墨墨导读:最近电子工业出版社博文视点出版了《PostgreSQL指南:内幕探索》,日前「数据和云」公众号推荐了这本书并赠送了五本,百多位用户参与,几十条留言未能放出,为了让大家更好地学习开源数据PostgreSQL,经出版社官方授权,刊载本书部分章节内容以飨读者,本文节选了第十章《基本备份与时间点恢复》10.1-10.2。
此外,我们也成立PostgreSQL学习社群,技术探讨、资料分享、大牛解答,欢迎加入一起进步,入群方式见文末。
在线数据库备份大致可分为逻辑备份和物理备份两类,它们各自都有优点和缺点。逻辑备份有一个缺点,即执行需要花费大量的时间。特别是对于大型数据库而言,需要花费很长时间进行备份,而从备份数据中恢复数据库可能需要更长的时间。相反,物理备份可以在相对较短的时间内备份和恢复大型数据库,因此在实际系统中,其是一个非常重要且实用的功能。
在PostgreSQL中,自8.0版本开始提供了在线的全量物理备份,整个数据库集簇(即物理备份数据)的运行时快照被称为基础备份。
PostgreSQL还在8.0版中引入了时间点恢复(Point-In-Time Recovery,PITR)。这一功能可以将数据库恢复至任意时间点,这通过使用一个基础备份和由持续归档生成的归档日志来实现。例如,即使你犯了一个严重的错误(如TRUNCATE所有的表),此功能还可以将数据库恢复至错误发生之前的时刻。
本文描述了以下主题:
在7.4或更低版本中,PostgreSQL仅支持逻辑备份(全量逻辑备份、部分逻辑备份和数据导出)。
制作基础备份
使用底层命令进行基本备份的标准过程上图所示,具体步骤如下:
这个简单的过程对于DBA来说很容易操作,因为它不需要特殊工具,只需要常用工具(如复制命令或类似的归档工具)来创建基本备份。此外,在此过程中,不需要获取表上的锁,所有用户都可以在不受备份操作影响的情况下发起查询。相对于其他开源的关系型数据库,这是一个巨大的优势。
更简单的方式是使用pg_basebackup命令来做基础备份,不过在其内部也是使用这些底层命令来工作的。
这些命令对显然是理解PITR的关键点之一,我们将在后续章节中探讨它们。
pg_start_backup和pg_stop_backup命令的定义在src/backend/access/transam/xlogfuncs.c中。 |
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pg_start_backup开始为制作基础备份进行准备工作。恢复过程从重做点开始,因此pg_start_backup必须执行检查点,以便在制作基础备份的开始时刻显式创建一个重做点。此外,这次检查点的位置必须保存在非pg_control的其他文件中,因为在备份期间可能会执行多次常规检查点。
pg_start_backup执行下列4个操作:
第3个和第4个操作是该命令的核心。第1和第2个操作是为了更可靠地恢复数据库集簇。
备份标签backup_label文件包含以下7个项目:
备份标签一个9.6版本中备份标签的实际例子如下所示:postgres> cat /usr/local/pgsql/data/backup_label START WAL LOCATION: 0/9000028 (file 000000010000000000000009) CHECKPOINT LOCATION: 0/9000060 BACKUP METHOD: pg_start_backup BACKUP FROM: master START TIME: 2018-7-9 11:45:19 GMT LABEL: Weekly Backup |
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可以想象,当使用此基础备份恢复数据库时,PostgreSQL从backup_label文件中取出检查点位置CHECKPOINTLOCATION,接着从归档日志中的合适位置读取检查点记录,然后从检查点记录中获取重做点的位置,最后从重做点开始进行恢复。
pg_stop_backup执行以下5个操作以完成备份:
备份历史文件的命名方法如下所示:{WAL段文件名}.{基础备份开始时的偏移量}.backup |
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下图展示了PITR的基本概念。PITR模式下的PostgreSQL会在基础备份上重放归档日志中的WAL数据,从pg_start_backup创建的重做点开始,恢复到你想要的位置为止。在PostgreSQL中,想要恢复到的位置被称为恢复目标。
PITR的基本概念
PITR是如下这样工作的。假设你在GMT时间2018-07-1612:05:00犯了错误,那么就应该删掉当前的数据库集簇,并使用之前制作的基础备份恢复一个新的,然后创建一个recovery.conf文件,并在其中将recovery_target_time参数配置为犯错误的时间点,在本例中,也就是12:05 GMT。recovery.conf文件如下所示:
# Place archivelogs under /mnt/server/archivedir directory.restore_command = 'cp /mnt/server/archivedir/%f %p'recovery_target_time = "2018-7-16 12:05 GMT"
在PostgreSQL启动的时候,如果数据库集簇中存在recovery.conf和backup_label文件,就会进入恢复模式。
PITR过程几乎与常规恢复过程一模一样,唯一的区别只有以下两点:
PITR流程概述如下:
在本例中,因为参数recovery_target_time被设置为该时间戳,所以PostgreSQL从重做点读取并重放WAL数据,直到时间戳2018-7-1612:05:00为止。如果recovery.conf中没有配置恢复目标,则PostgreSQL将重放至归档日志的末尾。
提交和中止操作的记录包含每个操作完成时的时间戳(两个操作的XLOG数据部分分别在xl_xact_commit和xl_xact_abort中定义)。因此,如果将目标时间设置为参数recovery_target_time,只要PostgreSQL重放提交或中止操作的XLOG记录,就可以选择是否继续恢复。当重放每个动作的XLOG记录时,PostgreSQL会比较目标时间和记录中写入的每个时间戳,如果时间戳超过目标时间,PITR过程就会完成。
typedef structxl_xact_commit
{
TimestampTzxact_time; /* 提交时间 */
uint32 xinfo; /* 信息标记位 */
int nrels; /* RelFileNodes的数量 */
int nsubxacts; /* 子事务XIDs的数量 */
int nmsgs; /* 共享失效消息的数量 */
Oid dbId; /* MyDatabaseId, 数据库oid */
Oid tsId; /* MyDatabaseTableSpace, 表空间oid */
/* 在提交时需要丢弃的RelFileNode(s)数组*/
RelFileNode xnodes[1]; /* 变长数组 */
/* 紧接着已提交的子事务XIDs数组 */
/* 紧接着共享失效消息的数组 */
} xl_xact_commit;
typedef structxl_xact_abort
{
TimestampTz xact_time; /* 中止时间 */
int nrels; /* RelFileNodes的数量 */
int nsubxacts; /* 子事务XIDs的数量 */
/* 在中止时需要丢弃的RelFileNode(s)数组*/
RelFileNode xnodes[1]; /* 变长数组 */
/* 紧接着已提交的子事务XIDs数组 */
} xl_xact_abort;
函数read_backup_label定义于src/backend/access/transam/xlog.c中。结构xl_xact_commit和xl_xact_abort定义于src/backend/access/transam/xlog.c中。 |
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为什么可以用一般归档工具做基础备份?尽管数据库集簇可能是不一致的,但恢复过程是使数据库集簇达成一致状态的过程。由于PITR是基于恢复过程的,所以即使基础备份是一堆不一致的文件,它也可以恢复数据库集簇。因此,我们可以在没有文件系统快照功能或其他特殊工具的情况下,使用一般归档工具做基础备份。 |
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出处:《PostgreSQL 指南:内幕探索》之基础备份与时间点恢复