5.9. Схемы #
Кластер баз данных PostgreSQL содержит один или несколько именованных экземпляров баз. На уровне кластера создаются роли и некоторые другие объекты. При этом в рамках одного подключения к серверу можно обращаться к данным только одной базы — той, что была выбрана при установлении соединения.
Примечание
Пользователи кластера не обязательно будут иметь доступ ко всем базам данных этого кластера. Тот факт, что роли создаются на уровне кластера, означает только то, что в кластере не может быть двух ролей joe в разных базах данных, хотя система позволяет ограничить доступ joe только некоторыми базами данных.
База данных содержит одну или несколько именованных схем, которые в свою очередь содержат таблицы. Схемы также содержат именованные объекты других видов, включая типы данных, функции и операторы. Одно и то же имя объекта можно свободно использовать в разных схемах, например и schema1, и myschema могут содержать таблицы с именем mytable. В отличие от баз данных, схемы не ограничивают доступ к данным: пользователи могут обращаться к объектам в любой схеме текущей базы данных, если им назначены соответствующие права.
Есть несколько возможных объяснений, для чего стоит применять схемы:
Чтобы одну базу данных могли использовать несколько пользователей, независимо друг от друга.
Чтобы объединить объекты базы данных в логические группы для облегчения управления ими.
Чтобы в одной базе сосуществовали разные приложения, и при этом не возникало конфликтов имён.
Схемы в некотором смысле подобны каталогам в операционной системе, но они не могут быть вложенными.
5.9.1. Создание схемы #
Для создания схемы используется команда CREATE SCHEMA. При этом вы определяете имя схемы по своему выбору, например так:
CREATE SCHEMA myschema;
Чтобы создать объекты в схеме или обратиться к ним, указывайте полное имя, состоящее из имён схемы и объекта, разделённых точкой:
схема.таблица
Этот синтаксис работает везде, где ожидается имя таблицы, включая команды модификации таблицы и команды обработки данных, обсуждаемые в следующих главах. (Для краткости мы будем говорить только о таблицах, но всё это распространяется и на другие типы именованных объектов, например, типы и функции.)
Есть ещё более общий синтаксис
база_данных.схема.таблица
но в настоящее время он поддерживается только для формального соответствия стандарту SQL. Если вы указываете базу данных, это может быть только база данных, к которой вы подключены.
Таким образом, создать таблицу в новой схеме можно так:
CREATE TABLE myschema.mytable ( ... );
Чтобы удалить пустую схему (не содержащую объектов), выполните:
DROP SCHEMA myschema;
Удалить схему со всеми содержащимися в ней объектами можно так:
DROP SCHEMA myschema CASCADE;
Стоящий за этим общий механизм описан в Разделе 5.14.
Часто бывает нужно создать схему, владельцем которой будет другой пользователь (это один из способов ограничения пользователей пространствами имён). Сделать это можно так:
CREATE SCHEMAимя_схемыAUTHORIZATIONимя_пользователя;
Вы даже можете опустить имя схемы, в этом случае именем схемы станет имя пользователя. Как это можно применять, описано в Подразделе 5.9.6.
Схемы с именами, начинающимися с pg_, являются системными; пользователям не разрешено использовать такие имена.
5.9.2. Схема public #
До этого мы создавали таблицы, не указывая никакие имена схем. По умолчанию такие таблицы (и другие объекты) автоматически помещаются в схему «public». Она содержится во всех создаваемых базах данных. Таким образом, команда:
CREATE TABLE products ( ... );
эквивалентна:
CREATE TABLE public.products ( ... );
5.9.3. Путь поиска схемы #
Везде писать полные имена утомительно, и часто всё равно лучше не привязывать приложения к конкретной схеме. Поэтому к таблицам обычно обращаются по неполному имени, состоящему просто из имени таблицы. Система определяет, какая именно таблица подразумевается, используя путь поиска, который представляет собой список просматриваемых схем. Подразумеваемой таблицей считается первая подходящая таблица, найденная в схемах пути. Если подходящая таблица не найдена, возникает ошибка, даже если таблица с таким именем есть в других схемах базы данных.
Возможность создавать одноимённые объекты в разных схемах усложняет написание запросов, которые должны всегда обращаться к конкретным объектам. Это также потенциально позволяет пользователям влиять на поведение запросов других пользователей, злонамеренно или случайно. Ввиду преобладания неполных имён в запросах и их использования внутри PostgreSQL, добавить схему в search_path — по сути значит доверять всем пользователям, имеющим право CREATE в этой схеме. Когда вы выполняете обычный запрос, злонамеренный пользователь может создать объекты в схеме, включённой в ваш путь поиска, и таким образом перехватывать управление и выполнять произвольные функции SQL как если бы их выполняли вы.
Первая схема в пути поиска называется текущей. Эта схема будет использоваться не только при поиске, но и при создании объектов — она будет включать таблицы, созданные командой CREATE TABLE без указания схемы.
Чтобы узнать текущий тип поиска, выполните следующую команду:
SHOW search_path;
В конфигурации по умолчанию она возвращает:
search_path -------------- "$user", public
Первый элемент ссылается на схему с именем текущего пользователя. Если такой схемы не существует, ссылка на неё игнорируется. Второй элемент ссылается на схему public, которую мы уже видели.
Первая существующая схема в пути поиска также считается схемой по умолчанию для новых объектов. Именно поэтому по умолчанию объекты создаются в схеме public. При указании неполной ссылки на объект в любом контексте (при модификации таблиц, изменении данных или в запросах) система просматривает путь поиска, пока не найдёт соответствующий объект. Таким образом, в конфигурации по умолчанию неполные имена могут относиться только к объектам в схеме public.
Чтобы добавить в путь нашу новую схему, мы выполняем:
SET search_path TO myschema,public;
(Мы опускаем компонент $user, так как здесь в нём нет необходимости.) Теперь мы можем обращаться к таблице без указания схемы:
DROP TABLE mytable;
И так как myschema — первый элемент в пути, новые объекты будут по умолчанию создаваться в этой схеме.
Мы можем также написать:
SET search_path TO myschema;
Тогда мы больше не сможем обращаться к схеме public, не написав полное имя объекта. Единственное, что отличает схему public от других, это то, что она существует по умолчанию, хотя её так же можно удалить.
В Разделе 9.26 вы узнаете, как ещё можно манипулировать путём поиска схем.
Как и для имён таблиц, путь поиска аналогично работает для имён типов данных, имён функций и имён операторов. Имена типов данных и функций можно записать в полном виде так же, как и имена таблиц. Если же вам нужно использовать в выражении полное имя оператора, для этого есть специальный способ — вы должны написать:
OPERATOR(схема.оператор)
Такая запись необходима для избежания синтаксической неоднозначности. Пример такого выражения:
SELECT 3 OPERATOR(pg_catalog.+) 4;
На практике пользователи часто полагаются на путь поиска, чтобы не приходилось писать такие замысловатые конструкции.
5.9.4. Схемы и права #
По умолчанию пользователь не может обращаться к объектам в чужих схемах. Чтобы изменить это, владелец схемы должен дать пользователю право USAGE для данной схемы. По умолчанию все пользователи имеют это право для схемы public. Чтобы пользователи могли использовать объекты схемы, может понадобиться назначить дополнительные права на уровне объектов.
Пользователю также можно разрешить создавать объекты в схеме, не принадлежащей ему. Для этого ему нужно дать право CREATE в требуемой схеме. В базах данных, обновлённых с PostgreSQL 14 или более ранней версии, все имеют это право в схеме public. Некоторые шаблоны использования требуют запретить это:
REVOKE CREATE ON SCHEMA public FROM PUBLIC;
(Первое слово «public» обозначает схему, а второе означает «каждый пользователь». В первом случае это идентификатор, а во втором — ключевое слово, поэтому они написаны в разном регистре; вспомните указания из Подраздела 4.1.1.)
5.9.5. Схема системного каталога #
В дополнение к схеме public и схемам, создаваемым пользователями, любая база данных содержит схему pg_catalog, в которой находятся системные таблицы и все встроенные типы данных, функции и операторы. pg_catalog фактически всегда является частью пути поиска. Если даже эта схема не добавлена в путь явно, она неявно просматривается до всех схем, указанных в пути. Так обеспечивается доступность встроенных имён при любых условиях. Однако вы можете явным образом поместить pg_catalog в конец пути поиска, если вам нужно, чтобы пользовательские имена переопределяли встроенные.
Так как имена системных таблиц начинаются с pg_, такие имена лучше не использовать во избежание конфликта имён, возможного при появлении в будущем системной таблицы с тем же именем, что и ваша. (С путём поиска по умолчанию неполная ссылка будет воспринята как обращение к системной таблице.) Системные таблицы будут и дальше содержать в имени приставку pg_, так что они не будут конфликтовать с неполными именами пользовательских таблиц, если пользователи со своей стороны не будут использовать приставку pg_.
5.9.6. Шаблоны использования #
Схемам можно найти множество применений. Для защиты от влияния недоверенных пользователей на поведение запросов других пользователей предлагается шаблон безопасного использования схем, но если этот шаблон не применяется в базе данных, пользователи, желающие безопасно выполнять в ней запросы, должны будут принимать защитные меры в начале каждого сеанса. В частности, они должны начинать каждый сеанс с присваивания пустого значения переменной search_path или каким-либо другим образом удалять из search_path схемы, доступные для записи обычным пользователям. С конфигурацией по умолчанию легко реализуются следующие шаблоны использования:
Ограничить обычных пользователей личными схемами. Для реализации этого подхода сначала убедитесь, что ни у одной схемы нет права
CREATE. Затем для каждого пользователя, который будет создавать не временные объекты, создайте схему с его именем, напримерCREATE SCHEMA alice AUTHORIZATION alice. (Как вы знаете, путь поиска по умолчанию начинается с имени$user, вместо которого подставляется имя пользователя. Таким образом, если у всех пользователей будет отдельная схема, они по умолчанию будут обращаться к собственным схемам.) Этот шаблон позволяет безопасно использовать схемы, только если никакой недоверенный пользователь не является владельцем базы данных и не получал правоADMIN OPTIONдля соответствующей роли. В противном случае безопасное использование схем невозможно.В PostgreSQL 15 и выше этот подход использования поддерживается конфигурацией по умолчанию. В предыдущих версиях или при использовании базы данных, обновлённой с предыдущей версии, необходимо удалить право
CREATEиз схемыpublic(выполнитьREVOKE CREATE ON SCHEMA public FROM PUBLIC). Затем проверьте, нет ли в схемеpublicобъектов с такими же именами, как у объектов в схемеpg_catalog.Удалить схему public из пути поиска по умолчанию, изменив
postgresql.confили выполнив командуALTER ROLE ALL SET search_path = "$user". Затем следует предоставить права на создание объектов в схеме public. Выбираться объекты в этой схеме будут только по полному имени. Тогда как обращаться к таблицам по полному имени вполне допустимо, обращения к функциям в общей схеме всё же будут небезопасными или ненадёжными. Поэтому если вы создаёте функции или расширения в схеме public, применяйте первый шаблон. Если же нет, этот шаблон, как и первый, безопасен при условии, что никакой недоверенный пользователь не является владельцем базы данных и не получал правоADMIN OPTIONдля соответствующей роли.Сохранить путь поиска по умолчанию и предоставить права создания объектов в схеме public. Все пользователи неявно обращаются к схеме public. Тем самым имитируется ситуация с полным отсутствием схем, что позволяет осуществить плавный переход из среды без схем. Однако данный шаблон ни в коем случае нельзя считать безопасным. Он подходит, только если в базе данных имеется всего один либо несколько доверяющих друг другу пользователей. В базах данных, обновлённых с версии PostgreSQL 14 или более ранней, этот шаблон применяется по умолчанию.
При любом подходе, устанавливая совместно используемые приложения (таблицы, которые нужны всем, дополнительные функции сторонних разработчиков и т. д.), помещайте их в отдельные схемы. Не забудьте дать другим пользователям права для доступа к этим схемам. Тогда пользователи смогут обращаться к этим дополнительным объектам по полному имени или при желании добавят эти схемы в свои пути поиска.
5.9.7. Переносимость #
Стандарт SQL не поддерживает обращение в одной схеме к разным объектам, принадлежащим разным пользователям. Более того, в ряде реализаций СУБД нельзя создавать схемы с именем, отличным от имени владельца. На практике, в СУБД, реализующих только базовую поддержку схем согласно стандарту, концепции пользователя и схемы очень близки. Таким образом, многие пользователи полагают, что полное имя на самом деле образуется как . И именно так будет вести себя PostgreSQL, если вы создадите схемы для каждого пользователя.имя_пользователя.имя_таблицы
В стандарте SQL нет и понятия схемы public. Для максимального соответствия стандарту использовать схему public не следует.
Конечно, есть СУБД, в которых вообще не реализованы схемы или пространства имён поддерживают (возможно, с ограничениями) обращения к другим базам данных. Если вам потребуется работать с этими системами, максимальной переносимости вы достигнете, вообще не используя схемы.
5.9. Schemas #
A PostgreSQL database cluster contains one or more named databases. Roles and a few other object types are shared across the entire cluster. A client connection to the server can only access data in a single database, the one specified in the connection request.
Note
Users of a cluster do not necessarily have the privilege to access every database in the cluster. Sharing of role names means that there cannot be different roles named, say, joe in two databases in the same cluster; but the system can be configured to allow joe access to only some of the databases.
A database contains one or more named schemas, which in turn contain tables. Schemas also contain other kinds of named objects, including data types, functions, and operators. The same object name can be used in different schemas without conflict; for example, both schema1 and myschema can contain tables named mytable. Unlike databases, schemas are not rigidly separated: a user can access objects in any of the schemas in the database they are connected to, if they have privileges to do so.
There are several reasons why one might want to use schemas:
To allow many users to use one database without interfering with each other.
To organize database objects into logical groups to make them more manageable.
Third-party applications can be put into separate schemas so they do not collide with the names of other objects.
Schemas are analogous to directories at the operating system level, except that schemas cannot be nested.
5.9.1. Creating a Schema #
To create a schema, use the CREATE SCHEMA command. Give the schema a name of your choice. For example:
CREATE SCHEMA myschema;
To create or access objects in a schema, write a qualified name consisting of the schema name and table name separated by a dot:
schema.table
This works anywhere a table name is expected, including the table modification commands and the data access commands discussed in the following chapters. (For brevity we will speak of tables only, but the same ideas apply to other kinds of named objects, such as types and functions.)
Actually, the even more general syntax
database.schema.table
can be used too, but at present this is just for pro forma compliance with the SQL standard. If you write a database name, it must be the same as the database you are connected to.
So to create a table in the new schema, use:
CREATE TABLE myschema.mytable ( ... );
To drop a schema if it's empty (all objects in it have been dropped), use:
DROP SCHEMA myschema;
To drop a schema including all contained objects, use:
DROP SCHEMA myschema CASCADE;
See Section 5.14 for a description of the general mechanism behind this.
Often you will want to create a schema owned by someone else (since this is one of the ways to restrict the activities of your users to well-defined namespaces). The syntax for that is:
CREATE SCHEMAschema_nameAUTHORIZATIONuser_name;
You can even omit the schema name, in which case the schema name will be the same as the user name. See Section 5.9.6 for how this can be useful.
Schema names beginning with pg_ are reserved for system purposes and cannot be created by users.
5.9.2. The Public Schema #
In the previous sections we created tables without specifying any schema names. By default such tables (and other objects) are automatically put into a schema named “public”. Every new database contains such a schema. Thus, the following are equivalent:
CREATE TABLE products ( ... );
and:
CREATE TABLE public.products ( ... );
5.9.3. The Schema Search Path #
Qualified names are tedious to write, and it's often best not to wire a particular schema name into applications anyway. Therefore tables are often referred to by unqualified names, which consist of just the table name. The system determines which table is meant by following a search path, which is a list of schemas to look in. The first matching table in the search path is taken to be the one wanted. If there is no match in the search path, an error is reported, even if matching table names exist in other schemas in the database.
The ability to create like-named objects in different schemas complicates writing a query that references precisely the same objects every time. It also opens up the potential for users to change the behavior of other users' queries, maliciously or accidentally. Due to the prevalence of unqualified names in queries and their use in PostgreSQL internals, adding a schema to search_path effectively trusts all users having CREATE privilege on that schema. When you run an ordinary query, a malicious user able to create objects in a schema of your search path can take control and execute arbitrary SQL functions as though you executed them.
The first schema named in the search path is called the current schema. Aside from being the first schema searched, it is also the schema in which new tables will be created if the CREATE TABLE command does not specify a schema name.
To show the current search path, use the following command:
SHOW search_path;
In the default setup this returns:
search_path -------------- "$user", public
The first element specifies that a schema with the same name as the current user is to be searched. If no such schema exists, the entry is ignored. The second element refers to the public schema that we have seen already.
The first schema in the search path that exists is the default location for creating new objects. That is the reason that by default objects are created in the public schema. When objects are referenced in any other context without schema qualification (table modification, data modification, or query commands) the search path is traversed until a matching object is found. Therefore, in the default configuration, any unqualified access again can only refer to the public schema.
To put our new schema in the path, we use:
SET search_path TO myschema,public;
(We omit the $user here because we have no immediate need for it.) And then we can access the table without schema qualification:
DROP TABLE mytable;
Also, since myschema is the first element in the path, new objects would by default be created in it.
We could also have written:
SET search_path TO myschema;
Then we no longer have access to the public schema without explicit qualification. There is nothing special about the public schema except that it exists by default. It can be dropped, too.
See also Section 9.26 for other ways to manipulate the schema search path.
The search path works in the same way for data type names, function names, and operator names as it does for table names. Data type and function names can be qualified in exactly the same way as table names. If you need to write a qualified operator name in an expression, there is a special provision: you must write
OPERATOR(schema.operator)
This is needed to avoid syntactic ambiguity. An example is:
SELECT 3 OPERATOR(pg_catalog.+) 4;
In practice one usually relies on the search path for operators, so as not to have to write anything so ugly as that.
5.9.4. Schemas and Privileges #
By default, users cannot access any objects in schemas they do not own. To allow that, the owner of the schema must grant the USAGE privilege on the schema. By default, everyone has that privilege on the schema public. To allow users to make use of the objects in a schema, additional privileges might need to be granted, as appropriate for the object.
A user can also be allowed to create objects in someone else's schema. To allow that, the CREATE privilege on the schema needs to be granted. In databases upgraded from PostgreSQL 14 or earlier, everyone has that privilege on the schema public. Some usage patterns call for revoking that privilege:
REVOKE CREATE ON SCHEMA public FROM PUBLIC;
(The first “public” is the schema, the second “public” means “every user”. In the first sense it is an identifier, in the second sense it is a key word, hence the different capitalization; recall the guidelines from Section 4.1.1.)
5.9.5. The System Catalog Schema #
In addition to public and user-created schemas, each database contains a pg_catalog schema, which contains the system tables and all the built-in data types, functions, and operators. pg_catalog is always effectively part of the search path. If it is not named explicitly in the path then it is implicitly searched before searching the path's schemas. This ensures that built-in names will always be findable. However, you can explicitly place pg_catalog at the end of your search path if you prefer to have user-defined names override built-in names.
Since system table names begin with pg_, it is best to avoid such names to ensure that you won't suffer a conflict if some future version defines a system table named the same as your table. (With the default search path, an unqualified reference to your table name would then be resolved as the system table instead.) System tables will continue to follow the convention of having names beginning with pg_, so that they will not conflict with unqualified user-table names so long as users avoid the pg_ prefix.
5.9.6. Usage Patterns #
Schemas can be used to organize your data in many ways. A secure schema usage pattern prevents untrusted users from changing the behavior of other users' queries. When a database does not use a secure schema usage pattern, users wishing to securely query that database would take protective action at the beginning of each session. Specifically, they would begin each session by setting search_path to the empty string or otherwise removing schemas that are writable by non-superusers from search_path. There are a few usage patterns easily supported by the default configuration:
Constrain ordinary users to user-private schemas. To implement this pattern, first ensure that no schemas have public
CREATEprivileges. Then, for every user needing to create non-temporary objects, create a schema with the same name as that user, for exampleCREATE SCHEMA alice AUTHORIZATION alice. (Recall that the default search path starts with$user, which resolves to the user name. Therefore, if each user has a separate schema, they access their own schemas by default.) This pattern is a secure schema usage pattern unless an untrusted user is the database owner or has been grantedADMIN OPTIONon a relevant role, in which case no secure schema usage pattern exists.In PostgreSQL 15 and later, the default configuration supports this usage pattern. In prior versions, or when using a database that has been upgraded from a prior version, you will need to remove the public
CREATEprivilege from thepublicschema (issueREVOKE CREATE ON SCHEMA public FROM PUBLIC). Then consider auditing thepublicschema for objects named like objects in schemapg_catalog.Remove the public schema from the default search path, by modifying
postgresql.confor by issuingALTER ROLE ALL SET search_path = "$user". Then, grant privileges to create in the public schema. Only qualified names will choose public schema objects. While qualified table references are fine, calls to functions in the public schema will be unsafe or unreliable. If you create functions or extensions in the public schema, use the first pattern instead. Otherwise, like the first pattern, this is secure unless an untrusted user is the database owner or has been grantedADMIN OPTIONon a relevant role.Keep the default search path, and grant privileges to create in the public schema. All users access the public schema implicitly. This simulates the situation where schemas are not available at all, giving a smooth transition from the non-schema-aware world. However, this is never a secure pattern. It is acceptable only when the database has a single user or a few mutually-trusting users. In databases upgraded from PostgreSQL 14 or earlier, this is the default.
For any pattern, to install shared applications (tables to be used by everyone, additional functions provided by third parties, etc.), put them into separate schemas. Remember to grant appropriate privileges to allow the other users to access them. Users can then refer to these additional objects by qualifying the names with a schema name, or they can put the additional schemas into their search path, as they choose.
5.9.7. Portability #
In the SQL standard, the notion of objects in the same schema being owned by different users does not exist. Moreover, some implementations do not allow you to create schemas that have a different name than their owner. In fact, the concepts of schema and user are nearly equivalent in a database system that implements only the basic schema support specified in the standard. Therefore, many users consider qualified names to really consist of . This is how PostgreSQL will effectively behave if you create a per-user schema for every user. user_name.table_name
Also, there is no concept of a public schema in the SQL standard. For maximum conformance to the standard, you should not use the public schema.
Of course, some SQL database systems might not implement schemas at all, or provide namespace support by allowing (possibly limited) cross-database access. If you need to work with those systems, then maximum portability would be achieved by not using schemas at all.