DBA 視角：Postgres 18 新版本，帶來了哪些變化？详情 - 數據庫,mysql,postgresql,mongodb Bytebase 日志

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PostgreSQL 於 2025 年 5 月 8 日宣佈了 18 beta 1 版本的發佈。雖然一些功能可能還會被移除，但值得一看。

異步 I/O

PostgreSQL 18 在底層引入了一個重大改進，即新的異步 I/O（AIO）子系統。根據官方的版本説明，此功能旨在提高 I/O 吞吐量並隱藏 I/O 延遲，可以通過 io_method 服務器變量啓用。對於 Linux 用户，這意味着可以利用 io_uring，而且可在任意平台基於工作線程實現。原實現方式主要針對文件系統讀取，包括順序掃描、位圖堆掃描和清理操作；新的系統視圖 pg_aios 也將可顯示用於 AIO 的文件句柄。

終於有 AIO 了！承諾某些讀取操作 2-3 倍的性能改進，聽起來很棒（對使用網絡附加磁盤的雲數據庫來説，真的有可能）。

不過別忘了，這只是針對讀取的；不要指望你的寫入密集型 OLTP 會一夜間神奇地加速。當然，AIO 仍是一個巨大的進步，如果沒有引入新 I/O 錯誤的話。
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UUIDv7

PostgreSQL 18 為處理分佈式系統或需要全局唯一、可排序標識符的開發者帶來了對 UUIDv7 的原生支持。正如 PostgreSQL 18 Beta 1 發佈公告中所強調的，新的 uuidv7() 函數允許生成按時間戳排序的 UUID。相比傳統的 UUID（如 UUIDv4，uuidv4() 現在是 gen_rand_uuid() 的別名），這在數據庫性能方面是一個重大改進，尤其是對於索引和緩存策略，因為按時間排序的特性可以帶來更好的數據局部性並減少 B 樹索引中的頁面分裂。

現在，我們的主鍵就既可以全局唯一，又可以與索引很好地配合。遲到總比不到好。

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改進的 EXPLAIN

EXPLAIN 命令在理解查詢性能方面是 DBA 最好的朋友（有時也是最大的敵人）。PostgreSQL 18 為 EXPLAIN 的輸出帶來了幾個正向的改進，使其更有洞察力。根據版本説明，EXPLAIN ANALYZE 現在將自動包含 BUFFERS 輸出，省去了額外的關鍵字。此外，改進後的 EXPLAIN ANALYZE VERBOSE 將顯示 WAL（預寫日誌）使用情況、CPU 統計信息和平均讀取統計信息。EXPLAIN (WAL)、VACUUM/ANALYZE (VERBOSE) 和自動清理日誌輸出中還添加了完整的 WAL 緩衝區計數。

也許，僅僅是也許，現在更多的開發者會真正查看緩衝區使用情況。VERBOSE 中的 WAL、CPU 和平均讀取統計數據很有助於真正深入的分析；還有一個指標可以將自動清理跟不上的原因解釋得一清二楚。

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NOT NULL 約束作為 NOT VALID

PostgreSQL 18 引入了另一個對 schema 管理的有益改進，即能夠將 NOT NULL 約束添加為 NOT VALID。

此功能允許用户添加 NOT NULL 約束而無需立即掃描整個表，之後驗證時也無需持有 ACCESS EXCLUSIVE 鎖。這對於大表特別有價值，可以大量節省添加約束所需的停機時間。

這個新語法需要使用命名約束方法：

ALTER TABLE table_name ADD CONSTRAINT constraint_name NOT NULL (column) NOT VALID;

之後，可以使用以下方式驗證約束：

ALTER TABLE table_name VALIDATE CONSTRAINT constraint_name;

在驗證期間，PostgreSQL 只持有 ShareUpdateExclusiveLock，這意味着 SELECT、INSERT、UPDATE 和 DELETE 等正常操作可以在驗證過程運行時繼續工作。

即使 NOT NULL 約束被添加為 NOT VALID，它仍然阻止新的 NULL 值插入到列中。這為新行提供了即時的數據完整性，並允許在任何時候清理現有的 NULL 值。

這對於我們這些以每秒美元計算停機時間、管理大型生產數據庫的人來説，簡直是雪中送炭。我們不再需要為了給某個 10TB 的表添加 NOT NULL 約束而安排凌晨 3 點的維護窗口。被標記為無效時仍然阻止新的 NULL 值，這是完美的平衡：向前傳遞完整的數據，而不必立即驗證。

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RETURNING 中的 OLD/NEW 值

以前的 RETURNING 為 INSERT 和 UPDATE 返回新值，為 DELETE 返回舊值；MERGE 操作根據所執行的內部查詢來返回值。新語法則更加靈活，允許 INSERT ON CONFLICT 和 UPDATE 返回舊值（以前 UPDATE 只有新值），DELETE 在 ON DELETE 行賦值產生新值時可能返回新值。可通過更改關係別名「old」和「new」來指定所需的值。

這很好地簡化了應用程序邏輯。今後要獲取前後對比，就不再需要處理繁複的 SELECT 語句或觸發器了。

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虛擬生成列

根據版本説明，PostgreSQL 18 改變了生成列的處理方式，「在讀取時（而非寫入時）計算其值」。有別於傳統的 STORED 生成列，虛擬生成列成為了默認值；儘管STORED 選項仍然可用於需要顯式寫入時計算和存儲的場合。PostgreSQL 18 Beta 1 還宣佈，存儲的生成列現在可以邏輯複製。

鑑於相當多的的全名或簡單計算，對於從其他列派生且無需物理存儲的列，這樣會節省大量磁盤空間和寫入開銷。代價是讀取時計算，意味着查詢這些虛擬列可能受輕微的性能影響，特別是生成邏輯複雜的情況下；因此，存儲的列可進行邏輯複製，是一個不錯的補充。

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主要版本升級體驗

許多 DBA 升級 PostgreSQL 主要版本會有顧慮。

變更仍主要採取 pg_dumpall 後恢復、使用 pg_upgrade、邏輯複製等標準操作，但 PostgreSQL 18 將改善此過程的體驗。

新版本説明強調了通過主要版本升級保持規劃器統計信息的能力；新升級的集羣可以更快達到預期的性能狀態，而無需等待跨所有數據的 ANALYZE 運行。pg_upgrade 本身性能也有提升，包括其檢查的並行處理（通過 --jobs 標誌）和新的 --swap 標誌（交換而非複製升級目錄），在大型安裝場景下可以節省大量時間。

當然，任何主要版本都需要注意兼容性問題。版本 18 的説明中列出了幾個：時區縮寫處理的變化、MD5 密碼認證的棄用（終於！）、VACUUM 和 ANALYZE 處理繼承的變化、COPY FROM 關於文件結束標記行為的修改等。升級之前徹底審查兼容性是至關重要的。