出版書誌データベース

本書では「PostgreSQLを学習、もしくは利用したことがある人」「今後、本格的にPostgreSQLの運用・管理や技術力の向上を図りたいと考えている人」を主な対象読者とし、現場で培われてきたPostgreSQL設計・運用計画の鉄則を徹底解説！ PostgreSQLのコアな技術力を持つ専門家の視点から、システム構築や運用時に重要な要素を、PostgreSQLの内部構造と照らし合わせる形で解説します。内部構造を知っているからこそわかる運用ノウハウやチューニング方法が満載です。本書はPostgreSQL 14をベースに解説しています。

Part1　基本編
第1章　PostgreSQL“超”入門
1.1　呼び方
1.2　データベースとしての分類
1.3　歴史
Column　メジャーバージョンとマイナーバージョン
1.4　ライセンス
1.5　コミュニティ

第2章　アーキテクチャの基本
2.1　プロセス構成
2.1.1　マスタサーバプロセス
2.1.2　ライタプロセス
2.1.3　WALライタプロセス
2.1.4　チェックポインタプロセス
2.1.5　自動バキュームランチャと自動バキュームワーカプロセス
2.1.6　統計情報コレクタプロセス
2.1.7　バックエンドプロセス
2.1.8　パラレルワーカプロセス
2.2　メモリ管理
2.2.1　共有メモリ域
2.2.2　プロセスメモリ
2.3　ファイル
2.3.1　主なディレクトリ
2.3.2　主なファイル

第3章　各種設定ファイルと基本設定
3.1　設定ファイルの種類
3.2　postgresql.confファイル
3.2.1　設定項目の書式
3.2.2　設定の参照と変更
3.2.3　設定項目の反映タイミング
3.2.4　設定ファイルの分割と統合
Column　コマンドラインパラメータによる設定
3.2.5　ALTER SYSTEMコマンドによる変更
3.3　pg_hba.confファイル
3.3.1　記述形式
3.3.2　接続方式
Column　SSL接続
3.3.3　接続データベース
Column　ログイン属性
3.3.4　接続ユーザ
Column　特殊な名前のデータベースとユーザ
3.3.5　接続元のIPアドレス
3.3.6　認証方式
Column　pg_hba_file_rulesビュー
3.4　pg_ident.confファイル

第4章　処理／制御の基本
4.1　サーバプロセスの役割
4.1.1　マスタサーバプロセス
4.1.2　ライタ
4.1.3　WALライタ
4.1.4　チェックポインタ
4.1.5　自動バキュームランチャと自動バキュームワーカ
4.1.6　統計情報コレクタ
4.1.7　バックエンドプロセス
Column　バックグラウンドワーカプロセス
4.2　クライアントとサーバの接続／通信
4.3　問い合わせの実行
4.3.1　パーサ
4.3.2　リライタ
4.3.3　プランナ／オプティマイザ
4.3.4　エグゼキュータ
4.3.5　SQLの種別による動作
4.4　トランザクション
4.4.1　トランザクションの特性
4.4.2　トランザクションの制御
4.4.3　トランザクションの分離レベル
Column　postgres_fdwのトランザクション分離レベル
4.5　ロック
Column　勧告的ロック
4.6　同時実行制御

Part2　設計／計画編
第5章　テーブル設計
5.1　データ型
5.1.1　文字型
Column　内部的に使用される文字型
Column　char型に対する文字列操作の注意点
5.1.2　数値データ型
5.1.3　日付／時刻データ型
Column　アンチパターン：文字型で日時を管理する
5.1.4　バイナリ列データ型
Column　JSON型とJSONB型
Column　型名のエイリアス
5.2　制約
5.2.1　主キー
5.2.2　一意性制約とNOT NULL制約
5.2.3　外部キー制約
5.2.4　検査制約
Column　検査制約の適用順序
Column　生成列
5.3　PostgreSQL固有のテーブル設計
5.3.1　TOASTを意識したテーブル設計
Column　TOAST圧縮方式
5.3.2　結合を意識したテーブル設計
Column　遺伝的問い合わせ最適化
5.4　ビューの活用
5.4.1　ビュー
5.4.2　マテリアライズドビュー
5.5　パーティションテーブルの活用
5.5.1　パーティショニング概要
5.5.2　宣言的パーティショニングでサポートされる分割方式
5.5.3　パーティショニング利用要否の判断
5.5.4　パーティションテーブルの設計方針

第6章　物理設計
6.1　各種ファイルのレイアウトとアクセス
6.1.1　PostgreSQLのテーブルファイルの実体
6.1.2　テーブルファイル
Column　テーブルアクセスメソッド
6.1.3　インデックスファイル
6.1.4　テーブルファイルに対するアクセス
6.2　WALファイルとアーカイブファイル
6.2.1　WALファイル
Column　WALセグメントサイズ
6.2.2　アーカイブファイル
6.3　HOTとFILLFACTOR
6.3.1　HOT
6.3.2　FILLFACTOR
Column　FILLFACTORの確認方法
6.4　データ配置のポイント
6.4.1　base領域
6.4.2　WAL領域
6.4.3　アーカイブ領域
6.5　テーブル空間とテーブルパーティショニング
6.5.1　テーブルパーティショニングとの組み合わせ
Column　別のテーブル空間へのデータベース・オブジェクトの一括移動
6.6　性能を踏まえたインデックス定義
6.6.1　インデックスの概念
6.6.2　更新に対するインデックスの影響
6.6.3　複数列インデックス使用時の注意
6.6.4　関数インデックスの利用
6.6.5　部分インデックスの利用
Column　インデックスの種類
6.7　文字エンコーディングとロケール
6.7.1　文字エンコーディング
6.7.2　ロケール

第7章　ロール設計
7.1　データベースセキュリティ設計の概要
7.2　PostgreSQLにおけるロールの概念
7.2.1　PUBLICロール
7.2.2　定義済みロール（Predefined Roles）
Column　publicスキーマに対するセキュリティ強化（PostgreSQL 15）
7.3　ロールの設計方針
7.3.1　PostgreSQLにおける職務分掌・最小権限の対応機能
7.3.2　管理者ユーザと一般ユーザの分離の例
7.3.3　設計が必要な要素
Column　監査のためのロールの分離
7.4　ロール設計のサンプル
Column　createuser/dropuserクライアントユーティリティ

第8章　バックアップ計画
8.1　最初に行うこと
8.2　PostgreSQLのバックアップ方式
8.2.1　オフラインバックアップ
8.2.2　オンラインバックアップ
8.3　主なリカバリ要件／バックアップ要件
8.3.1　要件と方式の整理方法
8.4　各バックアップ方式の注意点
8.4.1　コールドバックアップの注意点
8.4.2　オンライン論理バックアップの注意点
8.4.3　オンライン物理バックアップの注意点
8.4.4　データ破損に対する注意事項
8.5　バックアップ／リカバリ計画の例
8.5.1　バックアップの取得方法
8.5.2　バックアップファイルの管理
Column　バックアップ世代管理機能について

第9章　監視計画
9.1　監視とは
9.2　監視項目の選定
9.2.1　「サーバに問題が起きていないか」の監視
9.2.2　「PostgreSQLに問題が起きていないか」の監視
9.3　サーバログの設定
9.3.1　ログをどこに出力するか
9.3.2　ログをいつ出力するか
9.3.3　ログに何を出力するか
9.3.4　ログをどのように保持するか
9.4　異常時の判断基準

第10章　サーバ設定
10.1　CPUの設定
10.1.1　クライアント接続設定
10.1.2　ロックの設定
10.2　メモリの設定
10.2.1　OSのメモリ設定
10.2.2　PostgreSQLのメモリ設定
10.2.3　HugePage設定
10.3　ディスクの設定
10.3.1　OSのディスク設定
10.3.2　PostgreSQLのディスク設定

Part3　運用編
第11章　高可用化と負荷分散
11.1　サーバの役割と呼び名
11.2　ストリーミングレプリケーション
11.2.1　ストリーミングレプリケーションの仕組み
Column　pg_resetwalコマンド
11.2.2　可能なレプリケーション構成
11.2.3　レプリケーションの状況確認
11.2.4　レプリケーションの管理
11.2.5　設定手順の整理
11.3　PostgreSQLで構成できる3つのスタンバイ
11.3.1　それぞれのメリットとデメリット
11.3.2　コールドスタンバイ
11.3.3　ウォームスタンバイ
11.3.4　ホットスタンバイ
11.4　ホットスタンバイ
11.4.1　ホットスタンバイで実行可能なクエリ
11.4.2　ホットスタンバイの弱点はコンフリクト
11.5　ストリーミングレプリケーションの運用
11.5.1　フェイルオーバ時の処理
11.5.2　プライマリ／スタンバイの監視
11.5.3　プライマリ／スタンバイの再組み込み時の注意点
Column　pg_rewindによる巻き戻し
11.5.4　コンフリクトの緩和策
Column　レプリケーションスロット

第12章　論理レプリケーション
12.1　論理レプリケーションの仕組み
12.1.1　ロジカルデコーディングとバックグラウンドワーカ
12.1.2　論理レプリケーションの制限事項
Column　長時間続くトランザクションのレプリケーション
12.2　パブリケーションとサブスクリプション
12.3　可能なレプリケーション構成
12.4　レプリケーションの状況確認
12.4.1　サーバログの確認
12.4.2　プロセスの確認
12.4.3　レプリケーション遅延の確認
12.5　レプリケーションの管理
12.5.1　レプリケーションスロットの対処
12.6　論理レプリケーション構成の構築例
12.6.1　パブリッシャの設定
12.6.2　サブスクライバの設定
12.6.3　動作確認
12.7　論理レプリケーションの運用
12.7.1　コンフリクトの対処

第13章　オンライン物理バックアップ
13.1　オンライン物理バックアップの仕組み
Column　pg_basebackupコマンドのメリット
13.1.1　pg_start_backup関数の処理内容
Column　並行したバックアップ取得の制御
13.1.2　pg_stop_backup関数の処理内容
13.1.3　backup_labelとバックアップ履歴ファイルの内容
13.1.4　WALのアーカイブの流れ
13.2　PITRの仕組み
13.2.1　WALレコード適用までの流れ
13.2.2　pg_controlファイル
13.2.3　リカバリ設定
Column　タイムラインとリカバリ
13.3　バックアップ／リカバリの運用手順
13.3.1　バックアップ手順
13.3.2　リカバリ手順

第14章　死活監視と正常動作の監視
14.1　死活監視
14.1.1　サーバの死活監視
14.1.2　PostgreSQLの死活監視（プロセスの確認）
Column　プロセス確認の落とし穴
14.1.3　PostgreSQLの死活監視（SQLの実行確認）
14.2　正常動作の監視
14.2.1　サーバの正常動作の監視
14.2.2　PostgreSQLの正常動作の監視

第15章　テーブルメンテナンス
15.1　なぜテーブルメンテナンスが必要か
15.2　バキュームの内部処理
15.2.1　不要領域の再利用
Column　VACUUMのオプション
15.2.2　トランザクションID（XID）周回問題の回避
15.3　自動バキュームによるメンテナンス
15.3.1　自動バキュームの進捗状況の確認
15.4　VACUUM FULLによるメンテナンス
15.4.1　VACUUMが機能しないケース（例）
15.4.2　VACUUM FULL実行時の注意点
15.4.3　VACUUM FULLの進捗状況の確認
15.5　テーブル統計情報の更新
15.5.1　自動バキュームによるテーブル統計情報の更新
15.5.2　テーブル統計情報の個別設定

第16章　インデックスメンテナンス
16.1　インデックスメンテナンスが必要な状況
16.1.1　インデックスファイルの肥大化
16.1.2　インデックスファイルの断片化
16.1.3　クラスタ性の欠落
16.2　【予防策】インデックスファイルの肥大化
16.3　【改善策】インデックスファイルの断片化
16.4　【改善策】クラスタ性の欠落
16.4.1　CLUSTER実行時の基準となるインデックス
16.4.2　CLUSTER実行時の注意点
Column　CREATE INDEXやCLUSTERコマンドの進捗確認
16.5　インデックスオンリースキャンの利用
16.5.1　インデックスオンリースキャンの利用上の注意
Column　カバリングインデックスの利用

Part4　チューニング編
第17章　実行計画の取得／解析
17.1　最適な実行計画が選ばれない
17.1.1　PostgreSQLが原因となる場合
17.1.2　PostgreSQL以外が原因となる場合
17.2　実行計画の取得方法
17.2.1　EXPLAINコマンド
17.2.2　ANALYZEコマンド
17.2.3　統計情報取得のためのパラメータ設定
Column　システムカタログ「pg_statistic」とシステムビュー「pg_stats」
17.2.4　実行計画を自動収集する拡張モジュール「auto_explain」
17.2.5　拡張統計情報（CREATE STATISTICS）
17.3　実行計画の構造
Column　JITコンパイル（Just-In-Time Compilation）
17.3.1　スキャン系ノード
17.3.2　複数のデータを結合するノード
17.3.3　データを加工するノード
17.3.4　そのほかのノード
17.4　パラレルクエリ
17.4.1　パラレルクエリとは
17.4.2　パラレルクエリのチューニング
17.4.3　集約関数・集約処理の使用
17.5　実行計画の見方
17.5.1　処理コストの見積もり
17.5.2　処理コスト見積もりのパラメータ
17.6　処理コスト見積もりの例
17.6.1　シンプルなシーケンシャルスキャンの場合
17.6.2　条件付きシーケンシャルスキャンの場合
17.6.3　ソート処理の場合
17.6.4　インデックススキャンの場合
17.6.5　見積もりと実行結果の差

第18章　パフォーマンスチューニング
18.1　事象分析
18.1.1　PostgreSQLログの取得
18.1.2　テーブル統計情報の取得
18.1.3　クエリ統計情報の取得
18.1.4　システムリソース情報の取得
18.2　事象分析の流れ
18.3　スケールアップ
18.3.1　【事例1】SSDへの置き換えが有効なケース
18.3.2　【事例2】メモリ容量の拡張が有効なケース
18.4　パラメータチューニング
18.4.1　【事例3】work_memのチューニング
18.4.2　【事例4】チェックポイント間隔のチューニング
18.4.3　【事例5】統計情報のチューニング
18.4.4　【事例6】パラレルスキャン
18.5　クエリチューニング
18.5.1　【事例7】ユーザ定義関数のチューニング
18.5.2　【事例8】インデックスの追加
18.5.3　【事例9】カバリングインデックスの利用
18.5.4　【事例10】プリペアド文による実行計画再利用の設定
18.5.5　【事例11】テーブルデータのクラスタ化

Appendix　PostgreSQLのバージョンアップ
A.1　PostgreSQLのバージョンアップポリシー
A.2　バージョンアップの種類
A.2.1　マイナーバージョンアップ
A.2.2　メジャーバージョンアップ
A.3　マイナーバージョンアップの手順
A.4　ローリングアップデート
A.5　メジャーバージョンアップの手順
A.5.1　ダンプ／リストアによるデータ移行方式
A.5.2　pg_upgradeコマンドによるデータ移行方式
A.5.3　論理レプリケーションによるデータ移行方式
A.5.4　拡張機能を使った場合の注意点

他著：上原 一樹
上原 一樹（うえはら かずき）
初めてPostgreSQLに触ったのは9.3だったので、気づけば長い付き合いになります。コミュニティ活動や技術支援業務を通して、PostgreSQLの魅力を知り、今に至ります。この本を通して、PostgreSQLの魅力を少しでもお伝えできれば幸いです。

他著：勝俣 智成
勝俣 智成（かつまた ともなり）
大学時代はCGの研究をしていましたが、入社とともに畑違いの全文検索／データベースの世界へ。この頃にPostgreSQLと出会い、10年以上の付き合い。今では社内支援や社外講師、コミュニティ活動などを行っています。無類のお酒、カレー好き。

他著：佐伯 昌樹
佐伯 昌樹（さえき まさき）
PostgreSQLに関わってから12年。現在はIoTやクラウドなど、システムの基盤開発に携わっています。バージョンアップのたびに着実に進化するPostgreSQLの機能をシステムに取り込んでいくのも楽しみの1つです。