PostgreSQL是不是你的下一个JSON数据库?

根据Betteridge定律(任何头条的设问句可以用一个词来回答:不是),除非你的JSON数据很少修改,并且查询很多。

最新版的Postgresql添加更多对JSON的支持,我们曾经问过Postgresql是否可以替换MongoDB作为JSON数据库,答案显而易见,但我们更希望的是,啊哈,这个问题由读者来问了。

“Postgresql不是已经有一些json的支持了吗?”

是的,在Postgresql 9.4之前的版本也有JSON 数据类型了,你可以这样:

CREATETABLEjustjson(idINTEGER,docJSON)
>INSERTINTOjustjsonVALUES(1,'{
"name":"fred","address":{
"line1":"52TheElms","line2":"Elmstreet","postcode":"ES11ES"
}
}');

保存了JSON的原始文本到数据库包括空白行和键顺序及重新的键,我们来查看下保存的数据:

>SELECT*FROMjustjson;
id|doc
----+---------------------------------
1|{+
|"name":"fred",+
|"address":{+
|"line1":"52TheElms",+
|"line2":"Elmstreet",+
|"postcode":"ES11ES"+
|}+
|}
(1row)

跟保存之前的文本一模一样,但我们仍可以解析出具体的数据出来,Postgresql提供了一套JSON的操作方法进行查找,例如,我们只要查出address信息,如果做?

selectdoc->>'address'FROMjustjson;
?column?
---------------------------------
{+
"line1":"52TheElms",+
"line2":"Elmstreet",+
"postcode":"ES11ES"+
}
(1row)

doc字段的 ->> 操作符是查询JSON对象的某个字段并返回文本,用数字也可以当作数组的索引,但仍返回文本。跟 ->> 类似的还有 -> 操作符,返回不转文本的内容,可以用它来导航搜索JSON对象,如:

selectdoc->'address'->>'postcode'FROMjustjson;
?column?
----------
ES11ES
(1row)

还有个更简短的写法来指定搜索路径,用 #>> 操作符,如梦:

selectdoc#>>'{address,postcode}'FROMjustjson;
?column?
----------
ES11ES
(1row)

通过保存完整的JSON数据类型可使其跟源数据完全一样并且不会丢失内容,但为保持完全一致也带来了成本,性能的缺失,而且不能索引...所有,尽管可以很方便的维持一致性和保持JSON文档,但仍有很大的提升空间,所以引入了JSONB。

"JSONB有什么不同?"

JSONB可以将整个JSON文档转有层级的KEY/VALUE数据对,所有的空白字符删除了,重复键只保留最后一次,键也没有排序,而是用HASH来保存了,上面的例子中用JSONB的版本的话,看来起类似这样:

>CREATETABLEjustjsonb(idINTEGER,docJSONB)
>INSERTINTOjustjsonbVALUES(1,"postcode":"ES11ES"
}
}');
>SELECT*FROMjustjsonb;
id|doc
----+----------------------------------------------------------------------------------------------------
1|{"name":"fred","address":{"line1":"52TheElms","postcode":"ES11ES"}}
(1row)

可以看到,所有非文本内容都消失了,替换成JSON文档需要的最少格式,这种压缩方式表示当数据插入时会自动格式化,这样可以减少之后访问数据分析处理的工作量。

"Postgresql的这种数据有点像HSTORE"

看到键值对,JSONB还真有点像Postgresql的HSTORE扩展,它也可以保存键值对,但它是一个扩展,而,JSONB(以及JSON)是在Postgresql内核的,HSTORE只有一级层级,但Postgresql可以有嵌套的元素,并且,HSTORE只能存字符串,而JSONB还可以存JSON的所数字类型。

“那JSONB到底带给我啥好处呢?”

索引,到处用上索引,你不能在Postgresql对JSON类型创建真正的索引,你可以创建表达式索引(expression indexes),但只限于你想索引的内容,例如:

createindexjustjson_postcodeonjustjson((doc->'address'->>'postcode'));

只有邮编(postcode)索引了,其它都没有索引。

而JSONB,支持GIN索引,一种通用返转索引(Generalized Inverted Index),Postgresql提供了另外一套索引操作符来支持包括 @> 包括JSON,<@ 最包含,? 测试字符串是否存在,?| 任意字符串是否存在,?& 所有存大的字符串。

有两类索引可用,认叫 json_ops,它支持所有操作符(译者:指普通json操作符)和一个支持&>操作符的jsonb_path_ops索引(译者:指索引操作符),认索引给JSON中的每个键值都创建了索引,其实 jsonb_path_ops只创建了一个认复杂的更高压缩的hash表索引,但认索引担任更多操作能力同时增加了空间成本。给表添加一些数据,我们再来看看某个邮编,如果我们创建了一个认的GIN JSON索引然后查询

explainselect*fromjustjsonbwheredoc@>'{"address":{"postcode":"HA36CC"}}';
QUERYPLAN
-----------------------------------------------------------------
SeqScanonjustjsonb(cost=0.00..3171.14rows=100{"address":{"postcode":"HA36CC"}}'::jsonb)
(2rows)

可以看出来是顺序扫瞄表,如果我们加个认的JSON GIN索引后再看看有什么不同?

>createindexjustjsonb_ginonjustjsonbusinggin(doc);
>explainselect*fromjustjsonbwheredoc@>'{"address":{"postcode":"HA36CC"}}';
QUERYPLAN
-------------------------------------------------------------------------------
BitmapHeapScanonjustjsonb(cost=40.78..367.62rows=100{"address":{"postcode":"HA36CC"}}'::jsonb)
->BitmapIndexScanonjustjsonb_gin(cost=0.00..40.75rows=100{"address":{"postcode":"HA36CC"}}'::jsonb)
(4rows)

搜索性能提升很大,但隐藏了空间的耗费,例中是41%的数据大小,让我们删除索引重复执行jsonb_path_ops GIN索引。

>createindexjustjsonb_ginonjustjsonbusinggin(docjsonb_path_ops);
>explainselect*fromjustjsonbwheredoc@>'{"address":{"postcode":"HA36CC"}}';
QUERYPLAN
-------------------------------------------------------------------------------
BitmapHeapScanonjustjsonb(cost=16.78..343.62rows=100{"address":{"postcode":"HA36CC"}}'::jsonb)
->BitmapIndexScanonjustjsonb_gin(cost=0.00..16.75rows=100{"address":{"postcode":"HA36CC"}}'::jsonb)
(4rows)

总成本低了点,索引体积小了很多,这是典型的创建索引速度和空间平衡的方法,但比顺序扫瞄性能高很多。


“我应该用它作为我的JSON数据库吗?”

如果你经常更新你的JSON文档,回答是否定的,Postgresql最擅长的是存储和攻取JSON文档及他们的字段,但尽管如此你可以取出单个字段,你也不能更新单个字段;实际上你可以,将整个JSON解析出来,添加新的字段再写回,让JSON分析器处理重复,但你很明显不想依赖这个。

如果你的主要数据用关系数据库用得很好,JSON数据只是一群补充(静态数据),那么用Postgresql就可以了,而且用JSONB表示和索引能力将更高效。另外,如果你的数据模型是可变内容的集合,那么你可能会寻找一样主流工业级的json文档数据库MongoDBRethinkDB

参考

Postgresql vs MongoDBhttp://my.oschina.net/Suregogo/blog/358277

Query JSON in Postgresql http://schinckel.net/2014/05/25/querying-json-in-postgres/

原文:https://www.compose.io/articles/is-postgresql-your-next-json-database/

<译:朱淦 350050183@qq.com 2015.8.9>

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