XLOG段文件跳号现象分析
一、原理
当执行promote 时,我们经常看到的结果是:生成一个新 XLOG 文件,名称为:时间线加 1 ,段文件名为之前的段文件号。那么做这个动作的时机是什么时候呢?是否只有这一种现象,会不会有其他现象?先透露下,当执行 promote 动作前,最后一个 XLOG 日志是 SWITCH 时,段文件号会加 1 。下面我们对其流程做详细分析,并通过 gdb 理解其原理。
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做这个动作的函数是 exitArchiveRecovery , 调用时机为startup 进程退出的时刻,见堆栈:
Breakpoint 1, exitArchiveRecovery (endTLI=1, endOfLog=23053968) at xlog.c:5475 5475 InArchiveRecovery = false; (gdb) bt #0 exitArchiveRecovery (endTLI=1, endOfLog=23053968) at xlog.c:5475 #1 0x0815fc4b in StartupXLOG () at xlog.c:7460 #2 0x083dbc56 in StartupProcessMain () at startup.c:207 #3 0x08173cbf in AuxiliaryProcessMain (argc=2, argv=0xbfa8a2f4) at bootstrap.c:451 #4 0x083dab93 in StartChildProcess (type=StartupProcess) at postmaster.c:5386 #5 0x083d5d86 in PostmasterMain (argc=1, argv=0xa22e7e8) at postmaster.c:1369 #6 0x0831c76c in main (argc=1, argv=0xa22e7e8) at main.c:228
具体代码行为恢复完成之后:
StartupXLOG-> 读取 checkpoint-> 恢复 ->exitArchiveRecovery : EndOfLog 为当前回放日志最后的位置, EndOfLogTLI 为当前退出时回放日志的时间线。当 data 目录下有 standby.signal 文件即该机器是备时 ArchiveRecoveryRequested 为 TRUE 。
exitArchiveRecovery 函数调用流程如下:首先通过 endOfLog 即回放最后的位置计算出段文件日志号: endLogSegNo= (endOfLog - 1) / (wal_segment_size) ; startLogSegNo= endOfLog / (wal_segment_size) 。如果 endLogSegNo 等于 startLogSegNo ,表示回放位置为文件中间位置,在调用 XLogFileCopy 生成一个新文件,并将上个 XLOG 文件内容拷贝到新文件中;段文件号相同,时间线加 1 。如果 endLogSegNo 不等于 startLogSegNo ,即回放位置正好是文件大小的末尾处,或者正好是 SWITCH 这个日志,那么调用 XLogFileInit 函数进行初始化文件:
XlogFileCopy 函数调用:调用 XLogFilePath 函数获取源 XLOG 文件名, OpenTransientFile 打开该文件,创建并打开一个临时 XLOG 文件 pg_wal/xlogtemp.pid , pid 为 startup 进程的 ID 号。 sizeof(buffer) 为一页大小 8192 字节,从源文件每次 read 一页数据并将之 write 到 xlogtemp 文件,最后一页数据如果不够 8192 字节,则有多少读取多少并写入文件。当文件拷贝完成后,执行一次 sync 。最后调用 InstallXLogFileSegment 将文件重命名。
InstallXLogFileSegment 函数: XlogFileCopy 调用时, find_free 为 false ,直接将文件重命名为时间线加 1 的文件名; XLogFileInit 调用时为 TRUE ,将段文件号加 1 后(注意这里不是加 1 ,是因为正好是文件末尾,求得的是下一个段文件号,只是现象上看是加 1 ),重命名为时间线加 1 的文件,会先 stat 下这个文件,该流程返回值是 2 即该文件不存在,所以不会再将 segno 加 1 ,直接跳过虚框内的步骤,进入重命名流程 durable_like_or_rename 。
XLogFileInit 函数的调用:首先获取新文件的文件名,即时间线加 1 ,段文件名为原文件名,本次 exitArchiveRecovery 函数的调用流程中, use_existent 为 TRUE 所以会视图打开该文件。当然因为该文件不存在所以打开失败。然后创建并打开一个临时文件 xlogtemp.pid ,将该文件全部清 0 ,最后 sync 。之后调用 InstallXLogFileSegment 函数重命名。最后打开新文件以供之后使用。
二、GDB跟踪-lsn位置在xlog文件中间
1 、进入第一个断点,即函数入口
Breakpoint 1, exitArchiveRecovery (endTLI=1, endOfLog=23053968) at xlog.c:5475 5475 InArchiveRecovery = false; (gdb) bt #0 exitArchiveRecovery (endTLI=1, endOfLog=23053968) at xlog.c:5475 #1 0x0815fc4b in StartupXLOG () at xlog.c:7460 #2 0x083dbc56 in StartupProcessMain () at startup.c:207 #3 0x08173cbf in AuxiliaryProcessMain (argc=2, argv=0xbfa8a2f4) at bootstrap.c:451 #4 0x083dab93 in StartChildProcess (type=StartupProcess) at postmaster.c:5386 #5 0x083d5d86 in PostmasterMain (argc=1, argv=0xa22e7e8) at postmaster.c:1369 #6 0x0831c76c in main (argc=1, argv=0xa22e7e8) at main.c:228
2 、接着计算出段文件号,这两个值相等,即执行 promote 时, lsn 最后位置在文件中间。
5507 if (endLogSegNo == startLogSegNo) (gdb) 5517 XLogSegmentOffset(endOfLog, wal_segment_size)); (gdb) p endLogSegNo $1 = 1 (gdb) p startLogSegNo $2 = 1
3 、 lsn 在文件中间,调用 XlogFileCopy , upto 为 lsn 在最后文件的偏移
XLogFileCopy (destsegno=1, srcTLI=1, srcsegno=1, upto=6276752) at xlog.c:3405 3405 XLogFilePath(path, srcTLI, srcsegno, wal_segment_size); (gdb) p 23053968%(16*1024*1024) $3 = 6276752
4 、打开原文件 00000001 0000000000000001 ,以及临时文件 xlogtemp.29683
3406 srcfd = OpenTransientFile(path, O_RDONLY | PG_BINARY); (gdb) p path $4 = "pg_wal/00000001", '0', "1", '\000' , "\b\221\250\277gmE\b\004\005ĥ\000\000\000\001\030\221\250\277\bnE\b\004\005ĥ\000\000\000\001X\221\250\277$\207E\b\004\005ĥ\000\000\000\001", '\000' "\270, \004\246X\221\250\277\000\000\000\000\000\000\000 \000\270\004\000\000\000\000\000\000\000\000\000\n\000\000\000\000\270\004\246\270\221\250\277dd\025\b\000\005ĥ\352\320a\b\341\n\000\000~\016b\b\000\000\000" (gdb) n (gdb) p tmppath $5 = "pg_wal/xlogtemp.29683", '\000' (gdb) n 3420 fd = OpenTransientFile(tmppath, O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL | PG_BINARY);
5 、循环进行拷贝,一次拷贝一页 8192 字节
3429 for (nbytes = 0; nbytes < wal_segment_size; nbytes += sizeof(buffer)) (gdb) p sizeof(buffer) $6 = 8192 (gdb) n 3433 nread = upto - nbytes; (gdb) 3439 if (nread < sizeof(buffer)) (gdb) p nread $7 = 6276752 (gdb) p 6276752/8192 $8 = 766
6 、 InstallXLogFileSegment 函数重命名, path 为 000000020000000000000001
Breakpoint 2, InstallXLogFileSegment (segno=0xbfa86968, tmppath=0xbfa88974 "pg_wal/xlogtemp.29683", find_free=false, max_segno=0, use_lock=false) at xlog.c:3545 3545 XLogFilePath(path, ThisTimeLineID, *segno, wal_segment_size); (gdb) p path $10 = "pg_wal/00000002", '0', "1\000 \212\022\251\322\"[\000\000\000\000\000\277 `\b\204\211\250\277\347e\250\277\005\000\000\000\003\000\000\000 NҬ\003\000\000\000\002\000\000\000\005\000\000\000;\000\000\000\000\000\000\000\030f\250\277\206\032`\b\000\000\000\000\350h\250\277\350h\250\277\350h\250\277\240.{\262d\000\000\000\363s\000\000\000\000\000\000\240\020[\264\003\000\000\000\000\000\000\000\003\000\000\000\240\362:\266\003\000\000\000\220\251t\267\003\000\000\000\240\324\032\270\003\000\000\000\220\213T\271\003\000\000\000 \361\003\272\003\000\000\000\020\250=\273\003\000\000\000 \323\343\273\322\"[29683\000\000\000\000\n", '\000' , "\001\000\000\000\373\333y\b\005\000\000\000\000\000\000\000\001\000\000\000\270\240\250\277\310h\250\277\225\017`\b\363s\000\000\000\000\000\000d", '\000' "\350"... (gdb) n
7 、将临时文件重命名为 000000020000000000000001
3579 if (durable_link_or_rename(tmppath, path, LOG) != 0) (gdb) p path $11 = "pg_wal/00000002", '0', "1\000 \212\022\251\322\"[\000\000\000\000\000\277 `\b\204\211\250\277\347e\250\277\005\000\000\000\003\000\000\000 NҬ\003\000\000\000\002\000\000\000\005\000\000\000;\000\000\000\000\000\000\000\030f\250\277\206\032`\b\000\000\000\000\350h\250\277\350h\250\277\350h\250\277\240.{\262d\000\000\000\363s\000\000\000\000\000\000\240\020[\264\003\000\000\000\000\000\000\000\003\000\000\000\240\362:\266\003\000\000\000\220\251t\267\003\000\000\000\240\324\032\270\003\000\000\000\220\213T\271\003\000\000\000 \361\003\272\003\000\000\000\020\250=\273\003\000\000\000 \323\343\273\322\"[29683\000\000\000\000\n", '\000' , "\001\000\000\000\373\333y\b\005\000\000\000\000\000\000\000\001\000\000\000\270\240\250\277\310h\250\277\225\017`\b\363s\000\000\000\000\000\000d", '\000' "\350"... (gdb) n
三、GDB跟踪-lsn位置在xlog文件尾或最后一个为SWITCH
1 、 lsn 位于文件尾,调用函数 XLogFileInit
Breakpoint 3, exitArchiveRecovery (endTLI=3, endOfLog=50331648) at xlog.c:5475 5475 InArchiveRecovery = false; (gdb) n 5480 UpdateMinRecoveryPoint(InvalidXLogRecPtr, true); (gdb) 5486 if (readFile >= 0) (gdb) 5488 close(readFile); (gdb) 5489 readFile = -1; (gdb) 5498 XLByteToPrevSeg(endOfLog, endLogSegNo, wal_segment_size); (gdb) 5499 XLByteToSeg(endOfLog, startLogSegNo, wal_segment_size); (gdb) 5507 if (endLogSegNo == startLogSegNo) (gdb) 5525 bool use_existent = true; (gdb) 5528 fd = XLogFileInit(startLogSegNo, &use_existent, true); (gdb)
2 、 path 为 000000040000000000000003, 该文件不存在
Breakpoint 2, XLogFileInit (logsegno=3, use_existent=0xbfbd366f, use_lock=true) at xlog.c:3216 3216 XLogFilePath(path, ThisTimeLineID, logsegno, wal_segment_size); (gdb) n 3221 if (*use_existent) (gdb) p path $1 = "pg_wal/00000004", '0', "3\000\000\000\000\000\346!`\bX6\275\277\060\000\000\000\a\000\000\000\030\333\177\t\364\257`\000\270\331\177\t\000\000\000\000\a\000\000\000\000\224M\000\000\000\000\000h3\275\277: `\b4\000\000\000\330\065\275\277\330\065\275\277\000\000\000\000h3\275\277L\274M\000\004\000\000\000\000\000\000\000?\000\000\000\a\000\000\000\b3\275\277\206\032`\b\000\000\000\000\330\065\275\277\330\065\275\277\330\065\275\277\373\210}\tX\025w\b\004\000\000\000\000\000\000\000\177\323a\bX\000\000\000\000\000\000\000\b", '\000' , "\b\000\000\000\000\000\000\000\060", '\000' , "recovering 00000\322\"[\000\000\270\004\246\277 `\b`6\275\277\360\253a\b\b", '\000' ... (gdb) n 3223 fd = BasicOpenFile(path, O_RDWR | PG_BINARY | get_sync_bit(sync_method)); (gdb) 3224 if (fd < 0) (gdb) 3226 if (errno != ENOENT) (gdb) p fd $2 = -1 (gdb) p errno $3 = 2
3 、创建并打开临时文件,将 zbuffer.data 清 0 ,然后一页一页的将文件清 0
3243 snprintf(tmppath, MAXPGPATH, XLOGDIR "/xlogtemp.%d", (int) getpid()); (gdb) 3245 unlink(tmppath); (gdb) 3248 fd = BasicOpenFile(tmppath, O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL | PG_BINARY); (gdb) 3249 if (fd < 0) (gdb) 3254 memset(zbuffer.data, 0, XLOG_BLCKSZ); (gdb) p fd $4 = 3 3269 for (nbytes = 0; nbytes < wal_segment_size; nbytes += XLOG_BLCKSZ) (gdb) 3271 errno = 0; (gdb) 3272 if (write(fd, zbuffer.data, XLOG_BLCKSZ) != XLOG_BLCKSZ)
4 、进入 InstallXLogFileSegment 函数, 000000040000000000000003 文件 stat 失败,调用 durable_link_or_rename 重命名。
InstallXLogFileSegment (segno=0xbfbd0de0, tmppath=0xbfbd2de8 "pg_wal/xlogtemp.31765", find_free=true, max_segno=45, use_lock=true) at xlog.c:3550 3550 if (use_lock) (gdb) n 3551 LWLockAcquire(ControlFileLock, LW_EXCLUSIVE); (gdb) 3553 if (!find_free) (gdb) 3561 while (stat(path, &stat_buf) == 0) (gdb) p path $5 = "pg_wal/00000004", '0', "3\000 \212\022\251\322\"[\000\000\000\000\000\277 `\b\370-\275\277W\n\275\277\005\000\000\000\003\000\000\000 NҬ\003\000\000\000\003\000\000\000\005\000\000\000;\000\000\000\000\000\000\000\210\n\275\277\206\032`\b\000\000\000\000X\r\275\277X\r\275\277X\r\275\277\240.{\262d\000\000\000\025|\000\000\000\000\000\000\240\020[\264\003\000\000\000\000\000\000\000\003\000\000\000\240\362:\266\003\000\000\000\220\251t\267\003\000\000\000\240\324\032\270\003\000\000\000\220\213T\271\003\000\000\000 \361\003\272\003\000\000\000\020\250=\273\003\000\000\000 \323\343\273\322\"[31765\000\000\000\000\n", '\000' , "\001\000\000\000\373\333y\b\005\000\000\000\000\000\000\000\003\000\000\000(E\275\277\070\r\275\277\225\017`\b\025|\000\000\000\000\000\000"... (gdb) n 3579 if (durable_link_or_rename(tmppath, path, LOG) != 0) (gdb) p errno $6 = 2
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