PostgreSQL中WAL segment file内部结构分析

本篇内容介绍了“PostgreSQL中WAL segment file内部结构分析”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

WAL segment file
WAL segment file内部划分为N个page(Block),每个page大小为8K,第一个page的header对应的数据结构为XLogLongPageHeaderData,其他page的header对应的数据结构是XLogPageHeaderData.在header后是N个XLOG Record.

XLOG Record
XLOG Record由两部分组成,第一部分固定大小,对应的结构体为XLogRecord;第二部分是XLOG Record data

XLOG Record data
XLOG Record data由以下几部分组成:
1.0..N个XLogRecordBlockHeader,每个XLogRecordBlockHeader对应一个block data;
注意:如设置了BKPBLOCK_HAS_IMAGE标记,则在XLogRecordBlockHeader结构体后跟XLogRecordBlockImageHeader结构体;如设置了BKPIMAGE_HAS_HOLE和 BKPIMAGE_IS_COMPRESSED则在XLogRecordBlockImageHeader后跟XLogRecordBlockCompressHeader结构体;
2.XLogRecordDataHeader[Short|Long]:如数据<256Bytes,则使用Short格式,否则使用Long格式;
3.block data:full-write-block数据,如启用了压缩,则压缩存储,相关元数据存储在XLogRecordBlockHeader中的XLogRecordBlockCompressHeader中.
4.main data:(tuple) data/checkpoint等日志数据.

二、样例说明

使用linux下的hexdump工具查看WAL文件中的内容,可以直观的感知上述内部结构
测试机的WAL segmengt file:

[xdb@localhost pg_wal]$ ll
total 32796
-rw-------. 1 xdb xdb 16777216 Dec 18 10:52 000000010000000100000042
...

XLogPageHeaderData
uint16 xlp_magic

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 0 -n 2
00000000  98 d0                                             |..|
00000002

magic value为0xD098.
注意:X86 CPU使用小端模式(Little-Endian),如数据占用超过1个字节,则高位字节在内存高位地址,低位字节在内存低位地址,写入到文件时直接从内存flush到磁盘上,磁盘文件上的字节顺序与内存保持一致.

uint16 xlp_info

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 2 -n 2 
00000002  07 00                                             |..|
00000004

xlp_info标志为0x0007,即XLP_FIRST_IS_CONTRECORD | XLP_LONG_HEADER | XLP_BKP_REMOVABLE
标明:
1.XLOG Record跨越page边界;
2.这个page的header是XLogLongPageHeaderData
3.从该页起始的backup blocks是可选的(不一定存在)

TimeLineID(uint32) xlp_tli

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 4 -n 4
00000004  01 00 00 00                                       |....|
00000008

TimeLineID为0x00000001,即十进制数值1

XLogRecPtr(uint64) xlp_pageaddr

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 8 -n 8
00000008  00 00 00 42 01 00 00 00                           |...B....|
00000010

XLog Record在事务日志指针(偏移)为0x00000001 42000000

uint32 xlp_rem_len

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 16 -n 4
00000010  0f 00 00 00                                       |....|
00000014

上一页空间不足以存储XLOG Record,该Record在本页继续存储占用的空间大小:0x0000000F

XLogLongPageHeaderData
XLogLongPageHeaderData的第一个域字段是XLogPageHeaderData,相关数据参见以上XLogPageHeaderData描述.
注意:XLogPageHeaderData结构体按最大基本类型对齐,会扩充为24Bytes(原为20Bytes),因此XLogLongPageHeaderData的内容从24开始起算.

uint64 xlp_sysid

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 24 -n 8
00000018  42 72 7f 55 41 76 ee 5b                           |Br.UAv.[|
00000020

系统标识码0x5BEE7641557F7242

[xdb@localhost ~]$ echo $((0x5BEE7641557F7242))
6624362124887945794

使用pg_controldata查看Database system identifier–>6624362124887945794

[xdb@localhost ~]$ pg_controldata
pg_control version number:            1100
Catalog version number:               201809051
Database system identifier:           6624362124887945794
...

uint32 xlp_seg_size

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 32 -n 4
00000020  00 00 00 01                                       |....|
00000024

值为0x01000000,即16M

[xdb@localhost ~]$ echo $((0x01000000))
16777216

uint32 xlp_xlog_blcksz

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 36 -n 4
00000024  00 20 00 00                                       |. ..|
00000028

值为0x00002000,即8K

[xdb@localhost ~]$ echo $((0x00002000))
8192

上一page XLOG Record的数据
由于空间不足,上一page的XLOG Record在本页继续存储占用的数据(xlp_rem_len=0x0F,补齐为16B)

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 40 -n 16
00000028  31 00 00 00 00 00 00 00  00 69 b8 40 25 00 00 00  |1........i.@%...|
00000038

XLogRecord
接下来是XLogRecord
uint32 xl_tot_len

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 56 -n 4
00000038  4f 00 00 00                                       |O...|
0000003c

XLOG Record长度为0x0000004F
TransactionId(uint32) xl_xid

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 60 -n 4
0000003c  6b 07 00 00                                       |k...|
00000040

事务ID为0x0000076B,即十进制的1899
XLogRecPtr(uint64) xl_prev

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 64 -n 8
00000040  c0 ff ff 41 01 00 00 00                           |...A....|
00000048

上一个XLOG Record的偏移,即0x00000001 41FFFFC0
unit8 xl_info

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 72 -n 1
00000048  00                                                |.|
00000049

标志位为0x00
unit8 xl_rmid

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 73 -n 1
00000049  0a                                                |.|
0000004a

该记录的资源管理器,即0x0A
2 bytes of padding

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 74 -n 2
0000004a  00 00                                             |..|
0000004c

pg_crc32c(uint32) xl_crc

[xdb@localhost pg_wal]$ hexdump -C 000000010000000100000042 -s 76 -n 4
0000004c  ea 21 d2 50                                       |.!.P|
00000050

CRC校验位,即0x50D221EA

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