前言
WAL 是一種 Tx Log實踐機制
WAL 核心概念是先寫 tx log，在把資料寫資料，資料的修改必须發生在寫入 Tx Log之後，使用 WAL 紀錄資料庫系統在commit transaction
使用 WAL 機制後我們不需要在每次 Commit Transaction 後就把資料 flush 到 Disk 上(提高IO效率)， WAL 需要保證 Dirty Block flush 到 Disk 之前，該 Block 對應 Tx log 紀錄已經 flush 到 Disk 中
因為假如系統突然崩潰我們可以藉由 WAL 寫入 Tx Log 來 roll-forward recovery (REDO)
WAL 寫入時機簡介
LSN序號是一個 globale 變數(透過 info_lck 輕量鎖設計避免同一時間取得同一個 LSN )
寫入資料會經由下面幾個步驟
- Log (LSN–Log) 是一個有順序性標誌的紀錄 (可以想像是一個 sequence ) ，一開始存在 RAM 中，在 RAM 中有一個 flushLSN 位置會記錄 log LSN 寫入 Disk 最後位置.
- 每個 block 在 pageheader 會有一個欄位
PageXLogRecPtr pd_lsn;指到 log 紀錄位置，此位置在 Dirty Block 存在 buffer Pool 時就會決定 - 最後把 Dirty Block flush 到 Disk 之前 postgresSQL 會檢查是否滿足此條件
pd_lsn <= flushLSN，確保 Log 已經寫入 Disk 上才會把資料 flush 到資料庫中 - 如果是
synchronous_commit = ON代表同步提交，在 Transaction commit 時會把對應的 Tx Log 馬上 flush 進 Disk中才能返回成功
經過上面步驟我們就可以確保 先寫 Tx Log 歷程，後寫 Dirty Block
假如目前系統某個 Block 操作很頻繁，系統不會 block 等待資料寫入 是因為我們可以一直寫 (LSN–Log) 後面在補寫資料 (兩個不衝突 )
查看系統目前 LSN
經過前面說明我們可以理解 LSN 重要性，
我們可以透過 select pg_current_wal_lsn(); 取得目前系統的 LSN，
1 | CREATE TABLE tt1(id int); |
執行結果如下，能發現每次 DDL or DML 異動 LSN 都會增長，因為這是我們 Tx log 重要歷程流水號
1 | postgres=# CREATE TABLE tt1(id int); |
透過 pg_waldump 查看 WAL log
我們可以透過 pg_waldump
在 postgresql/data/pg_wal 有一個資料夾裡面會放 WAL log 歷程記錄
我們可以透過 pg_waldump 查詢
-s：查詢開始 LSN 編號-e：查詢結束 LSN 編號
1 | root@ce3649bb9b5e:/var/lib/postgresql/data/pg_wal# pg_waldump -s 0/E00D6C8 -e 0/E00D768 |
藉由此命令我們就可以很清楚看到 log 歷程，Commit Transation時間，資料新增到哪個區域
因為此資料表沒有 index 所以資料只有新增在 heap table 上
1 | postgres=# SELECT pg_current_wal_lsn(); |
上面跑完後我們可以看到每個執行過程的 LSN 接著我們在透過 pg_waldump 來查詢相關紀錄資訊
1 | root@ce3649bb9b5e:/var/lib/postgresql/data/pg_wal# pg_waldump -s 0/E057FD0 -e 0/E064A38 |
我們會發現上面 tx log 長很多，大部分都是在新建立 Btree 跟新增 Btree 中的資料
1 | rmgr: Storage len (rec/tot): 42/ 42, tx: 0, lsn: 0/0E057FD0, prev 0/0E057F98, desc: CREATE base/13067/24690 |
而在最後 Update 時會對於 Heap 跟 Btree 異動，原因是我們異動 ID 這個欄位，在 Btree 和 Heap 資料表都有
詳細原因我有寫一篇文章 postgresql HOT (heap only tuple) update 深入淺出
1 | rmgr: Heap len (rec/tot): 69/ 69, tx: 1771, lsn: 0/0E064988, prev 0/0E064950, desc: UPDATE off 2 xmax 1771 ; new off 3 xmax 0, blkref #0: rel 1663/13067/24677 blk 0 |
pg_waldump 屬性簡介
下面我針對於幾個我認為比較重要的欄位來說明
- rmgr: PostgreSQL 把 WAL 歸類許多不同的種類，除了 Heap 還有 Btree,Transaction….等等。我們可以透過
pg_waldump --rmgr=list查看所有資源1
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23root@ce3649bb9b5e:/var/lib/postgresql/data/pg_wal# pg_waldump --rmgr=list
XLOG
Transaction
Storage
CLOG
Database
Tablespace
MultiXact
RelMap
Standby
Heap2
Heap
Btree
Hash
Gin
Gist
Sequence
SPGist
BRIN
CommitTs
ReplicationOrigin
Generic
LogicalMessage - tx: 1770 Transaction 編號(同一個編號代表同一個Transaction)
- lsn: 0/0E0649D0 目前記錄的LSN
- prev: 0/0E064950 前一個紀錄的LSN
小結
PostgreSQL WAL 用一句話來解釋是 先寫 Tx Log 歷程，後寫 Dirty Block ，但實際過程中會有許多細節需要考慮 (ex: checkpoint機制，資料庫突然崩潰…等等)
透過 pg_waldump 可以讓我們更好學習 WAL 檔案中的內容
__此文作者__：Daniel Shih(石頭)
__此文地址__： https://isdaniel.github.io/postgresql-wal-introduce/
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