;

Damit werden die Spalte last_maint und alle darin enthaltenen Werte gelöscht, aber alle anderen Daten bleiben intakt.

Schritt 9 — Aktualisieren der Daten in einer Tabelle

Bisher haben Sie gelernt, wie man einer Tabelle Einträge hinzufügen und aus ihr löschen kann, aber dieses Tutorial hat noch nicht erklärt, wie man bestehende Einträge ändern kann.

Sie können die Werte einer vorhandenen Eingabe aktualisieren, indem Sie den gewünschten Datensatz abfragen und die Spalte auf den Wert einstellen, den Sie verwenden möchten. Sie können nach dem Eintrag swing abfragen (das sorgt für einen Treffer mit jeder Schaukel in Ihrer Tabelle) und deren Farbe in red (rot) ändern. Dies kann nützlich sein, wenn die Schaukel neu gestrichen wurde:

UPDATE playground SET color = 'red' WHERE type = 'swing';

Sie können verifizieren, dass die Arbeiten erfolgreich waren, indem Sie die Daten erneut abfragen:

SELECT * FROM playground;

Output
 equip_id | type  | color | location  | install_date
----------+-------+-------+-----------+--------------
        2 | swing | red   | northwest | 2018-08-16
(1 row)

Wie Sie sehen, wird die Farbe der Schaukel jetzt als „red“ (rot) angegeben.

Zusammenfassung

Sie haben PostgreSQL nun auf Ihrem Ubuntu 20.04-Server eingerichtet. Wenn Sie mehr über Postgres und seine Funktionsweise erfahren möchten, empfehlen wir Ihnen, die folgenden Leitfäden zu konsultieren:

• Ein Vergleich von relationalen Datenbank-Managementsystemen
• Übung zur Ausführung von Abfragen mit SQL