포스트그레스큐엘

포스트그레스큐엘의 기원은 1980년대 초 캘리포니아 대학교 버클리에서 시작된 인그레스 프로젝트로 거슬러 올라간다. 인그레스 팀의 리더였던 마이클 스톤브레이커는 1982년 사유 버전을 만들기 위해 버클리를 떠났으나, 1985년에 돌아와 현대 데이터베이스 시스템의 한계를 해결하기 위한 새로운 프로젝트를 시작했다. 이 프로젝트는 인그레스의 후속작이라는 의미에서 "POSTGRES"라는 이름이 붙었으며, 완전한 자료형 지원과 관계를 이해하는 시스템 구축을 목표로 했다.

POSTGRES 프로젝트는 1986년부터 논문을 통해 그 기초를 발표하기 시작했으며, 1988년 ACM SIGMOD 컨퍼런스에서 프로토타입 버전을 공개했다. 1989년 6월 소수 사용자에게 버전 1을 공개한 것을 시작으로, 규칙 시스템을 재작성한 버전 2(1990년), 다중 저장소 관리자 지원과 향상된 쿼리 엔진을 도입한 버전 3(1991년)이 차례로 릴리스되었다. 사용자 기반이 성장하면서 지원 부담이 커졌고, 1994년 6월 30일 버전 4.2를 마지막으로 버클리의 POSTGRES 프로젝트는 공식적으로 종료되었다.

이 시점에서 버클리는 POSTGRES의 소스 코드를 MIT 허가서의 변형 라이선스 하에 공개하여 누구나 자유롭게 사용하고 수정할 수 있게 했다. 당시 POSTGRES는 인그레스의 영향을 받은 POSTQUEL이라는 자체 쿼리 언어를 사용했으며, monitor라는 콘솔 애플리케이션을 통해 상호작용했다. 이 초기 버전의 POSTGRES는 이후 Postgres95로 진화하는 토대를 마련했다.

Postgres95는 1994년부터 1996년까지 개발된 POSTGRES 프로젝트의 중요한 진화 단계이다. 이 기간 동안 캘리포니아 대학교 버클리에서 개발된 원본 POSTGRES 코드베이스는 상당한 변화를 겪었다.

주요 변화는 쿼리 언어의 교체였다. 대학원생인 앤드루 유와 졸리 첸은 기존의 POSTQUEL 쿼리 언어 인터프리터를 당시 업계 표준이던 SQL 쿼리 언어 인터프리터로 교체했다. 이 변경은 데이터베이스의 접근성과 호환성을 크게 높였다. 또한, 기존의 monitor 콘솔 애플리케이션은 새로운 명령줄 도구인 psql로 대체되었다.

Postgres95의 첫 번째 버전(0.01)은 1995년 5월 5일 베타 테스터들에게 공개되었으며, 버전 1.0은 같은 해 9월 5일에 정식 발표되었다. 이 릴리스는 소프트웨어를 자유롭게 수정할 수 있는 더 관대한 라이선스를 적용했다. 1996년 7월 8일, Hub.org Networking Services의 마크 푸르니에가 최초의 비대학 개발 서버를 제공함으로써 프로젝트는 본격적인 오픈 소스 커뮤니티 개발 모델로 전환하는 계기를 마련했다. 이 시기에 브루스 맘지언과 바딤 B. 미헤예프가 참여하여 코드 안정화 작업이 본격화되었다. Postgres95의 성공적인 변화는 이후 1996년 프로젝트 이름을 PostgreSQL로 변경하고 SQL 지원을 강조하는 방향으로 이어지는 토대가 되었다.

1996년 7월 8일, 프로젝트는 SQL 지원을 강조하기 위해 공식적으로 PostgreSQL이라는 이름으로 재탄생했다. 이는 Postgres95에서 SQL을 명시적으로 포함시킨 새로운 이름이었다. 같은 해 10월 22일에는 공식 웹사이트인 PostgreSQL.org가 개설되었다. 첫 번째 공식 릴리스는 1997년 1월 29일에 버전 6.0으로 이루어졌으며, 이후 전 세계의 개발자와 자원봉사자들로 구성된 PostgreSQL 글로벌 개발 그룹이 소프트웨어의 유지 관리를 이어가고 있다.

PostgreSQL은 오픈 소스 객체-관계형 데이터베이스 관리 시스템으로, C 언어로 작성되었으며 크로스 플랫폼을 지원한다. 프로젝트는 자유로운 PostgreSQL 라이선스에 따라 릴리스를 지속하며, 상용 벤더, 지원 기업 및 오픈 소스 프로그래머들의 기여로 발전해 왔다. 2007년에는 공식 명칭을 PostgreSQL로 유지하고 Postgres를 별칭으로 사용하기로 결정했다.

2025년 현재 PostgreSQL은 주요 릴리스 버전 18에 도달했으며, 지속적으로 성능과 기능을 향상시키고 있다. 특히 비동기 I/O를 구현하여 데이터베이스 사용자가 미리 읽기 및 순차 스캔과 같은 동시 I/O 작업을 더 효율적으로 수행할 수 있게 되었다. 이는 대규모 데이터 웨어하우스나 많은 동시 사용자를 가진 웹 서비스와 같은 다양한 작업 부하를 처리하는 데 중요한 개선 사항이다.

포스트그레스큐엘의 다중 버전 동시성 제어(MVCC)는 데이터베이스의 동시성 제어를 관리하는 핵심 메커니즘이다. 이 방식은 각 트랜잭션에 데이터베이스 상태의 일관된 스냅샷을 제공하여, 다른 트랜잭션의 작업에 영향을 주지 않고 데이터를 읽고 변경할 수 있도록 한다. 이를 통해 읽기 작업 시 테이블이나 행에 대한 잠금을 설정할 필요가 크게 줄어들고, 시스템은 ACID 원칙을 유지하면서도 높은 동시성을 보장할 수 있다.

포스트그레스큐엘은 SQL 표준에 정의된 네 가지 트랜잭션 격리 수준을 지원한다. 더티 리드가 발생하지 않도록 설계되어 있어, Read Uncommitted 수준을 요청하더라도 실제로는 Read Committed 수준이 적용된다. Repeatable Read 수준은 트랜잭션 내에서 동일한 쿼리를 반복 실행해도 일관된 결과를 보장한다. 가장 높은 수준인 Serializable은 직렬화 가능 스냅샷 격리(SSI) 방식을 구현하여, 여러 트랜잭션이 동시에 실행되더라도 순차적으로 실행된 것과 동일한 결과를 보장하는 완전한 직렬화 성질을 제공한다.

MVCC의 구현 방식은 성능상의 이점을 제공하지만, 특정 상황에서는 튜닝이 필요할 수 있다. 예를 들어, 기존 행을 빈번하게 업데이트하는 작업 부하가 발생하면, 여러 버전의 행 데이터가 누적되어 저장 공간과 관리 오버헤드가 증가할 수 있다. 이를 관리하기 위해 포스트그레스큐엘은 VACUUM 프로세스를 제공하여 더 이상 필요하지 않은 오래된 행 버전을 정리하고 공간을 회수한다.

PostgreSQL은 데이터의 안전한 저장과 고가용성을 위한 다양한 저장 메커니즘과 복제 기능을 제공한다. 데이터 저장의 핵심에는 로그 선행 기입(WAL)이 있다. 이는 모든 데이터 변경 사항을 트랜잭션 로그에 먼저 기록하는 기술로, 시스템 장애 시에도 ACID 특성을 보장하며 특정 시점으로의 복구를 가능하게 한다. 대용량 데이터 처리를 위해 TOAST(The Oversized-Attribute Storage Technique) 메커니즘은 자동으로 큰 컬럼 값을 압축하여 별도로 저장하여 성능을 최적화한다.

복제 측면에서 PostgreSQL은 내장된 스트리밍 레플리케이션을 지원한다. 이는 WAL 레코드를 대기 서버(Standby Server)로 전송하여 실시간으로 데이터를 복제하는 방식이다. 복제는 비동기 방식과 동기 방식으로 구성할 수 있으며, 동기 복제는 하나 이상의 대기 서버가 트랜잭션을 수신하고 기록할 때까지 마스터 서버가 대기함으로써 더 높은 데이터 내구성을 보장한다. 이를 통해 읽기 전용 쿼리 부하를 분산시키는 읽기 확장(Read Scaling)이 가능해지고, 마스터 서버 장애 시 대기 서버를 승격시켜 고가용성을 구현할 수 있다.

또한 PostgreSQL은 논리적 복제를 제공한다. 이는 스트리밍 레플리케이션이 데이터베이스 클러스터 전체의 바이너리 복제를 수행하는 반면, 논리적 복제는 테이블 단위로 데이터 변경을 구독하고 복제할 수 있다. 이 기능은 데이터베이스 버전 간 복제, 특정 테이블만의 복제, 또는 다른 데이터베이스 시스템으로의 실시간 데이터 동기화 등에 유용하게 사용된다. 이러한 다양한 복제 옵션은 PostgreSQL이 다양한 장애 조치 및 부하 분산 시나리오에 적응할 수 있도록 한다.

PostgreSQL은 애플리케이션과 데이터베이스 서버 간의 연결을 위한 다양한 인터페이스와 통신 프로토콜을 제공한다. 또한 데이터베이스의 동작을 확장하고 제어할 수 있는 강력한 절차적 언어와 트리거, 규칙 시스템을 포함한다.

주요 연결 인터페이스로는 C 언어용 공식 클라이언트 라이브러리인 libpq가 있다. 이 라이브러리는 PostgreSQL의 바이너리 통신 프로토콜을 구현하며, 다른 많은 프로그래밍 언어용 커넥터(예: 자바용 JDBC, 파이썬용 psycopg)의 기반이 된다. 또한 ECPG 도구를 사용하여 SQL 명령을 C 코드에 직접 임베드하는 임베디드 SQL 방식도 지원한다.

데이터베이스의 로직을 확장하기 위해 PostgreSQL은 여러 절차적 언어를 지원한다. 기본적으로 안전한(safe) 언어인 PL/pgSQL과 일반 SQL 함수를 제공하며, C 언어로 확장 기능을 작성할 수도 있다. 또한 펄, Tcl, 파이썬과 같은 외부 언어를 확장으로 로드하여 저장 프로시저, 트리거, 사용자 정의 함수를 작성하는 데 사용할 수 있다. 트리거는 특정 테이블에 연결되어 INSERT나 UPDATE 같은 데이터 조작 이벤트에 반응하여 자동으로 실행되는 코드 블록이다.

PostgreSQL은 또한 쿼리 재작성 규칙 시스템을 갖추고 있다. 이 시스템은 들어오는 SQL 쿼리의 구문 트리를 다른 형태로 재작성할 수 있으며, 복잡한 뷰 업데이트 구현 등에 역사적으로 사용되어 왔다. 그러나 동일한 기능의 대부분이 이후 도입된 트리거로도 구현 가능하여, 현재는 트리거를 사용하는 것이 일반적이다. 추가적으로, 세션 간 비동기 메시징을 위한 LISTEN과 NOTIFY 명령을 제공하여, 애플리케이션 간의 간단한 발행/구독 패턴을 구현할 수 있게 한다.

PostgreSQL은 데이터베이스 접근 제어와 보안을 위한 포괄적인 메커니즘을 제공한다. 보안 모델의 핵심은 역할 기반의 권한 관리 시스템으로, 사용자와 그룹을 모두 역할로 취급한다. 권한은 데이터베이스, 스키마, 테이블, 컬럼, 심지어 행 수준까지 세분화하여 부여하거나 취소할 수 있어 세밀한 접근 제어가 가능하다.

인증 측면에서 PostgreSQL은 다양한 외부 인증 방식을 지원한다. 여기에는 SCRAM-SHA-256 및 MD5와 같은 암호 기반 방식, GSSAPI, SSPI, 커버로스와 같은 네트워크 인증 프로토콜, LDAP 및 액티브 디렉터리와 같은 디렉터리 서비스, RADIUS, PAM, 그리고 인증서 기반 인증이 포함된다. 또한 로컬 연결을 위한 ident 및 peer 인증도 사용할 수 있다. 이러한 인증 방식은 pg_hba.conf 파일을 통해 구성되며, 이를 통해 특정 IP 주소나 범위, 유닉스 도메인 소켓에서 접속하는 사용자가 어떤 데이터베이스에 연결할 수 있는지, 어떤 인증 방법을 사용해야 하는지, TLS 암호화가 필요한지 등을 제어할 수 있다.

또한 PostgreSQL은 강제 접근 제어를 구현할 수 있는 확장성을 제공한다. SECURITY LABEL 기능을 활용하면 보안 강화 리눅스 기반의 레이블 기반 접근 제어와 같은 추가적인 보안 정책을 적용할 수 있다. 이를 통해 운영체제 수준의 보안 정책과 데이터베이스 객체의 보안을 통합 관리할 수 있다.

PostgreSQL은 SQL 표준에 대한 높은 수준의 준수를 주요 목표 중 하나로 삼고 있다. 이는 다양한 데이터베이스 시스템 간의 호환성을 보장하고, 개발자들이 표준 SQL 지식을 활용하여 애플리케이션을 쉽게 개발하고 이식할 수 있도록 하기 위함이다.

PostgreSQL은 SQL:2023 코어 표준의 필수 기능 중 상당수를 지원한다. 예를 들어, 공통 테이블 표현식(CTE), 윈도우 함수, JSON 경로 표현식, MERGE 문 등 현대적인 SQL 기능들을 지속적으로 구현해 왔다. 이러한 표준 준수는 오라클, 마이크로소프트 SQL 서버와 같은 상용 데이터베이스와의 기능적 유사성을 높여, 애플리케이션의 마이그레이션을 용이하게 하는 장점이 있다.

그러나 완전한 표준 준수에는 몇 가지 차이점이 존재한다. 대표적으로, 따옴표로 묶이지 않은 식별자(테이블명, 컬럼명 등)를 처리하는 방식이 다르다. SQL 표준은 이를 대문자로 변환하도록 규정하지만, PostgreSQL은 소문자로 변환한다. 또한, 시스템 시간을 기준으로 한 데이터 버전 관리를 위한 표준 시간 데이터베이스 기능은 코어에 포함되어 있지 않으나, 제3자 확장을 통해 보완이 가능하다.

전반적으로 PostgreSQL 개발 그룹은 새로운 SQL 표준 사양이 발표될 때마다 이를 신속하게 검토하고 구현에 반영하려는 노력을 기울이고 있다. 이는 PostgreSQL이 단순한 관계형 데이터베이스를 넘어 객체-관계형 데이터베이스 관리 시스템으로서의 확장성과 강력한 기능을 유지하면서도, 업계 표준을 준수하는 신뢰할 수 있는 플랫폼으로 자리매김하는 데 기여하고 있다.

PostgreSQL은 크로스 플랫폼 데이터베이스 관리 시스템으로, 다양한 운영 체제와 하드웨어 아키텍처에서 광범위하게 실행될 수 있다. 이는 PostgreSQL 커뮤니티가 다양한 환경에서의 접근성과 호환성을 중요하게 여기기 때문이다.

주요 운영 체제로는 리눅스, 마이크로소프트 윈도우, macOS, FreeBSD, OpenBSD 등이 공식적으로 지원된다. 특히 윈도우 환경에서는 네이티브 서버로 실행되어 완전한 기능을 제공한다. 하드웨어 측면에서는 X86-64, ARM (AArch64 및 라즈베리 파이의 ARMv6 포함), RISC-V, 파워PC, SPARC 등 다양한 명령어 집합 아키텍처에서 동작한다.

이러한 광범위한 플랫폼 지원은 PostgreSQL이 서버 환경은 물론, 임베디드 시스템이나 특수 목적 하드웨어에서도 유연하게 활용될 수 있게 한다. 또한 가상 머신이나 컨테이너 환경에서도 문제없이 실행되어, 클라우드 컴퓨팅 및 하이브리드 클라우드 배포에 적합한 선택지가 된다.

PostgreSQL 데이터베이스의 운영과 관리는 주로 명령줄 도구인 psql과 다양한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 도구를 통해 이루어진다. 또한 백업, 복구, 로그 분석, 성능 모니터링 등 전문적인 관리 작업을 지원하는 다양한 서드파티 도구들이 풍부한 생태계를 구성하고 있다.

주요 관리 도구로는 PostgreSQL 배포판에 기본 포함된 psql이 있다. 이 명령줄 인터페이스는 SQL 쿼리 실행, 스크립트 자동화, 메타 명령 수행, 탭 자동 완성 등 강력한 기능을 제공한다. GUI 도구 중 가장 대표적인 것은 pgAdmin으로, 크로스 플랫폼을 지원하는 자유-오픈 소스 관리 도구이다. pgAdmin은 데이터베이스 객체 탐색, 쿼리 작성, 성능 모니터링 등 포괄적인 관리 기능을 웹 기반 또는 데스크톱 애플리케이션 형태로 제공한다.

전문적인 운영을 위해 여러 오픈 소스 도구들이 활발히 사용된다. 예를 들어, pgBadger는 PostgreSQL 로그 파일을 분석하여 상세한 성능 보고서를 생성한다. pgBackRest는 전체, 차등, 증분 백업을 지원하는 강력한 백업 및 복구 도구이다. pgaudit 확장은 세션 및 객체에 대한 상세한 감사 로깅 기능을 제공한다. 또한 WAL-E는 물리적 백업을 클라우드 저장소에 안전하게 보관하는 데 사용된다.

이 외에도 phpPgAdmin, PostgreSQL Studio, TeamPostgreSQL과 같은 웹 기반 관리 콘솔과, LibreOffice Base나 DBeaver 같은 범용 데이터베이스 도구를 PostgreSQL 프런트엔드로 활용할 수 있다. 이러한 다양한 도구들은 PostgreSQL이 엔터프라이즈 환경에서도 효율적으로 운영되고 관리될 수 있는 견고한 기반을 마련해 준다.

PostgreSQL의 성능은 지속적인 개발과 다양한 벤치마크를 통해 검증되어 왔다. 특히 버전 8.1 이후부터는 확장성과 처리 속도에 중점을 둔 개선 작업이 본격화되었다. 버전 8.0과 8.4 사이의 읽기 전용 작업 부하 벤치마크에서는 최대 10배 이상의 성능 향상이 확인되었으며, 읽기 및 쓰기 혼합 작업에서도 상당한 개선이 이루어졌다.

공식적인 업계 표준 벤치마크로는 2007년 SPECjAppServer2004 테스트가 있다. 이 테스트에서 PostgreSQL 8.2는 Sun의 하드웨어 플랫폼에서 실행되어 경쟁사인 오라클 데이터베이스의 성능에 버금가는 결과를 기록했다. 이는 PostgreSQL이 대규모 엔터프라이즈 애플리케이션에도 충분한 성능을 제공할 수 있음을 입증하는 중요한 사례가 되었다.

성능 최적화를 위해 PostgreSQL은 다중 버전 동시성 제어와 같은 고급 기능을 제공하지만, 기본 설정은 보수적으로 구성되어 있다. 따라서 대용량 데이터 처리나 높은 동시성을 요구하는 환경에서는 공유 메모리 크기, 작업자 프로세스 수, 효과적인 인덱싱 전략 등 시스템 파라미터를 적절히 튜닝하는 것이 중요하다. 커뮤니티 위키에서는 이러한 성능 최적화를 위한 실용적인 가이드를 제공하고 있다.

최신 버전에서는 병렬 쿼리 처리, JIT 컴파일 도입, 인덱스 구조 개선 등을 통해 성능이 지속적으로 향상되고 있다. 예를 들어, 많은 코어를 가진 서버에서의 선형 확장성은 PostgreSQL이 현대적인 멀티코어 하드웨어를 효율적으로 활용할 수 있음을 보여준다.

포스트그레스큐엘은 다양한 규모와 분야의 조직 및 서비스에서 핵심 데이터베이스 시스템으로 채택되어 신뢰성과 확장성을 입증하고 있다. 주요 사용자로는 마이크로소프트가 있으며, 윈도우 업데이트의 품질을 추적하는 대규모 분석 시스템에 활용한다. 오픈스트리트맵과 같은 협업 프로젝트나 레딧, 인스타그램, 트립어드바이저와 같은 대규모 사용자 생성 콘텐츠 플랫폼에서도 데이터 저장소로 사용된다.

기술 및 과학 분야에서는 미국 해양대기청의 국립기상청이 상세한 국지적 예보 모델 시스템에 포스트그레스큐엘을 도입했으며, 국제우주정거장에서는 궤도에서 수집한 원격 측정 데이터를 처리하는 데 활용한다. 얀덱스와 같은 주요 인터넷 기업도 자사 메일 서비스를 다른 상용 데이터베이스에서 포스트그레스큐엘로 전환한 사례가 있다.

이 외에도 스카이프, 디스커스, 플라이트어웨어 등 다양한 온라인 서비스와 그로퍼스 같은 배달 서비스에서 핵심 인프라를 구성한다. 오픈AI는 챗GPT를 포함한 주요 API 서비스의 백엔드 데이터베이스로 포스트그레스큐엘을 사용하는 것으로 알려져 있다. 이러한 광범위한 채택은 포스트그레스큐엘이 복잡한 쿼리 처리, 대용량 데이터 관리, 높은 동시성 요구 사항을 모두 충족시키는 강력한 객체-관계형 데이터베이스 관리 시스템임을 보여준다.

PostgreSQL은 다양한 클라우드 서비스형 플랫폼과 관리형 서비스에서 핵심 데이터베이스 엔진으로 채택되어 서비스형 소프트웨어 형태로 제공된다. 주요 클라우드 제공업체들은 PostgreSQL을 완전 관리형 서비스로 제공하여 사용자가 인프라 관리 부담 없이 데이터베이스를 활용할 수 있게 한다.

아마존 웹 서비스는 아마존 관계형 데이터베이스 서비스에서 PostgreSQL을 지원하며, 이후 클라우드 네이티브 설계의 아마존 오로라 서비스에도 PostgreSQL 호환 에디션을 추가했다. 마이크로소프트 애저는 Azure Database for PostgreSQL을 통해 관리형 서비스를 제공한다. 구글 클라우드 플랫폼은 AlloyDB라는 완전 관리형 PostgreSQL 호환 데이터베이스를 선보였으며, 알리바바 클라우드도 PolarDB for PostgreSQL을 서비스한다.

이 외에도 헤로쿠, IBM 클라우드, Jelastic과 같은 플랫폼에서 PostgreSQL을 서비스형 데이터베이스로 제공한다. Crunchy Data는 Crunchy Bridge를, Neon.tech는 서버리스 아키텍처의 Neon Serverless Postgres를 출시하는 등 전문 업체들도 특화된 관리형 PostgreSQL 서비스를 선보이고 있다. 이러한 서비스 구현은 PostgreSQL의 광범위한 생태계와 엔터프라이즈급 채택을 증명한다.

PostgreSQL의 확장 가능한 아키텍처와 관대한 라이선스는 다양한 특수 목적 데이터베이스 솔루션의 기반이 되었다. 이를 통해 PostgreSQL의 핵심 기능을 유지하면서 특정 작업 부하나 클라우드 환경에 최적화된 여러 파생 제품과 포크가 등장했다.

하이브리드 트랜잭션 및 분석 처리(HTAP)나 대규모 분석을 위해 설계된 그린플럼 데이터베이스는 PostgreSQL을 기반으로 한 대규모 병렬 처리(MPP) 데이터 웨어하우스이다. 시계열 데이터 처리를 위해 특화된 타임스케일DB는 PostgreSQL의 확장으로 제공되어, 빠른 데이터 수집과 복잡한 시계열 쿼리를 지원한다. 클라우드 네이티브 환경을 위해 설계된 아마존 오로라와 구글 클라우드의 AlloyDB는 각각 PostgreSQL과 호환되는 완전 관리형 서비스를 제공하며, 높은 성능과 가용성을 목표로 한다.

또한, 저장소와 컴퓨팅을 분리한 서버리스 아키텍처를 채택한 네온(Neon) 과 같은 오픈 소스 프로젝트도 등장했다. 이는 개발 워크플로우에 적합한 데이터베이스 브랜칭 같은 현대적 기능을 제공한다. 이 외에도 Postgres-XL, YugabyteDB 등이 PostgreSQL 코드베이스를 기반으로 분산 데이터베이스 기능을 확장하고 있다. 이러한 파생 제품들은 PostgreSQL 생태계의 활력을 보여주며, 단일한 범용 데이터베이스에서 특화된 솔루션으로의 발전 경로를 제시한다.