SQLite、MySQL、PostgreSQL：关系数据库管理系统的比较

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SQLite、MySQL、PostgreSQL：关系数据库管理系统的比较

介绍

关系数据模型以行和列的表形式组织数据，在数据库管理工具中占主导地位。如今，还有其他数据模型，包括NoSQL和NewSQL，但关系数据库管理系统 (RDBMS)仍然在全球存储和管理数据方面占据主导地位。

本文比较和对比了三种最广泛实现的开源 RDBMS：SQLite、MySQL和PostgreSQL。具体来说，它将探讨每个 RDBMS 使用的数据类型、它们的优点和缺点以及它们最佳优化的情况。

注：文中的链接部分百度百科未收录，会跳向维基百科（不会影响内容的阅读）。

关于数据库管理系统的一些知识

数据库是逻辑建模的信息或数据集群。另一方面，数据库管理系统 (DBMS) 是与数据库交互的计算机程序*。*DBMS 允许我们控制对数据库的访问、写入数据、运行查询以及执行与数据库管理相关的任何其他任务。

尽管数据库管理系统通常被称为“数据库”，但这两个术语不能互换。数据库可以是任何数据集合，而不仅仅是存储在计算机上的数据。相比之下，DBMS 特指允许我们与数据库交互的软件。

所有数据库管理系统都有一个底层模型来构建数据的存储和访问方式。关系数据库管理系统是采用关系数据模型的DBMS。在此关系模型中，数据被组织到表中。在 RDBMS 上下文中，表更正式地称为关系。关系是一组元组，即表中的行，每个元组共享一组属性，即表中的列：

显示关系、元组和属性如何相互关联的图表示例

大多数关系数据库使用结构化查询语言（SQL）来管理和查询数据。然而，许多 RDBMS 使用自己特定的 SQL 方言，这可能有某些限制或扩展。这些扩展通常包括额外的功能，允许用户执行比使用标准 SQL 更复杂的操作。

**注意：**本指南中多次出现术语“标准 SQL”。SQL 标准由美国国家标准协会 (ANSI)、国际标准化组织 (ISO)和国际电工委员会 (IEC)共同维护。每当本文提到“标准 SQL”或“SQL 标准”时，都是指这些机构发布的 SQL 标准的当前版本。

应该指出的是，完整的 SQL 标准庞大且复杂：完整的核心 SQL:2011 合规性需要 179 个功能。因此，大多数 RDBMS 并不支持整个标准，尽管有些 RDBMS 确实比其他 RDBMS 更接近于完全合规。

数据类型和约束

每列都分配有一个数据类型，该数据类型指示该列中允许的条目类型。不同的 RDBMS 实现不同的数据类型，这些数据类型并不总是可以直接互换。一些常见的数据类型包括日期、字符串、整数和布尔值。

在数据库中存储整数比将数字放入表中更加细致。数字数据类型可以是有符号的，这意味着它们可以表示正数和负数，也可以是无符号的，这意味着它们只能表示正数。例如，MySQL 的tinyint数据类型可以保存 8 位数据，相当于 256 个可能的值。该数据类型的有符号范围是从-128到127，而无符号范围是从0到255。

能够控制允许进入数据库的数据非常重要。有时，数据库管理员会对表施加*约束，以限制可以在其中输入的值。*约束通常适用于一个特定列，但某些约束也可以适用于整个表。以下是 SQL 中常用的一些约束：

UNIQUE：将此约束应用于列可确保该列中没有两个条目是相同的。
NOT NULL：此约束确保列中没有任何NULL条目。
CHECK：此约束限制可以输入到列中的值的范围。例如，如果我们的应用程序仅适用于阿拉斯加居民，我们可以CHECK在邮政编码列上添加限制，仅允许输入 99501 到 99950 之间的内容。

如果想了解有关数据库管理系统的更多信息，请查看《NoSQL 数据库管理系统和模型的比较》。

我们已经大致介绍了关系数据库管理系统，接下来讨论本文将介绍的三个开源关系数据库中的第一个：SQLite。

SQLite

SQLite 是一种独立的、基于文件的、完全开源的 RDBMS，以其可移植性、可靠性以及即使在低内存环境中也具有强大的性能而闻名。即使在系统崩溃或断电的情况下，它的事务也是符合 ACID 的。

SQLite项目的网站将其描述为“无服务器”数据库。大多数关系数据库引擎都是作为服务器进程实现的，其中程序通过中继请求的进程间通信与主机服务器进行通信。相比之下，SQLite允许任何访问数据库的进程直接读写数据库磁盘文件。这简化了 SQLite 的设置过程，因为它消除了配置服务器进程的任何需要。同样，使用 SQLite 数据库的程序无需进行任何配置：它们所需的只是访问磁盘。

SQLite 是免费的开源软件，使用它不需要特殊许可证。然而，该项目确实提供了几种扩展——每种扩展都是一次性费用——有助于压缩和加密。此外，该项目还提供各种商业支持包，每个都收取年费。

SQLite 支持的数据类型

SQLite 允许多种数据类型，组织成以下存储类：

数据类型	解释
`null`	包括任何`NULL`值。
`integer`	有符号整数，根据值的大小存储在 1、2、3、4、6 或 8 个字节中。
`real`	实数或浮点值，存储为 8 字节浮点数。
`text`	使用数据库编码存储的文本字符串，可以是 UTF-8、UTF-16BE 或 UTF-16LE。
`blob`	任何数据块，每个数据块都完全按照输入时的方式存储。

在 SQLite 上下文中，术语“存储类”和“数据类型”被认为是可以互换的。如果我们想了解有关 SQLite 数据类型和 SQLite 类型关联的更多信息，请查看 SQLite关于该主题的官方文档。

SQLite的优点

占用空间小：顾名思义，SQLite 库非常轻量级。尽管它使用的空间根据安装它的系统而有所不同，但它占用的空间不到 600KiB。此外，它是完全独立的，这意味着我们无需在系统上安装任何外部依赖项即可让 SQLite 工作。
用户友好：SQLite 有时被描述为“零配置”数据库，开箱即用。SQLite 不作为服务器进程运行，这意味着它永远不需要停止、启动或重新启动，并且不附带任何需要管理的配置文件。这些功能有助于简化从安装 SQLite 到将其与应用程序集成的过程。
便携：与其他数据库管理系统不同，其他数据库管理系统通常将数据存储为大量单独的文件，整个 SQLite 数据库存储在单个文件中。该文件可以位于目录层次结构中的任何位置，并且可以通过可移动介质或文件传输协议进行共享。

SQLite 的缺点

有限并发：虽然多个进程可以同时访问和查询 SQLite 数据库，但在任何给定时间只有一个进程可以对数据库进行更改。这意味着虽然 SQLite 支持比大多数其他嵌入式数据库管理系统更高的并发性，但它无法支持像 MySQL 或 PostgreSQL 这样的客户端/服务器 RDBMS。
无用户管理：数据库系统通常支持用户或具有对数据库和表的预定义访问权限的托管连接。由于 SQLite 直接读取和写入普通磁盘文件，因此唯一适用的访问权限是底层操作系统的典型访问权限。对于需要多个用户具有特殊访问权限的应用程序来说，SQLite不适用
安全性：在某些情况下，使用服务器的数据库引擎可以比 SQLite 等无服务器数据库提供更好的保护，防止客户端应用程序中的错误。例如，客户端中的杂散指针不会损坏服务器上的内存。此外，由于服务器是单个持久进程，因此客户端-服务器数据库可以比无服务器数据库更精确地控制数据访问。这允许更细粒度的锁定和更好的并发性。

何时使用 SQLite

嵌入式应用程序：对于需要可移植性且不需要未来扩展的应用程序来说，SQLite 是一个很好的数据库选择。示例包括单用户本地应用程序、移动应用程序或游戏。
磁盘访问替换：如果应用程序需要直接读取文件并将文件写入磁盘，则使用 SQLite 可能会带来好处，因为它可以提供使用 SQL 带来的附加功能和简单性。
测试：对于许多应用程序来说，使用使用附加服务器进程的 DBMS 来测试其功能可能有些过分。SQLite 具有内存模式，可用于快速运行测试，而无需实际数据库操作的开销，使其成为测试的理想选择。

何时不使用 SQLite

处理大量数据：SQLite 在技术上可以支持高达 140TB 大小的数据库，只要磁盘驱动器和文件系统也支持数据库的大小要求。然而，SQLite 网站建议任何接近 1TB 的数据库都存放在集中式客户端服务器数据库上，因为该大小或更大的 SQLite 数据库将难以管理。
高写入量：SQLite 只允许在任何给定时间发生一次写入操作，这极大地限制了其吞吐量。如果我们的应用程序需要大量写入操作或多个并发编写器，SQLite 可能无法满足我们的需求。
需要网络访问：由于 SQLite 是无服务器数据库，因此它不提供对其数据的直接网络访问。此访问权限内置于应用程序中。如果 SQLite 中的数据位于与应用程序不同的计算机上，则需要跨网络的高带宽引擎到磁盘链接。这是一种昂贵且低效的解决方案，在这种情况下，客户端-服务器 DBMS 可能是更好的选择。

MySQL

根据DB-Engines 排名，自 2012 年该网站开始跟踪数据库流行度以来，MySQL 一直是最受欢迎的开源 RDBMS。它是一款功能丰富的产品，为许多世界上最大的网站和应用程序提供支持，包括 Twitter、Facebook 、Netflix 和 Spotify。MySQL 入门相对简单，这在很大程度上要归功于其详尽的文档和庞大的开发人员社区，以及丰富的 MySQL 相关在线资源。

MySQL 的设计注重速度和可靠性，但牺牲了对标准 SQL 的完全遵守。MySQL 开发人员不断努力更加严格地遵守标准 SQL，但它仍然落后于其他 SQL 实现。然而，它确实附带了各种 SQL 模式和扩展，使其更接近合规性。

与使用 SQLite 的应用程序不同，使用 MySQL 数据库的应用程序通过单独的守护进程来访问它。由于服务器进程位于数据库和其他应用程序之间，因此可以更好地控制谁有权访问数据库。

MySQL 启发了大量第三方应用程序、工具和集成库，这些应用程序、工具和集成库扩展了其功能并使其更易于使用。这些第三方工具中使用更广泛的一些是phpMyAdmin、DBeaver和HeidiSQL。

MySQL 支持的数据类型

MySQL 的数据类型可以分为三大类：数字类型、日期和时间类型以及字符串类型。

数字类型：

数据类型	解释
`tinyint`	一个非常小的整数。此数值数据类型的有符号范围是 -128 到 127，无符号范围是 0 到 255。
`smallint`	一个小整数。此数字类型的有符号范围是 -32768 到 32767，无符号范围是 0 到 65535。
`mediumint`	一个中等大小的整数。此数值数据类型的有符号范围是 -8388608 到 8388607，无符号范围是 0 到 16777215。
`int`或者`integer`	一个正常大小的整数。此数值数据类型的有符号范围是 -2147483648 到 2147483647，无符号范围是 0 到 4294967295。
`bigint`	一个大整数。此数值数据类型的有符号范围为 -9223372036854775808 到 9223372036854775807，无符号范围为 0 到 18446744073709551615。
`float`	一个小（单精度）浮点数。
`double`，`double precision`，或者`real`	正常大小（双精度）浮点数。
`dec`，`decimal`，`fixed`，或者`numeric`	压缩定点数。此数据类型的条目的显示长度是在创建列时定义的，并且每个条目都遵循该长度。
`bool`或者`boolean`	布尔值是一种只有两个可能值的数据类型，通常是`true`或`false`。
`bit`	一种位值类型，我们可以指定每个值的位数（从 1 到 64）。

日期和时间类型：

数据类型	解释
`date`	日期，表示为`YYYY-MM-DD`。
`datetime`	显示日期和时间的时间戳，显示为`YYYY-MM-DD HH:MM:SS`。
`timestamp`	自1970 年 1 月 1 日 00:00:00以来的时间量的时间戳。
`time`	一天中的某个时间，显示为`HH:MM:SS`。
`year`	以 2 或 4 位数字格式表示的年份，默认为 4 位数字。

字符串类型：

数据类型	解释
`char`	固定长度的字符串；该类型的条目在存储时会在右侧填充空格以满足指定的长度。
`varchar`	可变长度的字符串。
`binary`	与类型类似`char`，但指定长度的二进制字节串而不是非二进制字符串。
`varbinary`	与类型类似`varchar`，但是是可变长度的二进制字节串而不是非二进制字符串。
`blob`	最大长度为 65535 (2^16 - 1) 字节数据的二进制字符串。
`tinyblob`	`blob`最大长度为 255 (2^8 - 1) 字节数据的列。
`mediumblob`	`blob`最大长度为 16777215 (2^24 - 1) 字节数据的列。
`longblob`	`blob`最大长度为 4294967295 (2^32 - 1) 字节数据的列。
`text`	最大长度为 65535 (2^16 - 1) 个字符的字符串。
`tinytext`	`text`最大长度为 255 (2^8 - 1) 个字符的列。
`mediumtext`	`text`最大长度为 16777215 (2^24 - 1)个字符的列。
`longtext`	`text`最大长度为 4294967295 (2^32 - 1)个字符的列。
`enum`	枚举，它是一个字符串对象，它从创建表时声明的值列表中获取单个值。
`set`	与枚举类似，可以具有零个或多个值的字符串对象，每个值都必须从创建表时指定的允许值列表中选择。

MySQL 的优点

流行性和易用性：作为世界上最流行的数据库系统之一，不乏有使用 MySQL 经验的数据库管理员。同样，有大量关于如何安装和管理 MySQL 数据库的印刷版和在线文档。其中包括许多第三方工具（例如 phpMyAdmin），旨在简化数据库入门过程。
安全性：MySQL 附带一个脚本，可帮助我们通过设置安装的密码安全级别、定义 root 用户的密码**、**删除匿名帐户以及删除默认情况下可访问的测试数据库来提高数据库的安全性。全部用户。此外，与 SQLite 不同的是，MySQL 支持用户管理并允许我们逐个用户授予访问权限。
速度：通过选择不实现 SQL 的某些功能，MySQL 开发人员能够优先考虑速度。虽然最近的基准测试表明 PostgreSQL 等其他 RDBMS 在速度方面可以匹配或至少接近 MySQL，但 MySQL 仍然享有极快数据库解决方案的声誉。
复制：MySQL 支持多种不同类型的复制，这是在两个或多个主机之间共享信息的做法，以帮助提高可靠性、可用性和容错能力。这对于设置数据库备份解决方案或水平扩展数据库很有帮助。

MySQL 的缺点

已知限制：由于 MySQL 的设计目标是速度和易用性，而不是完全符合 SQL 规范，因此它具有某些功能限制。例如，它缺乏对子句的支持FULL JOIN。
许可和专有功能：MySQL 是双重许可软件，具有根据GPLv2许可的免费开源社区版本和根据专有许可发布的多个付费商业版本。因此，某些功能和插件仅适用于专有版本。
开发缓慢：自从 MySQL 项目于 2008 年被 Sun Microsystems 收购，并于 2009 年被 Oracle Corporation 收购以来，用户抱怨 DBMS 的开发过程显着放缓，因为社区不再有机构来开发 DBMS。快速对问题做出反应并实施变革。

何时使用 MySQL

分布式操作：MySQL 的复制支持使其成为分布式数据库设置（例如主-辅助或主-主架构）的绝佳选择。
网站和 Web 应用程序：MySQL 为互联网上的许多网站和应用程序提供支持。这在很大程度上要归功于安装和设置 MySQL 数据库的简单性，以及从长远来看其整体速度和可扩展性。
预期的未来增长：MySQL 的复制支持有助于促进水平扩展。此外，升级到商业 MySQL 产品（例如 MySQL Cluster）是一个相对简单的过程，它支持自动分片，这是另一种水平扩展过程。

何时不使用 MySQL

SQL 合规性是必要的：由于 MySQL 并不尝试实现完整的 SQL 标准，因此该工具并不完全符合 SQL 标准。如果我们的用例必须完全甚至接近完全的 SQL 合规性，那么我们可能需要使用更完全合规的 DBMS。
并发和大数据量：虽然MySQL通常在大量读取操作中表现良好，但并发读写可能会出现问题。如果我们的应用程序将有许多用户同时向其中写入数据，那么另一个 RDBMS（例如 PostgreSQL）可能是更好的数据库选择。

PostgreSQL

PostgreSQL，也称为 Postgres，自称为“世界上最先进的开源关系数据库”。它的创建目标是高度可扩展且符合标准。PostgreSQL 是一个对象关系数据库，这意味着虽然它主要是一个关系数据库，但它还包含通常与对象数据库相关的功能（例如表继承和函数重载）。

Postgres 能够同时高效地处理多个任务，这一特性称为并发性。它无需读锁即可实现这一目标，这要归功于其多版本并发控制 (MVCC)的实现，它确保了事务的原子性、一致性、隔离性和持久性，也称为 ACID 合规性。

PostgreSQL 的使用不如 MySQL 广泛，但仍然有许多第三方工具和库旨在简化 PostgreSQL 的使用，包括pgAdmin和Postbird。

PostgreSQL 支持的数据类型

PostgreSQL 与 MySQL 一样支持数字、字符串以及日期和时间数据类型。此外，它还支持几何形状、网络地址、位字符串、文本搜索和 JSON 条目的数据类型，以及几种特殊的数据类型。

数字类型：

数据类型	解释
`bigint`	有符号 8 字节整数。
`bigserial`	自动递增的 8 字节整数。
`double precision`	8 字节双精度浮点数。
`integer`	有符号 4 字节整数。
`numeric`或者`decimal`	多种可选精度，建议在精确性至关重要的情况下使用，例如货币金额。
`real`	4 字节单精度浮点数。
`smallint`	有符号 2 字节整数。
`smallserial`	自动递增的 2 字节整数。
`serial`	自动递增的 4 字节整数。

字符类型：

数据类型	解释
`character`	具有指定固定长度的字符串。
`character varying`或者`varchar`	长度可变但有限的字符串。
`text`	可变的字符串，长度不限。

日期和时间类型：

数据类型	解释
`date`	由日、月、年组成的日历日期。
`interval`	一个时间跨度。
`time`或者`time without time zone`	一天中的某个时间，不包括时区。
`time with time zone`	一天中的某个时间，包括时区。
`timestamp`或者`timestamp without time zone`	日期和时间，不包括时区。
`timestamp with time zone`	日期和时间，包括时区。

几何类型：

数据类型	解释
`box`	平面上的长方形盒子。
`circle`	平面上的一个圆圈。
`line`	平面上的无限直线。
`lseg`	平面上的线段。
`path`	平面上的几何路径。
`point`	平面上的几何点。
`polygon`	平面上的闭合几何路径。

网络地址类型：

数据类型	解释
`cidr`	IPv4 或 IPv6 网络地址。
`inet`	IPv4 或 IPv6 主机地址。
`macaddr`	媒体访问控制 (MAC) 地址。

位串类型：

数据类型	解释
`bit`	固定长度的位串。
`bit varying`	可变长度位串。

文本搜索类型：

数据类型	解释
`tsquery`	文本搜索查询。
`tsvector`	文本搜索文档。

JSON 类型：

数据类型	解释
`json`	文本 JSON 数据。
`jsonb`	分解的二进制 JSON 数据。

其他数据类型：

数据类型	解释
`boolean`	逻辑布尔值，表示`true`或`false`。
`bytea`	“字节数组”的缩写，该类型用于二进制数据。
`money`	一定数量的货币。
`pg_lsn`	PostgreSQL 日志序列号。
`txid_snapshot`	用户级事务 ID 快照。
`uuid`	通用唯一标识符。
`xml`	XML 数据。

PostgreSQL 的优点

SQL 合规性：与 SQLite 或 MySQL 相比，PostgreSQL 旨在严格遵守 SQL 标准。根据 PostgreSQL 官方文档，除了一长串可选功能之外，PostgreSQL 支持完全核心 SQL:2011 合规性所需的 179 个功能中的 160 个。
开源和社区驱动：PostgreSQL 是一个完全开源的项目，其源代码由一个庞大且专注的社区开发。同样，Postgres 社区维护并贡献了大量描述如何使用 DBMS 的在线资源，包括官方文档、PostgreSQL wiki和各种在线论坛。
可扩展：用户可以通过目录驱动操作和动态加载以编程方式动态扩展 PostgreSQL 。我们可以指定一个目标代码文件，例如共享库，PostgreSQL 将根据需要加载它。

PostgreSQL 的缺点

内存性能：对于每个新的客户端连接，PostgreSQL 都会派生一个新进程。每个新进程都会分配大约 10MB 的内存，对于具有大量连接的数据库来说，这些内存会快速增加。因此，对于简单的大量读取操作，PostgreSQL 的性能通常低于其他 RDBMS（例如 MySQL）。
流行度：尽管近年来使用越来越广泛，但 PostgreSQL 在流行度方面一直落后于 MySQL。这样做的后果之一是，可以帮助管理 PostgreSQL 数据库的第三方工具仍然较少。同样，与具有 MySQL 经验的数据库管理员相比，具有 Postgres 数据库管理经验的数据库管理员并不多。

何时使用 PostgreSQL

数据完整性很重要：PostgreSQL 自 2001 年以来就完全符合 ACID，并实现多版本货币控制以确保数据保持一致，这使其成为数据完整性至关重要时 RDBMS 的有力选择。
与其他工具集成：PostgreSQL 与多种编程语言和平台兼容。这意味着，如果我们需要将数据库迁移到另一个操作系统或将其与特定工具集成，那么使用 PostgreSQL 数据库可能比使用另一个 DBMS 更容易。
复杂的操作：Postgres 支持可以利用多个 CPU 的查询计划，以便以更快的速度回答查询。再加上它对多个并发编写器的强大支持，使其成为数据仓库和在线事务处理等复杂操作的绝佳选择。

何时不使用 PostgreSQL

速度势在必行：PostgreSQL 在设计时考虑了可扩展性和兼容性，但以速度为代价。如果我们的项目需要尽可能最快的读取操作，PostgreSQL 可能不是 DBMS 的最佳选择。
简单的设置：由于其庞大的功能集和对标准 SQL 的严格遵守，Postgres 对于简单的数据库设置来说可能有点过分了。对于需要速度的大量读取操作，MySQL 通常是更实用的选择。
复杂复制：尽管 PostgreSQL 确实为复制提供了强大的支持，但它仍然是一个相对较新的功能。某些配置（例如主-主架构）只能通过扩展来实现。复制是 MySQL 上更成熟的功能，许多用户认为 MySQL 的复制更容易实现，特别是对于那些缺乏必要的数据库和系统管理经验的用户。

结论

如今，SQLite、MySQL 和 PostgreSQL 是世界上最流行的三个开源关系数据库管理系统。每个都有其独特的功能和局限性，并且在特定场景中表现出色。在决定使用 RDBMS 时，需要考虑很多变量，而且选择很少像选择最快的 RDBMS 或功能最多的 RDBMS 那样简单。下次我们需要关系数据库解决方案时，请务必深入研究这些工具和其他工具，以找到最适合我们需求的工具。