用 Rust 重写 Postgres：数据库界的 LLVM

日期：2026-07-17
主题：用 Rust 重写 Postgres：数据库界的 LLVM
原文：We're building Postgres in Rust. Using the LLVM of databases
来源：Turso (via Lobsters)
领域：💻 编程语言 / 🏗️ 系统工程

背景

数据库内核重写是软件工程中最激进的决定之一。Postgres 经历了三十多年的发展，代码量超过 150 万行，核心由 C 语言书写。当 Turso 团队宣布他们正在用 Rust 构建 Postgres 兼容实现时，整个数据库社区都为之侧目。

但这个故事比标题看起来要复杂得多，也有趣得多。Turso 并非从零开始写一个 Postgres 内核——他们其实已经用 Rust 完整重写了 SQLite，而这次是将这个经过生产验证的 Rust 数据库引擎升级为「数据库界的 LLVM」：一个现代化、可插拔的核心，支持多种 SQL 方言前端编译到统一的字节码上执行。SQLite 是第一个前端，Postgres 是第二个。

核心内容

Turso 是什么？

Turso 最初是 SQLite 的一个完整 Rust 重写实现。它与 SQLite 文件兼容——可以直接打开和生成 SQLite 数据库文件。但它在 SQLite 的基础上增加了大量令人兴奋的特性：

• 并发写入支持：使用 MVCC（多版本并发控制），像 Postgres 一样支持并发写入
• 丰富类型系统：超越 SQLite 的有限类型
• 自动更新物化视图：这是 Turso 的标志性特性——物化视图自动更新，不再需要手动 REFRESH MATERIALIZED VIEW
• 完全异步：原生支持浏览器和其他受限环境
• 极致可靠性：经过确定性模拟测试（Deterministic Simulation Testing）、Antithesis 测试、Oracle 测试、模糊测试和形式化方法验证

Turso 的作者 Glauber Costa 和 Pekka Enberg 拥有 Linux 内核开发十年的经验。他们将内核社区的精神带入了这个项目：代码说话、门槛高、通过努力赢得席位。目前 Turso 已经有超过 260 位贡献者，社区非常活跃。

SQLite 的秘密：它其实是一个虚拟机

文章揭示了一个大多数人都不知道的事实：SQLite 本质上不是一个数据库，而是一个虚拟机。

SQLite 有一个非常独特的设计——它会把 SQL 编译成自己的字节码语言，叫做 VDBE（Virtual Database Engine）。这不像 JVM 或 WASM 那样的通用语言，而是数据库专用的字节码，包含像"在 B-Tree 中查找某条记录"这样的高级操作。

Turso 继承了这一设计，但做了彻底的重构和扩展。架构如下：

SQL 语句 → 解析器 → VDBE 字节码 → 执行引擎 → 存储层

字节码层是关键创新：它将前端（SQL 方言）与后端（存储引擎）彻底解耦。任何数据库前端只需要将自己的 SQL 编译为 VDBE 字节码，就能在 Turso 引擎上运行。

这个设计不是纸上谈兵——Turso 团队真的写了一个小型 C 语言到 VDBE 的编译器，然后在浏览器中用 Turso 引擎运行了 DOOM！每一帧是一行查询结果，内存区域由 blob 读写模拟。这是一个在浏览器标签页中、没有任何服务器后端、纯数据库引擎运行的 Doom。

「数据库界的 LLVM」意味着什么

LLVM 的成功在于定义了清晰的中间表示（IR），将前端语言与后端目标架构解耦。任何语言只需生成 LLVM IR，就能自动获得对所有架构的支持。

Turso 的构想完全对等：

• 前端：支持多种 SQL 方言（SQLite、Postgres，未来可能支持 MySQL、Redis 甚至自定义查询语言）
• 中间层：VDBE 字节码——统一、模块化的数据库中间表示
• 后端：Turso 的 Rust 执行引擎，负责字节码的解析、优化和执行

这意味着用户可以为不同的负载选择不同的 SQL 方言，而不需要更换数据库系统。更令人兴奋的是，由于 Turso 可以编译到 WASM，一个真正的 Postgres 数据库可以完全在浏览器标签页中运行，不需要任何服务器。

如何在 Turso 中运行 Postgres

很多人之前尝试过将 SQLite 和 Postgres 结合起来，但通常是在查询层做翻译——把 Postgres 查询转成 SQLite 查询。这种做法有巨大的阻抗不匹配。

但 Turso 团队发现了一个关键洞察：从内部看，所有 SQL 数据库本质上都是带有索引的 B-Tree 集合。Postgres 用堆文件加独立的 B-Tree 索引，SQLite 把所有东西都聚类到 B-Tree 中——这些都是"字节在磁盘上如何排列"的差异，而不是数据库执行的基本操作有什么不同。

基于这个洞察，他们通过一个叫 pgmicro 的实验项目验证了可行性：解析 Postgres 语言为通用 AST，将 AST 编译为 Turso 的 VDBE 字节码。结果证明，Postgres 需要做的事情要么已经在 VDBE 中可表示，要么可以扩展 VDBE 来支持。

现在这个实验已经正式合并到 Turso 主线中，成为官方项目。

Postgres 兼容性和生态

Turso 对 Postgres 兼容性的定位务实而清晰：

• 不是 100% 兼容：Postgres 太复杂了。团队遵循帕累托原则——绝大多数用户使用的绝大多数常用功能可以无修改运行
• 包含 Wire Protocol：完整的 FE/BE 协议实现，现有 Postgres 驱动和管理工具无需修改即可连接
• 包含服务器实现：不仅仅是嵌入式，也支持传统的客户端-服务器模式
• 嵌入能力：像 SQLite 一样，可以嵌入到手机、设备、浏览器中运行
• 数据库同步：Turso 已有的数据库同步到本地文件的能力同样适用于 Postgres 前端

对于 Postgres 的扩展生态，Turso 已有基于 WASM 容器加载 Postgres 扩展的概念验证。虽然有一定性能开销，但可以让任意扩展在 WASM 沙箱中运行。团队认为允许任意代码执行的扩展系统本身并不是个好主意，但 WASM 方式在实践中对大多数扩展都可行。

对于 PL/pgSQL，团队更倾向于实现一个更好的替代方案，再加一个兼容层来提供 PL/pgSQL 接口。

技术栈与工程哲学

Turso 的技术选型反映了创始人的内核背景：

• Rust 语言：兼具 C 级性能和高级表达力，所有权系统消除数据竞争
• 异步 I/O：基于 tokio，极少线程支撑海量并发
• MIT 许可证：保持完全开源
• Open Contribution：欢迎 AI 辅助的贡献，但坚持严格的人工审查

团队对工程节奏的态度也值得关注。当被问及"会不会因为有严格的代码审查而比 AI 全自动生成慢"时，他们的回答是："每项提交是慢一些。但我们不是从空白画布开始的。我们从一个已经能工作、已经被测试到半死、已经和 Postgres 共享了大部分内核的数据库起步。慢而正确正是为什么三年后我们还会在这里、还会是正确的。数据库不是用来快速迭代、随意破坏的地方。"

总结与展望

Turso 正在做的事情，不仅仅是又一次数据库重写。他们正在构建一个范式——数据库界的 LLVM。

这个愿景的深远意义在于：它打破了"一个数据库一种查询语言"的紧耦合。开发者可以为不同的场景选择最合适的 SQL 方言，而不需要管理多个数据库系统。Postgres 兼容性让这一愿景拥有了坚实的生态基础，而 Turso 引擎在可靠性上的投入（形式化验证、确定性测试）让它在生产环境中值得信赖。

当然，挑战依然巨大。Postgres 三十年的 SQL 方言实现包含了无数边缘案例，从零实现的工作量不容小觑。但 Turso 团队的优势在于：他们不是从零开始——他们从一个经过生产验证的 Rust 数据库引擎出发，核心架构已经就绪。

对于 Rust 语言来说，这也是一个重要的里程碑。如果 Turso 能够成功承载 Postgres 级别的数据库负载，那么 Rust 在系统软件领域的地位将无可撼动。

对于开发者而言，Turso 的这个项目值得高度关注。它可能不会在短期内替代传统 Postgres 部署，但它正在开辟一条极具想象力的新道路——一条通向更灵活、更可靠、真正可嵌入的数据库未来的道路。