PgSQL · 特性分析 · 备库激活过程分析
最后更新于：2022-04-01 10:37:16
## 前言
PostgreSQL standby 可以通过两种方法来激活成为主库：
1. trigger file，配置在recovery.conf中。
2. pg_ctl promote发送SIGUSR1信号给postmaster进程。
同时，PostgreSQL支持快速激活（fast promote）和非快速激活(fallback promote)：
1. fast promote 开启数据库读写前，不需要做检查点。而是推到开启读写之后执行一个CHECKPOINT_FORCE检查点。
2. fallback_promote 在开启数据库读写前，需要先做一个检查点，现在这个模式已经不对用户开放，需要修改代码，只是用作调试。
## 实现分析
激活数据库的代码分析如下：
激活过程，根据fast_promote变量判断是否需要先做检查点，再激活。
~~~
src/backend/access/transam/xlog.c
if (InRecovery)
{
if (bgwriterLaunched)
{
if (fast_promote) // 如果是快速promote，在打开数据库读写前，不需要创建检查点。只需要创建一个recovery结束标记
{
checkPointLoc = ControlFile->prevCheckPoint;
record = ReadCheckpointRecord(xlogreader, checkPointLoc, 1, false);
if (record != NULL)
{
fast_promoted = true;
CreateEndOfRecoveryRecord();
}
}
if (!fast_promoted) // 如果是fallback_promote模式，须先创建一个检查点，再开启读写模式。
RequestCheckpoint(CHECKPOINT_END_OF_RECOVERY |
CHECKPOINT_IMMEDIATE |
CHECKPOINT_WAIT);
}
...
InRecovery = false; // 开启读写模式,允许接收用户写请求.
LWLockAcquire(ControlFileLock, LW_EXCLUSIVE);
ControlFile->state = DB_IN_PRODUCTION; // 改写控制文件的数据库状态
ControlFile->time = (pg_time_t) time(NULL);
UpdateControlFile(); // 更新控制文件
LWLockRelease(ControlFileLock);
...
if (fast_promoted) // 如果是快速promote，在允许用户写请求后，在这里执行一个检查点。所以提高了数据库的可用时间。
RequestCheckpoint(CHECKPOINT_FORCE);
......
~~~
通过pg_ctl命令行工具，向postmaster发SIGUSR1信号，通知它激活数据库。
首先会写一个promote文件，告诉postmaster，是fast_promote。
~~~
src/bin/pg_ctl/pg_ctl.c
/*
* promote
*/
static void
do_promote(void)
{
FILE *prmfile;
pgpid_t pid;
struct stat statbuf;
pid = get_pgpid(false);
......
sig = SIGUSR1;
if (kill((pid_t) pid, sig) != 0) // 发送SIGUSR1信号，通知postmaster激活数据库。
{
write_stderr(_("%s: could not send promote signal (PID: %ld): %s\n"),
progname, pid, strerror(errno));
if (unlink(promote_file) != 0)
write_stderr(_("%s: could not remove promote signal file \"%s\": %s\n"),
progname, promote_file, strerror(errno));
exit(1);
}
print_msg(_("server promoting\n"));
}
~~~
数据恢复时，检查standby是否收到promote请求或是否存在trigger文件。
如果是promote请求，则检查有没有promote文件，或者fallback_promote文件，如果有promote文件，则是fast_promote请求。如果有fallback_promote文件，则不是fast_promote请求（实际上根本不可能检测到fallback_promote文件，因为没有写这个文件的操作）。所以通过pg_ctl promote来激活，一定是fast promote的，即不需要先做检查点再激活。
如果检查到trigger文件，同样也是fast promote激活模式。
~~~
src/backend/access/transam/xlog.c
#define PROMOTE_SIGNAL_FILE "promote"
#define FALLBACK_PROMOTE_SIGNAL_FILE "fallback_promote"
/*
* Check to see whether the user-specified trigger file exists and whether a
* promote request has arrived. If either condition holds, return true.
*/
static bool
CheckForStandbyTrigger(void)
{
struct stat stat_buf;
static bool triggered = false;
if (triggered)
return true;
if (IsPromoteTriggered()) // 检查是否收到pg_ctl promote信号
{
......
if (stat(PROMOTE_SIGNAL_FILE, &stat_buf) == 0) // 先检查promote文件是否存在
{
unlink(PROMOTE_SIGNAL_FILE);
unlink(FALLBACK_PROMOTE_SIGNAL_FILE);
fast_promote = true; // 快速promote
}
else if (stat(FALLBACK_PROMOTE_SIGNAL_FILE, &stat_buf) == 0) // 否则再检查fallback_promote文件是否存在
{
unlink(FALLBACK_PROMOTE_SIGNAL_FILE);
fast_promote = false; // 先执行checkpoint再promote
}
ereport(LOG, (errmsg("received promote request")));
ResetPromoteTriggered();
triggered = true;
return true;
}
if (TriggerFile == NULL) // 检查recovery.conf是否配置了trigger_file
return false;
if (stat(TriggerFile, &stat_buf) == 0)
{
ereport(LOG,
(errmsg("trigger file found: %s", TriggerFile)));
unlink(TriggerFile);
triggered = true;
fast_promote = true; // 快速promote
return true;
}
else if (errno != ENOENT)
ereport(ERROR,
(errcode_for_file_access(),
errmsg("could not stat trigger file \"%s\": %m",
TriggerFile)));
return false;
}
src/backend/postmaster/startup.c
pqsignal(SIGUSR2, StartupProcTriggerHandler); // 注册SIGUSR2信号处理函数
/* SIGUSR2: set flag to finish recovery */
static void
StartupProcTriggerHandler(SIGNAL_ARGS)
{
int save_errno = errno;
promote_triggered = true;
WakeupRecovery();
errno = save_errno;
}
bool
IsPromoteTriggered(void)
{
return promote_triggered;
}
~~~
postmaster收到SIGUSER1信号后，检查是否收到promote信号，判断当前的状态是否处于恢复中的任意状态，然后向startup进程发一个SIGUSR2的信号，触发promote。
~~~
src/backend/postmaster/postmaster.c
pqsignal(SIGUSR1, sigusr1_handler); /* message from child process */ // 注册SIGUSR1信号处理函数
/*
* sigusr1_handler - handle signal conditions from child processes
*/
static void
sigusr1_handler(SIGNAL_ARGS)
{
......
if (CheckPromoteSignal() && StartupPID != 0 &&
(pmState == PM_STARTUP || pmState == PM_RECOVERY ||
pmState == PM_HOT_STANDBY || pmState == PM_WAIT_READONLY))
{
/* Tell startup process to finish recovery */
signal_child(StartupPID, SIGUSR2); // 向startup进程发SIGUSR2信号，通知它处理promote
}
......
src/backend/access/transam/xlog.c
/*
* Check to see if a promote request has arrived. Should be
* called by postmaster after receiving SIGUSR1.
*/
bool
CheckPromoteSignal(void)
{
struct stat stat_buf;
if (stat(PROMOTE_SIGNAL_FILE, &stat_buf) == 0 ||
stat(FALLBACK_PROMOTE_SIGNAL_FILE, &stat_buf) == 0)
return true;
return false;
}
~~~
最后提一点， 9.3以前，曾经出现过pg_ctl promote -m 来指定是否需要fast promote或者fallback promote。