PostgrustSQL - PostgreSQL-совместимая база данных на Rust

🤖 Experimental AI-Driven Project Проект создан из интереса проверить, может ли AI полностью самостоятельно написать работающую базу данных. Весь код и архитектура написаны без человеческого вмешательства.

PostgrustSQL - это реляционная база данных, написанная на Rust, с PostgreSQL-совместимым wire protocol. Поддерживает расширенные SQL операции, MVCC, транзакции, индексы и работает на порту 5432.

🚀 Быстрый старт

📖 Полная инструкция по установке и настройке: INSTALL.md

Включает: установку из исходников, пакеты для Arch/Debian, настройку конфигурации, systemd сервис, переменные окружения, и troubleshooting.

Автоматический тест (одна команда):

./run_test.sh

Или вручную:

# Терминал 1: Запустить сервер
cargo run --release

# Терминал 2: Запустить клиент
cargo run --example cli

Возможности (v2.6.0)

Основное

SQL запросы: CREATE/DROP TABLE/VIEW, INSERT, SELECT, UPDATE, DELETE, SHOW TABLES
Window Functions (v2.6.0): Аналитические функции с PARTITION BY и ORDER BY
- ROW_NUMBER() - последовательная нумерация
- RANK() / DENSE_RANK() - ранжирование с/без пропусков
- LAG() / LEAD() - доступ к предыдущим/следующим строкам
- Полная поддержка PARTITION BY и ORDER BY
Subqueries (v2.6.0): Подзапросы во всех контекстах
- IN / NOT IN подзапросы в WHERE
- EXISTS / NOT EXISTS проверки существования
- Scalar subqueries в WHERE и SELECT
- Вложенные подзапросы любой глубины
Multi-JOIN (v2.6.0): Множественные JOIN в одном запросе
- Последовательная обработка нескольких таблиц
- Смешанные типы JOIN (INNER/LEFT/RIGHT)
- Агрегатные функции с JOIN (COUNT, SUM, AVG, MIN, MAX)
Extended Query Protocol (v2.4.0): Prepared statements с параметрами ($1, $2, $3...)
- PARSE/BIND/DESCRIBE/EXECUTE/CLOSE/SYNC протокол
- Server-side statement caching для производительности
- Защита от SQL injection через параметризацию
COPY Protocol (v2.4.0 / v2.5.0): Массовый импорт/экспорт данных
- COPY FROM STDIN для bulk import (CSV/TSV/Binary)
- COPY TO STDOUT для экспорта данных (CSV/TSV/Binary)
- Binary Format (v2.5.0): PostgreSQL-compatible binary protocol, 3-5x быстрее CSV
- Полная поддержка всех 23 типов данных в binary формате
- 10-100x быстрее чем обычные INSERT
Role-Based Access Control (v2.3.0): Роли, владение таблицами, права доступа
- CREATE/DROP ROLE, GRANT/REVOKE роли
- Автоматическое владение таблицами (owner = создатель)
- Табличные привилегии (GRANT/REVOKE SELECT/INSERT/UPDATE/DELETE ON TABLE)
- ALTER TABLE OWNER TO для смены владельца
Multi-Connection Transaction Isolation (v2.1.0): DML изолирован между connections
Backup & Restore (v2.2.0): pgr_dump/pgr_restore утилиты (SQL + binary форматы)
MVCC (Multi-Version Concurrency Control): изоляция с версионированием строк (xmin/xmax)
WAL (Write-Ahead Log): автоматическое логирование операций с crash recovery
Транзакции: BEGIN, COMMIT, ROLLBACK с READ COMMITTED isolation
Индексы: B-tree и Hash индексы (одиночные и составные)
VACUUM: очистка мёртвых версий строк (MVCC cleanup)
PostgreSQL Protocol (v2.0.0): Полная совместимость с psql клиентом
- Simple Query Protocol + Extended Query Protocol (v2.4.0)
- Стандартный authentication flow (AuthenticationCleartextPassword)
- System catalogs (pg_catalog., information_schema.)
- System functions (version(), current_database(), pg_table_size())
Качество кода (v2.0.2): 0 deprecated warnings, relaxed Clippy для pet project

SQL Возможности

23 типа данных: SMALLINT, INTEGER, BIGINT, SERIAL, BIGSERIAL, REAL, NUMERIC(p,s), TEXT, VARCHAR(n), CHAR(n), BOOLEAN, DATE, TIMESTAMP, TIMESTAMPTZ, UUID, JSON, JSONB, BYTEA, ENUM, и др.
JOIN: INNER, LEFT, RIGHT (множественные JOIN в одном запросе)
Агрегаты: COUNT, SUM, AVG, MIN, MAX (работают с JOIN)
Window Functions: ROW_NUMBER, RANK, DENSE_RANK, LAG, LEAD
Subqueries: IN, NOT IN, EXISTS, NOT EXISTS, scalar subqueries
GROUP BY
ORDER BY с ASC/DESC
LIMIT и OFFSET
DISTINCT
UNIQUE constraints
CASE выражения (v1.10.0)
Set операции: UNION, UNION ALL, INTERSECT, EXCEPT (v1.10.0)
Views: виртуальные таблицы (v1.10.0)
WHERE операторы: =, !=, >, <, >=, <=, BETWEEN, LIKE, IN, IS NULL/IS NOT NULL

Дополнительно

EXPLAIN: анализ плана выполнения запросов
Page-based storage: оптимизированное хранение (125x улучшение)
Составные индексы: поддержка multi-column индексов
Foreign Keys: поддержка внешних ключей

Архитектура (v2.6.0)

Модульная структура (~19500 строк кода, добавлены Window Functions + Subqueries + Multi-JOIN в v2.6.0):

postgrustsql/
├── src/
│   ├── main.rs             # Точка входа сервера
│   ├── core/               # Базовые типы (Database, Table, Row, Value, Column)
│   │   ├── role.rs         # (v2.3.0) Роли и иерархия
│   │   ├── table_metadata.rs  # (v2.3.0) Права доступа к таблицам
│   │   ├── server_instance.rs # Управление ролями и проверка прав
│   │   └── ...
│   ├── parser/             # SQL парсер (nom) - ddl.rs, dml.rs, queries.rs
│   ├── executor/           # Модульный исполнитель
│   │   ├── storage_adapter.rs  # RowStorage trait (Vec<Row> | PagedTable)
│   │   ├── conditions.rs       # WHERE evaluation (+ subqueries v2.6.0)
│   │   ├── dml.rs             # INSERT/UPDATE/DELETE
│   │   ├── ddl.rs             # CREATE/DROP/ALTER TABLE
│   │   ├── queries.rs         # SELECT (+ multi-JOIN, aggregates fix v2.6.0)
│   │   ├── subquery.rs        # (v2.6.0) Подзапросы IN/EXISTS/scalar
│   │   ├── window.rs          # (v2.6.0) Window functions
│   │   ├── vacuum.rs          # VACUUM cleanup
│   │   ├── index.rs           # CREATE/DROP INDEX
│   │   ├── explain.rs         # EXPLAIN analyzer
│   │   ├── system_catalogs.rs # (v2.0.0) pg_catalog.*, information_schema.*
│   │   └── dispatcher.rs      # Query dispatcher
│   ├── index/              # B-tree & Hash индексы (single & composite)
│   ├── transaction/        # TransactionManager, Snapshot, GlobalTransactionManager
│   ├── storage/            # Binary save/load, WAL, Page-based storage
│   └── network/            # TCP server, PostgreSQL protocol
│       ├── server.rs           # TCP сервер с Simple + Extended Query Protocol
│       ├── pg_protocol.rs      # PostgreSQL wire protocol messages
│       ├── prepared_statements.rs  # (v2.4.0) Statement cache + parameter substitution
│       └── mod.rs              # Permission enforcement, session context
└── examples/
    ├── client.rs           # Автоматический клиент
    └── cli.rs              # Интерактивный CLI клиент

Установка и запуск

Вариант 1: Docker (рекомендуется)

# Собрать и запустить
docker-compose up -d

# Проверить статус
docker-compose ps

# Посмотреть логи
docker-compose logs -f postgrust

# Подключиться к серверу
nc localhost 5432
# или
telnet localhost 5432
# или через PostgreSQL клиент
psql -h localhost -p 5432 -U postgrust -d main

# Выполнить команду внутри контейнера
docker-compose exec postgrust /app/postgrustsql --help

# Остановить
docker-compose down

# Остановить и удалить данные
docker-compose down -v

# Пересобрать после изменений кода
docker-compose build --no-cache
docker-compose up -d

Вариант 2: Локальная сборка

Сборка проекта

cd postgrustsql
cargo build --release

Запуск сервера

cargo run --release

Сервер запустится на 127.0.0.1:5432 и будет сохранять данные в папку ./data/

Использование клиента

Интерактивный CLI клиент:

cargo run --example cli

Автоматический тестовый клиент:

cargo run --example client

Примеры SQL запросов

Создание таблицы

CREATE TABLE users (
    id INTEGER PRIMARY KEY,
    name TEXT NOT NULL,
    age INTEGER,
    active BOOLEAN
);

Вставка данных

INSERT INTO users (id, name, age, active) VALUES (1, 'Alice', 30, TRUE);
INSERT INTO users (id, name, age, active) VALUES (2, 'Bob', 25, TRUE);

Выборка данных

-- Выбрать все записи
SELECT * FROM users;

-- Выбрать определенные колонки
SELECT name, age FROM users;

-- Выбрать с условием
SELECT * FROM users WHERE age > 25;

Обновление данных

UPDATE users SET age = 31 WHERE name = 'Alice';
UPDATE users SET active = FALSE WHERE age < 26;

Удаление данных

DELETE FROM users WHERE age < 30;

Просмотр списка таблиц

SHOW TABLES;

Удаление таблицы

DROP TABLE users;

PostgreSQL System Catalogs (v2.0.0)

-- Посмотреть все таблицы
SELECT * FROM pg_catalog.pg_class WHERE relkind = 'r';

-- Посмотреть колонки таблицы
SELECT attname, atttypid FROM pg_catalog.pg_attribute
WHERE attrelid = (SELECT oid FROM pg_catalog.pg_class WHERE relname = 'users');

-- Information Schema
SELECT table_name FROM information_schema.tables;
SELECT column_name, data_type FROM information_schema.columns
WHERE table_name = 'users';

System Functions (v2.0.0)

-- Версия сервера
SELECT version();

-- Текущая база данных
SELECT current_database();

-- Размер таблицы в байтах
SELECT pg_table_size('users');

-- Размер базы данных
SELECT pg_database_size('main');

Role-Based Access Control (v2.3.0)

-- Создание ролей
CREATE ROLE admin WITH SUPERUSER;
CREATE ROLE developer;
CREATE ROLE readonly;

-- Удаление роли
DROP ROLE readonly;

-- Назначение роли пользователю
GRANT admin TO alice;
GRANT developer TO bob;

-- Отзыв роли
REVOKE developer FROM bob;

-- Управление правами на таблицы
GRANT SELECT ON TABLE users TO alice;
GRANT INSERT, UPDATE ON TABLE users TO bob;
GRANT ALL ON TABLE orders TO admin;

-- Отзыв прав
REVOKE UPDATE ON TABLE users FROM bob;
REVOKE ALL ON TABLE orders FROM admin;

-- Смена владельца таблицы
ALTER TABLE users OWNER TO alice;

-- Проверка прав (автоматически)
SELECT * FROM users;  -- Требует SELECT или быть владельцем
INSERT INTO users (name) VALUES ('Charlie');  -- Требует INSERT или быть владельцем
UPDATE users SET age = 25;  -- Требует UPDATE или быть владельцем
DELETE FROM users WHERE id = 1;  -- Требует DELETE или быть владельцем

Иерархия прав:

Superuser - полный доступ ко всем таблицам
Owner - полный доступ к своим таблицам
Granted privileges - конкретные права (SELECT/INSERT/UPDATE/DELETE)

Поддерживаемые типы данных (23 типа)

Числовые:

SMALLINT (i16), INTEGER / INT (i32), BIGINT (i64)
SERIAL (auto-increment i32), BIGSERIAL (auto-increment i64)
REAL / FLOAT (f32), DOUBLE PRECISION (f64)
NUMERIC(precision, scale) - точные десятичные числа

Строковые:

TEXT - произвольная длина
VARCHAR(n) - ограничение длины с валидацией
CHAR(n) - фиксированная длина с padding

Дата и время:

DATE - дата (YYYY-MM-DD)
TIMESTAMP - дата и время без timezone
TIMESTAMPTZ - дата и время с timezone

Специальные:

BOOLEAN / BOOL - true/false
UUID - универсальный уникальный идентификатор
JSON - текстовый JSON
JSONB - бинарный JSON (быстрее)
BYTEA - бинарные данные
ENUM - пользовательский перечисляемый тип

Транзакции

PostgrustSQL поддерживает транзакции с snapshot isolation:

-- Начать транзакцию
BEGIN;

-- Выполнить операции
INSERT INTO accounts (id, balance) VALUES (1, 1000);
UPDATE accounts SET balance = 1500 WHERE id = 1;

-- Зафиксировать изменения
COMMIT;

-- Или откатить
ROLLBACK;

Важно: Изменения в транзакции видны сразу, но сохраняются на диск только после COMMIT.

Backup & Restore (v2.2.0)

Экспорт базы данных

# Полный дамп (схема + данные) в SQL формат
./target/release/pgr_dump postgres > backup.sql

# Только схема (CREATE statements)
./target/release/pgr_dump --schema-only postgres > schema.sql

# Только данные (INSERT statements)
./target/release/pgr_dump --data-only postgres > data.sql

# Бинарный формат (быстрее для больших БД)
./target/release/pgr_dump --format=binary postgres > backup.bin

Импорт базы данных

# Восстановление из SQL дампа
./target/release/pgr_restore postgres < backup.sql

# Восстановление из бинарного формата
./target/release/pgr_restore --format=binary postgres < backup.bin

# Dry-run (только валидация, без выполнения)
./target/release/pgr_restore --dry-run postgres < backup.sql

Подключение к серверу

Через psql (PostgreSQL клиент) - v2.0.0+

# Стандартный PostgreSQL клиент (рекомендуется)
psql -h 127.0.0.1 -p 5432 -U postgrust -d main
# Пароль: любой (authentication в v2.0.0)

# Использование meta-команд
\dt                    # Список таблиц
\d users              # Описание таблицы users
\di                   # Список индексов
\l                    # Список баз данных

Через telnet или netcat

# Через telnet
telnet 127.0.0.1 5432

# Через netcat
nc 127.0.0.1 5432

Вывод SELECT запросов будет красиво отформатирован:

┌────┬───────┬─────┐
│ id ┆ name  ┆ age │
╞════╪═══════╪═════╡
│ 1  ┆ Alice ┆ 30  │
└────┴───────┴─────┘

Технологии

Rust Edition 2024
tokio 1.41 - асинхронный runtime
nom 7.1 - парсер комбинаторы для SQL
serde 1.0 + bincode 1.3 - бинарная сериализация (WAL, snapshots)
serde_json 1.0 - JSON/JSONB поддержка
thiserror 2.0 - обработка ошибок
comfy-table 7.1 - красивое форматирование таблиц
rustyline 14.0 - CLI с историей команд
chrono 0.4 - Date/Time типы
uuid 1.6 - UUID тип
rust_decimal 1.33 - NUMERIC тип с точностью

PostgreSQL Совместимость (v2.3.0)

✅ Поддерживается

PostgreSQL wire protocol (порт 5432)
Authentication (cleartext password)
Подключение через psql клиент
System catalogs (pg_catalog., information_schema.)
System functions (version(), current_database(), pg_*_size())
Meta-команды psql (\dt, \d, \di, \l)
RBAC (CREATE/DROP ROLE, GRANT/REVOKE роли и привилегии)
Table ownership и контроль доступа

⚠️ Ограничения

Один JOIN на запрос (множественные JOIN planned)
WHERE с JOIN не полностью поддерживается
Составные индексы требуют точного совпадения всех колонок
Hash индексы только для = (B-tree для диапазонов)
Extended Query Protocol (prepared statements) пока не поддерживается
DDL операции (CREATE/DROP/ALTER TABLE) auto-commit даже внутри транзакций

Разработка

Запуск тестов

# Юнит-тесты (198 тестов: 191 passed, 7 ignored ✅ v2.3.0)
cargo test

# Интеграционные тесты
./tests/integration/test_features.sh           # Все основные фичи
./tests/integration/test_new_types.sh          # Все 23 типа данных
./tests/integration/test_hash_index.sh         # B-tree & Hash индексы
./tests/integration/test_composite_index.sh    # Составные индексы
./tests/integration/test_extended_operators.sh # Расширенные WHERE операторы
./tests/integration/test_explain.sh            # EXPLAIN команда
./tests/integration/test_sql_expressions.sh    # CASE & set операции
./tests/integration/test_vacuum.sh             # VACUUM cleanup

Форматирование кода

cargo fmt

Линтинг

cargo clippy

Лицензия

MIT

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 105 Commits
config		config
debian		debian
examples		examples
scripts		scripts
src		src
systemd		systemd
tests		tests
.dockerignore		.dockerignore
.gitignore		.gitignore
CLAUDE.md		CLAUDE.md
Cargo.toml		Cargo.toml
Dockerfile		Dockerfile
INSTALL.md		INSTALL.md
LICENSE		LICENSE
Makefile		Makefile
PKGBUILD		PKGBUILD
README.md		README.md
ROADMAP.md		ROADMAP.md
benchmark_checkpoint.sh		benchmark_checkpoint.sh
benchmark_simple.sh		benchmark_simple.sh
benchmark_write_amp.sh		benchmark_write_amp.sh
benchmark_write_amp_v2.sh		benchmark_write_amp_v2.sh
docker-compose.yml		docker-compose.yml
postgrustsql.install		postgrustsql.install
test_page_integration.sh		test_page_integration.sh

Folders and files

Latest commit

History

Repository files navigation