转载：PostgreSQL时间线的实现

1.1基本原理

正常情况下，数据库是沿着一条时间线一直延伸的，但是如果中途，用户期望从归档中进行恢复，则这时数据库的时间线就会产生分支，沿着新的时间线延伸。如下图所示：

1.2基本流程

使用时间线进行恢复的基本流程是：

1.确定recoveryTargetTLI

即要恢复到的那个时间线

2.确定时间线集合expectedTLIs

3.Redo

根据expectedTLIs，确定正确的WAL文件

4.Redo结束，确定新的时间线

下面分别介绍这几部中在PG中是如何实现的。

1.3实现

1.3.1时间线的表示

使用TimeLineID表示一个时间线，实际上就是一个无符号的整型。时间线从1开始，然后依次递增。

1.3.2产生新的时间线

1.新时间线产生的时机

只有在启动时，从归档中进行恢复，才会产生新的时间线，否则一直沿着原来的时间线走。

2.History文件

在产生新的时间线时，会创建一个历史文件，叫做history文件：

? 命名规则：

NewTimeLine.history

? 内容：

父亲时间线|分出时的日志文件名|分出的原因

? 作用：

在归档恢复时，如果该归档中包含多个时间线，则可以帮助系统在恢复时找到正确的WAL文件。

? 生命周期：

每个history文件，在创建新的时间线时会被删除，但是其内容则会copy到新的history文件的开头。如下所示：

00000002.history的内容如下：

则00000003.history的内容如下：

? 归档

History文件在产生会，会“立即”进行归档，所以在归档目录中会存在完整的时间线历史文件的序列。

1.3.3恢复期间的时间线

在数据库正常运行期间，时间线是不会发生变化的，只有在归档恢复时才会发生时间线的变化，下面说明在恢复期间时间线时如何变化，以及如何使用时间线恢复到正确的位置。

1.3.3.1时间线的确定

恢复期间时间线的选择有如下的几种情况：

1.从控制文件里面记录的checkpoint记录得到时间线：

recoveryTargetTLI =ControlFile->checkPointCopy.ThisTimeLineID;

2.从recovery.conf中读取用户配置的时间线

a)如果用户没有设置时间线，则时间线不变；

b)如果用户设置的时间线为0，则表示用户期望回复到最新的时间线

确定最新时间线的方法是：

从recoveryTargetTLI记录的时间线开始，这个扫描history文件，直到找到不存在history文件的那个时间线。

c)如果用户设置的时间线大于 0 ，则使用该时间线；

确定好恢复时要恢复到的时间线后，我们需求验证该时间线的有效性：

判断是否存在history文件，如果不存在，则是无效的时间线，系统退出；

时间线为1的时间线是没有history文件的，因为它没有parent时间线。

1.3.3.2时间线的使用

1.使用history文件确定expectedTLIs

a)expectedTLIs是恢复期间可能需要扫描的时间线的集合，它记录的在恢复期间可能的会使用到的WAL文件所在的时间线。

b)扫描history文件，把history文件中的每个parent时间线添加到expectedTLIs链表头部，最后把recoveryTargetTLI加到链表头部

2.使用expectedTLIs

a)WAL日志文件的名字是由TLI+logid+segment组成的，所以必须找到正确的时间线才能选择正确的WAL文件；

b)找到正确的WAL文件

i.根据recptr，计算logid和segno

ii.从前往后遍历expectedTLIs链表

根据每个时间线，拼成WAL文件名，然后试图打开该文件，如果文件不存在，则继续遍历，直到找到存在的文件

iii.如果没有找到WAL文件，则报错

c)对于logid和segno相同的WAL文件

i.通过b),找到正确的WAL文件

ii.对于logid和segno相同的WAL文件，其TLI必然不同，我们选择在expectedTLIs链表位置靠前的那个时间线上的WAL文件，这样做的原因是：

u 恢复必然从某个checkpoint日志开始；

u 而恢复开始的checkpoint日志必然在TLI大的那个WAL文件内，原因是：

l 日志redo完成后，我们是先创建新的时间线，然后在请求做checkpoint。

u 所以checkpoint之后的日志也必然在TLI大的那个WAL文件内。

3.文件源的选择

a)默认是从XLOG_FROM_PG_XLOG里面，如果是归档恢复，则在加上XLOG_FROM_ARCHIVE

b)在选择WAL文件时，先从归档里面找，如果找不到，再从pg_xlog里面找

c)如果都没有找到，则报错

4.恢复完成后新时间线的创建

a)归档恢复后，我们选择创建新的时间线，原因：

i.本次恢复后，产生的日志文件都在新的时间线上，不会覆盖就的时间先上的日志；

ii.如果发现本次恢复不是想要的结果，则可以再次直到恢复的时间线，不会由于日志覆盖该导致恢复失败；

b)确定新的时间线

i.从recoveryTargetTLI往后找，直到找到不存在history的时间线；

ii.然后对该时间线加1，就是本次恢复后的新的时间线

u 所以，即使我们恢复到之前的时间线，也不会导致时间线不惟一；

u +1的原因是，不存在history的那个时间先应该是归档恢复之前使用的当前的时间线，所以需要加1；

5.Redo的结束

a)在只设置了TLI的情况下，redo完recoveryTargetTLI的日志后，redo操作结束；

结束方式：

在读取下一条日志时，如果在expectedTLIs内找不到适当的WAL文件，则终止redo

b)在设置了TLI时，redo的终止点只会比TLI的时间点早，而不会比它晚，原因是redo需要的日志文件必须在expectedTLIs内。

（编辑：李大同）

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