PostgreSQLとは何か - オープンソースRDBMSの王道を知る

はじめに

データベースは現代のアプリケーション開発において不可欠な存在です。ユーザー情報、商品データ、取引履歴など、あらゆるデータを安全かつ効率的に管理するためにデータベースが使われています。

その中でもPostgreSQLは、35年以上の開発実績を持つオープンソースのリレーショナルデータベース管理システム（RDBMS）として、世界中の企業やプロジェクトで採用されています。本記事では、リレーショナルデータベースの基本概念からPostgreSQLの歴史と特徴、他のDBMSとの比較まで、PostgreSQLを理解するための基礎知識を体系的に解説します。

この記事を読むことで、以下のことが理解できるようになります。

• リレーショナルデータベースの基本概念（テーブル、行、列、主キー、外部キー）
• PostgreSQLの歴史と発展の経緯
• 他のDBMS（MySQL、Oracle、SQL Server）との違い
• PostgreSQLが選ばれる理由と採用判断のポイント

リレーショナルデータベースの基本概念

データベースとは

データベースとは、構造化されたデータの集合を効率的に管理するためのシステムです。単なるファイルとは異なり、データベースには以下のような特徴があります。

リレーショナルデータベースとは

リレーショナルデータベース（Relational Database）は、データを「テーブル」と呼ばれる表形式で管理するデータベースです。1970年にIBMの研究者エドガー・F・コッドが提唱した「関係モデル」に基づいています。

リレーショナルデータベースの最大の特徴は、複数のテーブル間に「関係（リレーション）」を定義できることです。これにより、データの重複を排除しながら、複雑なデータ構造を効率的に表現できます。

erDiagram
    USERS ||--o{ ORDERS : "places"
    USERS {
        int user_id PK
        string name
        string email
    }
    ORDERS ||--|{ ORDER_ITEMS : "contains"
    ORDERS {
        int order_id PK
        int user_id FK
        date order_date
        decimal total_amount
    }
    ORDER_ITEMS {
        int item_id PK
        int order_id FK
        int product_id FK
        int quantity
    }
    PRODUCTS ||--o{ ORDER_ITEMS : "included_in"
    PRODUCTS {
        int product_id PK
        string name
        decimal price
    }

テーブル、行、列の概念

リレーショナルデータベースにおける基本的な構成要素を理解しましょう。

テーブル（Table）

テーブルは、同じ種類のデータを格納する表です。例えば、「ユーザー情報」「商品情報」「注文情報」など、データの種類ごとにテーブルを作成します。

行（Row / Record）

行は、テーブル内の1件分のデータを表します。「レコード」とも呼ばれます。例えば、ユーザーテーブルにおける1人分のユーザー情報が1行に相当します。

列（Column / Field）

列は、データの属性を表します。「フィールド」とも呼ばれます。例えば、ユーザーテーブルにおける「名前」「メールアドレス」「登録日」などが列に相当します。

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-- ユーザーテーブルの例
CREATE TABLE users (
    user_id    SERIAL PRIMARY KEY,  -- 列: ユーザーID
    name       VARCHAR(100),        -- 列: 名前
    email      VARCHAR(255),        -- 列: メールアドレス
    created_at TIMESTAMP            -- 列: 登録日時
);

-- データの挿入（行の追加）
INSERT INTO users (name, email, created_at)
VALUES ('田中太郎', 'tanaka@example.com', NOW());

主キーと外部キー

リレーショナルデータベースにおいて、テーブル間の関係を定義する上で重要な概念が「主キー」と「外部キー」です。

主キー（Primary Key）

主キーは、テーブル内の各行を一意に識別するための列（または列の組み合わせ）です。主キーには以下の制約があります。

• 一意性: 同じ値を持つ行が存在してはならない
• 非NULL: NULL値を許容しない

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-- user_id が主キー
CREATE TABLE users (
    user_id SERIAL PRIMARY KEY,
    name    VARCHAR(100) NOT NULL
);

外部キー（Foreign Key）

外部キーは、他のテーブルの主キーを参照する列です。これにより、テーブル間の関係を定義し、参照整合性を保証します。

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-- orders テーブルの user_id が users テーブルの user_id を参照
CREATE TABLE orders (
    order_id   SERIAL PRIMARY KEY,
    user_id    INTEGER REFERENCES users(user_id),
    order_date DATE NOT NULL,
    total      DECIMAL(10, 2)
);

外部キー制約により、存在しないユーザーIDを持つ注文を登録しようとするとエラーになります。これにより、データの整合性が自動的に保たれます。

flowchart LR
    subgraph usersテーブル
        U1["user_id: 1<br>name: 田中太郎"]
        U2["user_id: 2<br>name: 佐藤花子"]
    end
    
    subgraph ordersテーブル
        O1["order_id: 101<br>user_id: 1"]
        O2["order_id: 102<br>user_id: 1"]
        O3["order_id: 103<br>user_id: 2"]
    end
    
    O1 -->|外部キー参照| U1
    O2 -->|外部キー参照| U1
    O3 -->|外部キー参照| U2

PostgreSQLの歴史と発展

POSTGRES プロジェクトの誕生（1986年）

PostgreSQLの起源は、1986年にカリフォルニア大学バークレー校で始まった「POSTGRES」プロジェクトに遡ります。マイケル・ストーンブレイカー教授が率いるこのプロジェクトは、当時の商用データベースが抱える限界を克服することを目指していました。

POSTGRESという名前は「Post-Ingres」に由来します。Ingresは同じくストーンブレイカー教授が開発した初期のリレーショナルデータベースであり、POSTGRESはその後継として位置づけられました。

POSTGRESプロジェクトの主な目標は以下の通りでした。

• オブジェクト指向の概念をリレーショナルデータベースに統合する
• ユーザー定義のデータ型と関数をサポートする
• ルールシステムによる柔軟なデータ処理を実現する

1989年にVersion 1がリリースされ、その後1991年のVersion 3まで開発が続けられました。この時期の成果は、後のPostgreSQLの拡張性の高さの基盤となっています。

Postgres95とSQL対応（1994年）

1994年、アンドリュー・ユーとジョリー・チェンがPOSTGRESにSQLインタープリタを追加しました。これにより、独自のクエリ言語「PostQUEL」からSQL標準への移行が実現し、「Postgres95」として公開されました。

Postgres95での主な改善点は以下の通りです。

• PostQUELからSQLへの移行
• パフォーマンスの30〜50%向上（Wisconsinベンチマーク比較）
• 対話的SQLクエリツール「psql」の導入
• コードのANSI C準拠とサイズ25%削減

PostgreSQLへの改名（1996年）

1996年、「Postgres95」という名前が時代の変化に対応できないことが明らかになり、「PostgreSQL」という新しい名前が採用されました。この名前は、オリジナルのPOSTGRESプロジェクトとSQL機能の融合を表現しています。

バージョン番号は6.0から開始され、バークレーPOSTGRESプロジェクトからの連続性を示しています。なお、発音のしやすさから「Postgres」という略称も公式に認められています。

現代のPostgreSQL（2025年〜）

2025年9月にはPostgreSQL 18がリリースされ、約40年にわたる開発の成果が結実しています。2025年11月時点でPostgreSQL 18.1が最新の安定版として提供されており、SQL:2023標準の177の必須機能のうち170以上に準拠しています。

現在のPostgreSQLの開発統計は以下の通りです。

PostgreSQLの主な特徴

ACID準拠とデータ整合性

PostgreSQLは2001年からACID（Atomicity、Consistency、Isolation、Durability）に完全準拠しており、トランザクションの信頼性を保証します。

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-- トランザクションの例
BEGIN;

UPDATE accounts SET balance = balance - 10000 WHERE account_id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 10000 WHERE account_id = 2;

-- 両方の更新が成功した場合のみコミット
COMMIT;

ACID特性の詳細

高度なデータ型

PostgreSQLは、基本的なデータ型に加えて、多様な高度なデータ型をサポートしています。

基本データ型

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-- 数値型
INTEGER, BIGINT, NUMERIC, SERIAL

-- 文字列型
VARCHAR(n), TEXT, CHAR(n)

-- 日付時刻型
TIMESTAMP, DATE, TIME, INTERVAL

-- 真偽値
BOOLEAN

高度なデータ型

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-- UUID型（一意識別子）
CREATE TABLE sessions (
    session_id UUID DEFAULT gen_random_uuid() PRIMARY KEY,
    user_id    INTEGER,
    created_at TIMESTAMP
);

-- 配列型
CREATE TABLE tags (
    article_id INTEGER,
    tag_names  TEXT[]
);

-- JSONB型（バイナリJSON）
CREATE TABLE products (
    product_id INTEGER PRIMARY KEY,
    details    JSONB
);

-- 範囲型
CREATE TABLE reservations (
    room_id    INTEGER,
    time_range TSRANGE
);

豊富なインデックス機能

PostgreSQLは、用途に応じた多様なインデックス方式を提供しています。

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-- B-treeインデックス（デフォルト）
CREATE INDEX idx_users_email ON users(email);

-- GINインデックス（JSONB検索用）
CREATE INDEX idx_products_details ON products USING GIN(details);

-- 部分インデックス
CREATE INDEX idx_active_users ON users(email)
WHERE is_active = true;

拡張性とエコシステム

PostgreSQLの最大の強みの一つが、その拡張性です。コア機能を変更することなく、様々な機能を追加できます。

代表的な拡張機能

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-- 拡張機能のインストール
CREATE EXTENSION postgis;
CREATE EXTENSION pg_trgm;

-- PostGISによる地理空間クエリの例
SELECT name, ST_Distance(
    location,
    ST_GeomFromText('POINT(139.7670 35.6814)', 4326)
) AS distance
FROM stores
ORDER BY distance
LIMIT 10;

レプリケーションと高可用性

PostgreSQLは、本番環境での運用に必要な高可用性機能を標準で備えています。

flowchart TB
    subgraph プライマリサーバー
        P[プライマリ PostgreSQL]
        WAL[WAL ログ]
    end
    
    subgraph レプリカサーバー群
        S1[スタンバイ 1<br>同期レプリケーション]
        S2[スタンバイ 2<br>非同期レプリケーション]
        S3[スタンバイ 3<br>論理レプリケーション]
    end
    
    P --> WAL
    WAL --> S1
    WAL --> S2
    P -->|論理変更| S3

レプリケーション方式

他のDBMSとの比較

PostgreSQL vs MySQL

MySQLとPostgreSQLは、オープンソースRDBMSの二大巨頭として比較されることが多いです。

PostgreSQLが適しているケース

• 複雑なクエリやデータ分析が必要
• 地理空間データを扱う
• JSON/NoSQL的な柔軟性が必要
• 厳密なデータ整合性が求められる
• 高度な拡張性が必要

MySQLが適しているケース

• シンプルなCRUD操作が中心
• 読み取り性能を最優先する
• WordPressなどMySQLを前提としたアプリケーション
• 既存のMySQL資産がある

PostgreSQL vs Oracle Database

Oracle Databaseは、エンタープライズ市場で長年トップシェアを誇る商用RDBMSです。

PostgreSQLは、Oracleからの移行先として頻繁に選ばれています。理由としては以下が挙げられます。

• ライセンスコストの大幅削減
• PL/pgSQLがOracle PL/SQLに類似
• ora2pgなどの移行ツールの充実
• 機能面での十分な代替性

PostgreSQL vs SQL Server

Microsoft SQL Serverは、Windows環境での親和性が高いエンタープライズRDBMSです。

PostgreSQLが選ばれる理由

• ベンダーロックインの回避
• Linux環境での運用
• コスト削減
• クラウドネイティブな開発

比較まとめ

quadrantChart
    title DBMSの特性比較
    x-axis 低コスト --> 高コスト
    y-axis 基本機能 --> 高機能
    quadrant-1 エンタープライズ商用
    quadrant-2 高機能オープンソース
    quadrant-3 軽量オープンソース
    quadrant-4 基本商用
    PostgreSQL: [0.2, 0.8]
    MySQL: [0.25, 0.5]
    Oracle: [0.9, 0.95]
    SQL Server: [0.75, 0.75]

PostgreSQLが選ばれる理由

オープンソースとコミュニティ

PostgreSQLは完全にオープンソースであり、コミュニティによって開発・維持されています。

オープンソースであることのメリット

• コスト: ライセンス費用が不要
• 透明性: ソースコードが公開されている
• ベンダー中立: 特定企業に依存しない
• カスタマイズ: 必要に応じて改変可能
• 長期サポート: コミュニティによる継続的な開発

PostgreSQLのライセンス（PostgreSQL License）は、BSDライセンスに類似した寛容なライセンスです。商用利用、改変、再配布が自由に行えます。

企業での採用実績

PostgreSQLは、世界中の大企業やスタートアップで採用されています。

採用企業の例

• Apple: iCloud、iTunes Store
• Netflix: データプラットフォーム
• Spotify: ユーザーデータ管理
• Instagram: 大規模データストレージ
• Reddit: メインデータベース
• Twitch: ストリーミングデータ

これらの企業がPostgreSQLを選ぶ理由は、信頼性、拡張性、そしてオープンソースであることのビジネス上のメリットです。

クラウドネイティブ対応

主要なクラウドプロバイダーは、すべてPostgreSQLのマネージドサービスを提供しています。

プロジェクトでの採用判断基準

PostgreSQLの採用を検討する際のチェックリストを以下に示します。

PostgreSQLを選ぶべき場合

• 複雑なクエリやトランザクションが多い
• JSON/NoSQLライクな柔軟性が必要
• 地理空間データを扱う
• 長期的なコスト最適化を重視する
• ベンダーロックインを避けたい
• 標準SQLへの準拠を重視する
• 高度なデータ整合性が必要

他の選択肢を検討すべき場合

• 既存システムとの互換性が最優先
• 特定ベンダーのエコシステムに統合されている
• 社内にPostgreSQLの経験者がいない（ただし学習コストは比較的低い）

まとめ

PostgreSQLは、35年以上の歴史を持つ成熟したオープンソースRDBMSです。その特徴をまとめると以下のようになります。

技術的な強み

• SQL:2023標準への高い準拠度
• ACID完全準拠による信頼性
• 豊富なデータ型と拡張性
• 高度なインデックス機能
• 本格的なレプリケーション機能

ビジネス上のメリット

• ライセンスコストゼロ
• ベンダーロックインなし
• 活発なコミュニティサポート
• 主要クラウドでのマネージドサービス
• 豊富な移行ツールとノウハウ

次のステップとして、PostgreSQLの環境構築やSQL操作の学習を進めることをお勧めします。本シリーズの後続記事では、Docker/ローカルでの環境構築から、実践的なSQL操作、テーブル設計、パフォーマンスチューニングまでを順を追って解説していきます。

参考リンク

• PostgreSQL 公式サイト
• PostgreSQL ドキュメント
• PostgreSQL の歴史
• PostgreSQL 機能マトリクス
• PostgreSQL Wiki
• PostgreSQL ライセンス