載入大量資料效能暴增3倍，PostgreSQL 16登場

在開放原始碼資料庫領域相當知名的PostgreSQL，全球開發團隊在5月底釋出16版第一個Beta測試版本，預先展示多種新特色，涵蓋效能、邏輯複寫（Logical Replication）功能強化、開發者體驗、安全性提升、監控與管理等層面。

後續經歷6月底發布Beta2版、8月中推出的Beta3版、8月底釋出候選版RC1，到了9月14日PostgreSQL 16正式版終於出爐！

新版上路最大賣點在於效能提升，可以大幅改善平行查詢、巨量資料載入、邏輯層面複製（logical replication）的應用，除此之外，這裡也提供更多SQL與JSON語法、新的工作負載監控狀態，同時能透過定義存取控制規則，以便針對多個大型群體的資料庫進行政策管理，從而獲得更多使用彈性。

就效能改善的特色而言，PostgreSQL 16新增查詢規畫最佳化調校機制，能夠顯著提升既有PostgreSQL的功能函式執行效率。實際上如何運作？這套資料庫系統配備的查詢規畫機制，能夠同時處理FULL與RIGHT的合併查詢（join），運用聚合（aggregate）函式搭配DISTINCT或ORDER BY子句，產生更理想的查詢計畫，也善用增量排序（incremental sorts）來處理SELECT DISTINCT查詢，並且將窗形函式（window functions）進行改良，以便提升執行效率。此外，這一版對於RIGHT、OUTER這類反連結（anti-joins）的查詢效率，也予以提升，使用者能透過這種敘述語句，要求系統列出不存在合併資料表中的資料列。

對於大量資料載入，PostgreSQL 16的效能增長更為具體。根據全球開發團隊的測試，若使用COPY敘述進行單一與並列的處理，在某些狀況下，效能改善幅度高達300％。

為何有如此驚人的成效？原因在於新版PostgreSQL對於使用libpq函式庫的個人端程式，增加負載平衡的支援，而且在用於資源回收、分析資料庫的VACUUM敘述進行改良，可減少資料庫因存取整張資料表而導致卡住的狀況。

關於這方面的改進，PostgreSQL商業版EnterpriseDB（EDB）的代理商歐立威科技，也在11月底的線上研討會揭露他們實測的Vacuum 效能控制差異，當中運用了新加入的參數 vacuum_buffer_usage_limit。

在硬體支援方面，PostgreSQL 16開始提供CPU加速功能，可運用x86與Arm架構都內建的單指令多資料（SIMD）技術，增加整體效能，基於這樣的機制，系統在處理ASCII與JSON字串，以及陣列、子交易（subtransaction）的搜尋時，均能獲得更理想的成效。

邏輯複製功能方面，PostgreSQL能讓用戶將資料流即時複製其他PostgreSQL執行個體，或是能夠解譯PostgreSQL邏輯複製協定的服務訂閱者，而在新版當中，用戶可從待命的資料庫執行個體執行邏輯複製，如此一來，這類執行個體也能將邏輯關係的異動發布到其他伺服器。而對於開發人員而言，若要進行分散工作負載，也能因此多出一種方法，不需麻煩長期處於忙碌狀態的主要執行個體，而是運用待命狀態的執行個體而非，來進行下游系統（downstream systems）的邏輯變更複製作業。

在過去至現行版本的PostgreSQL當中，使用者只能在主要的資料庫執行實例當中，建立邏輯複寫的發布者，到了第16版，將允許用戶也能在備援的資料庫執行實例當中，執行邏輯解碼，若要將工作負載分散執行，能有更多選擇，例如，在因應邏輯複寫變更的作業上，可運用較不忙碌的備援系統，而非只能仰賴主要系統來處理。

除此之外，訂閱者可運用多個平行的工作者（worker）執行大型交易，例如，針對未設置主鍵的資料表，訂閱者能使用二元樹（B-tree）索引，而毋須透過循序掃描的方式來尋找資料列，而在特定狀況下，使用者也能透過雙位元格式的採行，進而加快初始資料表的同步處理。

在邏輯複製的存取控制方面，PostgreSQL 16也提供多個改良特色，例如，增加預先定義的角色pg_create_subscription，可授權使用者建立新的邏輯訂閱；同時，新版也增添雙向邏輯複製功能的支援，以便從不同發布者的兩張資料表之間進行資料的複製。

在應用程式開發者的資料庫操作體驗方面，新版PostgreSQL在SQL/JSON當中增加更多語法，包含建構子與陳述方式，像是JSON_ARRAY()、JSON_ARRAYAGG()，以及IS JSON，也能使用底線來做為千分位分隔符號，例如5_432_000，以及非十進位的整數表示描述，像是0x1538、0o12470、0b1010100111000。

而在psql用戶端程式中也支援延伸查詢協定與增加指令，開發者可以執行「SELECT $1 + $2」這類查詢語句，並透過\bind執行帶有參數的查詢預先準備，也能以此來取代變數，例如「SELECT $1::int + $2::int \bind 1 2 \g」。

PostgreSQL也提供文字排序的規則，改善文字校對的支援。事實上，16版預設支援國際Unicode元件（ICU），能根據用戶環境決定預設的ICU所在國家地區，用戶可自定ICU校對規則。

關於資料庫效能調校，PostgreSQL 16新增pg_stat_io的觀點（view），可提供I/O狀態的資訊，有助於執行I/O存取模式的細緻分析，了解系統I/O作業帶來的影響。同時，新版也在pg_stat_all_tables的觀點增加欄位，可記錄資料表或索引最近一次被掃描的時間，對於auto_explain模組的使用，新版也透過記錄傳遞到參數化敘述的數值，促使其內容更容易理解，針對pg_stat_statements、pg_stat_activity這兩個功能，也改善查詢追蹤演算法的精確度。

就整套系統的供應形式而言，作為PostgreSQL商業軟體供應商的EDB，在11月初宣布正式支援第16版，範圍涵蓋旗下的資料庫版本，包含EDB Postgres Extended Server（PGE）、EDB Postgres Advanced Server（EPAS），以及延伸套件、工具。

在安全性方面，PGE、EPAS提供資料透明加密（Transparent Data Encryption，TDE），可選擇AES-128或AES-256等兩種加密等級，而EPAS 16額外提供權限分析（Privilege Analysis）的功能，用戶可追蹤與統計所有使用的權限，以及被批准卻未用於角色的權限，協助落實最低權限的原則，進而藉此對資料庫使用者移除過度授予的權限，避免有意或無意的資料存取與修改行為，並且更容易提供資料庫角色與權限的清單，方便稽核人員驗證。

兩大公有雲業者的資料庫服務近期也宣布支援PostgreSQL 16。例如，AWS在RC1推出當天，就開始在關聯式資料庫雲端服務預覽環境當中，提供Amazon RDS for PostgreSQL 16.0 RC1；而在新版正式發布隔天（9月15日），也預覽環境當中，提供Amazon RDS for PostgreSQL 16.0；

11月9日PostgreSQL 16.1發布，20日AWS宣布全面支援第16版，而且從16.1版開始供應。

微軟在10月底宣布資料庫服務Azure Cosmos DB for PostgreSQL支援PostgreSQL 16，既有的資料庫叢集可透過就地升級功能更新至這個版本。

在11月中與12月初，微軟也宣布Azure Database for PostgreSQL針對Flex Server的部署形式上，正式提供PostgreSQL 16。

產品資訊

PostgreSQL 16
●建議售價：
AWS Amazon RDS：db.t4g.micro亞太區域（東京）每小時0.025美元
Azure Database for PostgreSQL：單一伺服器1顆虛擬處理器搭配2 GiB記憶體，亞太地區每小時為0.065美元，儲存體每月每GiB為0.138美元
Azure Cosmos DB for PostgreSQL：單一節點1顆虛擬處理器搭配2 GiB記憶體，亞太地區每小時為0.030美元，單一節點儲存體每月128 GiB為22.144美元
●硬體環境需求：1 GHz處理器、2 GB記憶體、512 MB硬碟空間
●支援作業系統平臺：Windows Server（x86-64）、macOS（x86-64、Arm64）、Linux（x86-64、IBM Power）
●公有雲業者提供服務：AWS Amazon RDS、Azure Database for PostgreSQL、Azure Cosmos DB for PostgreSQL

【註：規格與價格由廠商提供，因時有異動，正確資訊請洽廠商】