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PostgreSQL-日志管理介绍

news 来源：原创 2025/7/1 9:42:47

概述

1、日志管理器：

日志模块包括事务提交日志CLOG和数据日志XLOG。其中CLOG是系统为整个事务管理流程所建立的日志，主要用于记录事务的状态，同时通过SUBTRANS日志记录事务的嵌套关系。XLOG日志是数据库日志的主体，记录数据库中所有数据操作的变化过程。因此，XLOG日志管理器模块提供了日志操作的API供其他模块调用。
日志伴随着系统启动开始，始终在反复完成插入、刷新这样的过程，一旦系统崩溃还要完成数据恢复的功能。

2、SLRU缓冲池：PGSQL通过SLRU缓冲区来实现对CLOG日志、SUBTRANS日志以及MultiXact日志的管理。

SLRU缓冲池采用简单LRU算法作为页面置换算法的缓冲池。

SLRU由8个缓冲区组成。每个缓冲区为一个页面，对应一个磁盘块，大小为8KB。页面调度算法采用SLRU算法，即简单的最近最少使用算法。

SLRU缓冲池的并发控制：

一个LWLock保护缓冲区内容

一个LWLock保护I/O同步

3、CLOG日志管理器：CLOG日志管理器管理着CLOG日志缓冲池，该日志缓冲池是基于SLRU缓冲池实现的。CLOG日志记录的是事务的最终状态。

CLOG记录的四种事务状态：

事务正在运行in_progress

事务已提交committed

事务中止aborted

子事务已提交sub_committed

4、SUBTRANS日志管理器：记录子事务与父事务的关系。

SUBTRANS日志管理器管理一个基于SLRU缓冲池的缓冲池，存出每个子事务的父事务ID，通过遍历事务树可以由子事务到父事务，但是无法由父事务找到子事务。SUBTRANS日志只记录当前事务的父事务信息，系统崩溃或者重启时不保存数据。不需要和XLOG交互，也没有REDO操作。

5、MultiXact日志管理器

MultiXactID：由于PGSQL采用了多版本并发控制，那么同一个元组相关联的事务ID可能有多个，为了在加锁（行被多个事务加共享锁）的时候统一操作，PGSQL将与该元组相关联的事务ID组合用一个MultiXactID代替来管理。

6、XLOG日志管理器

XLOG是传统数据库理论中提到的事务日志，它详细记录了后端进程对数据库的操作过程（修改操作）。

每个XLOG文件都有一个ID，一个日志文件逻辑上为4G，实际上被分为一个个16MB的段文件存放，日志段文件名由时间线ID、日志ID、段ID的八位16进制数以此构成。

确定日志文件内一个日志记录，只需用一个XLOG文件号和日志记录在该文件内的偏移量即可。

XLOG日志管理器的主要操作：

XLOG日志的启动：系统引导时，创建第一个XLOG日志文件，同时在XLOG中插入第一条检查点记录，同时调用BootStrapCLOG、BootStrapSUBTRANS和BootStrapMultiXact对CLOG、SUBTRANS、MultiXact日志记录分别进行初始化。

XLOG日志文件的创建：建立一个新的XLOG段文件，使其成为当前的段或一个紧邻当前段的段。

XLOG日志文件的归档：按照WriteRqst所指示的写请求将日志写/同步到磁盘日志文件中

XLOG日志的刷新：确保到达给定位置的所有的XLOG数据都被刷写回磁盘

XLOG日志的插入：根据一个XlogRecData链表及相应的资源管理器信息，向XLOG日志文件中插入一条XLOG记录，事务执行插入、删除、更新、提交、中止等命令时需要调用该函数。

XLOG日志的打开：创建一个新的XLOG段文件或者打开一个已存在的XLOG段文件

XLOG日志文件的拷贝：拷贝一个已经存在的XLOG文件来创建一个新的XLOG段文件，用于恢复阶段

XLOG日志备份块的恢复：如果在一个XLOG记录中存在任何备份的块，那么将其恢复

XLOG日志记录的读取：尝试读一条XLOG记录

7、XLOG日志的恢复策略：先找到XLOG日志中最近建立并有效的检查点之后，读出检查点结构中Redo指针所指向的日志记录，根据日志记录类型调用不同的资源管理器，开始Redo操作。顺着日志的记录顺序往后做，直到做完最后一个日志记录。Redo主要用于确保已提交的事务修改的数据刷新到磁盘上。系统崩溃后重新启动会调用StartupXLOG入口函数，进行日志恢复。

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