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作者：IT邦德
中国DBA联盟(ACDU)成员，15年DBA工作经验
Oracle、PostgreSQL ACE
CSDN博客专家及B站知名UP主，全网粉丝15万+
擅长主流Oracle、MySQL、PG、高斯及Greenplum备份恢复，
安装迁移，性能优化、故障应急处理
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PostgreSQL 18 的发布确实带来了不少令人兴奋的改进，主要集中在性能、开发灵活性和数据管理等方面，接下来就帮你们解读下。
1.异步 I/O
PostgreSQL 此前依赖操作系统的预读机制来加速数据检索。然而，操作系统无法感知数据库特有的访问模式，难以准确预测所需数据，导致在许多工作负载场景下性能欠佳。同步 IO（如read/write）会阻塞进程，导致 CPU 利用率低，无法充分利用硬件资源。
PostgreSQL 18 引入了新的异步 I/O (AIO) 子系统来解决这一局限。AIO 允许 PostgreSQL 并发地发出多个 I/O 请求，而不是等待每个请求顺序完成，从而增强了现有的预读能力并提高整体吞吐量。PostgreSQL 18 支持的 AIO 操作包括顺序扫描、位图堆扫描和清理（VACUUM）,基准测试显示，在某些场景下性能提升高达 3 倍。
用户可选择三种不同的 io_method 启用异步 I/O，分别是：
1.worker 若干后台 I/O workers 接收处理后端进程的 I/O 请求。
2.io_uring Linux 系统中 io_uring 子系统通过操作系统内核线程处理 PG 的 I/O 请求。
3.sync 满足异步 I/O 框架接口要求的同步 I/O。
其中每个进程能够拥有的最大异步 I/O 句柄为 io_max_concurrency，
用户可以将其置 -1，使数据库自行选择合适的值。
启动数据库后，用户可通过 pg_aios 视图实时地获取当前系统异步 I/O 执行状况
postgres=# select * from pg_aios;
2.查询性能
PostgreSQL 18 通过一系列能自动提升工作负载速度的功能，进一步提升了查询性能。此版本引入了对多列 B-tree 索引上的“跳跃扫描”查找，可缩短在查询中省略一个或多个前缀索引列等值（=）条件时的执行时间。它还可以优化 WHERE 子句中使用 OR 条件的查询，使其有效利用索引，大幅提升执行速度。此外，PostgreSQL 对表连接的执行计划和处理进行了多项改进，包括提升哈希连接性能、允许合并连接使用增量排序等。PostgreSQL 18 还支持GIN 索引的并行构建，与 B-tree 和BRIN 索引索引一样具备该能力。
该版本还进一步增强了 PostgreSQL 对硬件加速的支持，包括为 popcount 函数添加对 ARM NEON 和 SVE CPU 内置指令集的支持，该函数被bit_count和其他内部功能使用。
CREATE INDEX idx_t1_c1c2 ON t1(c1, c2);
PostgreSQL 18 执行计划选择使用索引扫描，可以看出跳跃式扫描执行效率提升幅度非常大
3.升级性能跃升
PostgreSQL 的一项关键特性是生成并存储统计信息，有助于 PostgreSQL 选择最优的查询计划。在 PostgreSQL 18 之前，这些统计信息无法在主版本升级过程中保留，导致高负载系统在ANALYZE完成前查询性能骤降。PostgreSQL 18 引入了在主版本升级时保留规划器统计信息的能力，这有助于升级后的集群更快地达到预期性能。
此外，主版本升级工具pg_upgrade在 PostgreSQL 18 中迎来多项增强，例如当数据库包含大量表和序列等对象时，升级速度显著提升。此版本还支持通过 --jobs 参数配置并行检查，并新增了 --swap 参数，通过直接交换升级目录的方式替代原有的复制、克隆或链接文件操作。
1.在PostgreSQL18 中，pg_upgrade工具被增强， 默认情况下会自动将旧集群中的 pg_statistic系统目录数据迁移到新集群 pg_upgrade -b /old/bin -B /new/bin -d /old/data -D /new/data 除非你明确使用 --no-statistics参数，否则统计信息保留功能会自动生效 2.为了确保查询优化器拥有最完整的信息，建议在升级完成后， 对缺少扩展统计信息的表执行针对性的 ANALYZE vacuumdb --all --analyze-in-stages --missing-stats-only 这条命令会只针对那些缺少扩展统计信息的表进行分析，而不是全库分析， 从而大大缩短了补充统计信息所需的时间
4.开发者体验
4.1 虚拟生成列
PostgreSQL 18 引入了虚拟生成列，其数值在查询时实时计算而非直接存储，现已成为生成列的默认选项。此外，存储型生成列现已支持逻辑复制。
生成列是那些可以免去编写大量样板代码、简化工作的功能之一，生成的列有两种形式存储列(stored)和虚拟列(virtual) 。
存储(stored)生成列在插入/更新时仅计算一次，并持久化到磁盘（占用存储空间）。之后，它们可以像“真实”列一样被索引。对于不想每次都重新计算的昂贵表达式，它们非常适用。
虚拟(virtual)生成列（PG 18 中的新功能！）不存储在磁盘上。它们在查询时动态计算。它们非常适合轻量级表达式或不希望表膨胀的情况。
4.2 UUID 功能增强
PostgreSQL 18 还通过uuidv7()函数新增了 UUIDv7 生成功能，可生成按时间戳排序的随机 UUID，有助于优化缓存策略。uuidv4()也作为 gen_random_uuid() 的别名被引入PostgreSQL 18中。
UUIDv7 的时间戳顺序能显著减少页分裂和缓存失效，有效提升 B 树索引效率。
UUIDv7 自带时间排序，大部分场景下显著提升排序性能。
4.3 时态约束
PostgreSQL 18 新增了对时间范围约束的支持：通过 WITHOUT OVERLAPS 子句，可在主键（PRIMARY KEY）和唯一（UNIQUE）约束中定义不重叠的范围；通过 PERIOD 子句，可为外键（FOREIGN KEY）约束定义时间区间关系。
4.4 快速创建外部表
PostgreSQL 18 引入了CREATE FOREIGN TABLE … LIKE命令，可依据本地表的定义更便捷地创建外部表的模式结构。
以下语句将创建一个与 local_employees结构完全一致的外部表
-- 关键步骤：基于本地表结构创建外部表
CREATE FOREIGN TABLE foreign_employees (
LIKE local_employees INCLUDING ALL
-- INCLUDING ALL 复制所有列定义及约束（如NOT NULL）
)
SERVER remote_server
OPTIONS (
schema_name 'public',
table_name 'remote_employees_table'
-- 指定远程服务器上的实际表名
);
完成上述步骤后，你就可以像查询普通表一样查询 foreign_employees，
而 PostgreSQL 会在后台从远程数据库的 remote_employees_table表中获取数据
4.5 RETURNING 子句增强
PostgreSQL 18 版本新增了在RETURNING 子句中同时访问修改前（OLD）与当前（NEW）数值的能力，适用于 INSERT、UPDATE、DELETE 和 MERGE 命令
5.文本处理增强
PostgreSQL 18 通过多项新特性使文本处理更简单、更快速。此版本新增了PG_UNICODE_FAST排序规则，该规则在提供完整的Unicode大小写转换语义的同时，显著提升了多种比较操作的性能，涵盖 upper 和 lower 字符串比较函数，以及用于大小写不敏感比较的新casefold函数。
下表展示了在相同数据量和硬件环境下，两种排序规则处理上述查询的简要性能对比
此外，PostgreSQL 18 现在支持对使用非确定性排序规则的文本进行 LIKE 比较，简化了复杂模式匹配的实现。本版本还调整了全文检索的实现机制，使其采用数据库集群的默认排序提供程序，而非始终依赖 libc，这一变化可能导致在运行pg_upgrade后，需要为所有全文检索及pg_trgm索引执行重建操作。
6.复制
PostgreSQL 18 支持在日志和pg_stat_subscription_stats视图中报告逻辑复制写入冲突。此外，CREATE SUBSCRIPTION现默认使用并行流式方式来应用事务，有助于提升复制性能。pg_createsubscriber工具新增了 --all 参数，可以通过一条命令为实例中的所有数据库创建逻辑副本。 PostgreSQL 18 持自动删除空闲复制槽，避免在发布服务器上积压过多WAL日志。
1.CREATE SUBSCRIPTION命令现在默认启用并行流式传输
-- 在PostgreSQL 18中创建订阅，默认即采用并行流式方式
CREATE SUBSCRIPTION my_subscription
CONNECTION 'host=192.168.1.100 port=5432 dbname=source_db user=repuser'
PUBLICATION my_publication;
2.一键为所有数据库创建逻辑副本
pg_createsubscriber工具新增了 --all参数，
可以通过一条命令为PostgreSQL实例中的所有数据库创建逻辑副本，极大简化了操作
pg_createsubscriber --all --source-host=192.168.1.100 --target-host=192.168.1.101 --user=repuser
3.自动删除空闲复制槽
PostgreSQL 18 支持自动检测并删除那些长时间处于非活动状态的复制槽，
从而有效防止WAL日志的无限制增长
可以在 postgresql.conf中设置 max_slot_wal_keep_size
参数来控制为复制槽保留的WAL日志的最大体积，
或者设置 slot_timeout参数来定义复制槽的最大空闲时间，超时后可能被自动清理
7.维护与可观测性
7.1 vacuum策略
PostgreSQL 18 改进了vacuum策略，通过在常规 vacuum 期间主动冻结更多页面来减少开销，并在需要激进清理的情况下提供了帮助。
7.2 EXPLAIN 增强
PostgreSQL 18 对 EXPLAIN 命令进行了重大升级，通过提供更丰富、更直观的执行计划信息，让数据库开发者和 DBA 能够更加轻松地进行查询性能分析与优化。
PostgreSQL 18 为EXPLAIN命令提供了更详细的执行信息，自此版本起，在执行 EXPLAIN ANALYZE 时会自动显示访问的缓冲区数量（数据存储的基本单位）。此外，EXPLAIN ANALYZE 现在会显示索引扫描期间发生的索引查找次数，而 EXPLAIN ANALYZE VERBOSE 则会包含 CPU、WAL 和平均读取统计信息。
EXPLAIN ANALYZE 现在默认包含 BUFFER 统计信息，无需手动添加 BUFFERS 选项： 1.共享命中(Shared Hits)：显示从缓存中读取的数据块数量，反映内存使用效率。 2.共享读取(Shared Reads)：标识必须从磁盘读取的数据块，帮助识别 I/O 瓶颈。 3.共享脏块(Shared Dirtied)：针对数据修改操作，显示被更改的块数量。
PostgreSQL 18 还在pg_stat_all_tables视图增加了有关 VACUUM 及相关操作耗时统计，以及按连接统计的 I/O 和 WAL 使用情况数据。
8.OAuth 2.0 认证
提升身份管理的灵活性与安全性，降低操作复杂性。同时，MD5密码认证被弃用，建议迁移至更安全的SCRAM认证.
而这次 PostgreSQL18 在身份认证方面继续加强，引入对 OAuth 2 的支持。这是一种开放标准的授权协议，用于授权一个应用程序或服务访问用户在另一个应用程序中的资源，而无需提供用户名和密码。
配置于 pg_hba.conf，配合 oauth_validator_libraries 加载令牌验证库，提升身份认证的灵活性与安全性。
local all test oauth issuer="http://127.0.0.1:9000" scope="openid postgre"
总结
PostgreSQL是世界上最先进的开源数据库，拥有一个数以千计的用户、贡献者、公司和组织组成的全球社区。PostgreSQL起源于加利福尼亚大学伯克利分校，已经有超过40年的历史，并且以无与伦比的速度持续发展。PostgreSQL成熟的特性不仅与顶尖商业数据库系统相媲美，而且在高级数据库功能、可扩展性、安全性和稳定性方面超越了它们。
