postgresql流复制同异步分析

postgresql流复制主要是四个进程的交互。

• postgres（backend进程）（主节点）

  接受客户端的请求，并通过共享内存等待walsender唤醒。

• walsender（主节点）

  向walreceiver发送日志，通过tcp通信，采用流复制协议与walreceiver交互。

• walreceiver（备节点）

  向walsender请求日志，并回复wal日志接收，写入，数据apply信息，通过tcp通信，采用流复制协议与walsender通信。

• startup（备节点）

  进行日志回放，将wal日志redo成数据，通过共享内存和信号与walreceiver通信。

参数

流复制同异步由如下两个参数控制：

• synchronous_commit

  用于指定同异步模式。

• synchronous_standby_names

  用于指定同步时需要多少备节点确认。

synchronous_commit

配置解析

{"synchronous_commit", PGC_USERSET, WAL_SETTINGS,
            gettext_noop("Sets the current transaction's synchronization level."),
            NULL
        },
        &synchronous_commit,
        SYNCHRONOUS_COMMIT_ON, synchronous_commit_options,
        NULL, assign_synchronous_commit, NULL

static const struct config_enum_entry synchronous_commit_options[] = {
    {"local", SYNCHRONOUS_COMMIT_LOCAL_FLUSH, false},
    {"remote_write", SYNCHRONOUS_COMMIT_REMOTE_WRITE, false},
    {"remote_apply", SYNCHRONOUS_COMMIT_REMOTE_APPLY, false},
    {"on", SYNCHRONOUS_COMMIT_ON, false},
    {"off", SYNCHRONOUS_COMMIT_OFF, false},
    {"true", SYNCHRONOUS_COMMIT_ON, true},
    {"false", SYNCHRONOUS_COMMIT_OFF, true},
    {"yes", SYNCHRONOUS_COMMIT_ON, true},
    {"no", SYNCHRONOUS_COMMIT_OFF, true},
    {"1", SYNCHRONOUS_COMMIT_ON, true},
    {"0", SYNCHRONOUS_COMMIT_OFF, true},
    {NULL, 0, false}
};

配置不同的值代表不同的同步模式。

synchronous_standby_names

配置解析

{
        {"synchronous_standby_names", PGC_SIGHUP, REPLICATION_PRIMARY,
            gettext_noop("Number of synchronous standbys and list of names of potential synchronous ones."),
            NULL,
            GUC_LIST_INPUT
        },
        &SyncRepStandbyNames,
        "",
        check_synchronous_standby_names, assign_synchronous_standby_names, NULL
    },

SyncRepConfig = (SyncRepConfigData *) extra;

在check_synchronous_standby_names中解析后最终将其赋值给了SyncRepConfig。

synchronous_standby_names可以配置为某个具体的备节点名，也可以配置成any 1(*)的形式。

如

synchronous_standby_names = 'standby001'

或者

synchronous_standby_names='ANY 1 (*)'

walsender进程处理同步

收到walreceiver的确认报文，walsender需要判断回复的standby个数是否满足配置的要求。SyncRepGetSyncRecPtr中会计算已经回复的standby个数并和配置的值进行比较，若满足则会返回true，否则返回false。

got_recptr = SyncRepGetSyncRecPtr(&writePtr, &flushPtr, &applyPtr, &am_sync);

if (!got_recptr || !am_sync)    { // 若确认的standby个数不足或者不是sync模式直接返回
    LWLockRelease(SyncRepLock);
    announce_next_takeover = !am_sync;
    return;
}

若确认的standby个数不足或者不是sync模式直接返回；

若确认的standby个数满足，且是sync模式，则需要唤醒对应模式的backend进程。

    if (walsndctl->lsn[SYNC_REP_WAIT_WRITE] < writePtr)
{
    walsndctl->lsn[SYNC_REP_WAIT_WRITE] = writePtr;
    numwrite = SyncRepWakeQueue(false, SYNC_REP_WAIT_WRITE);
}
if (walsndctl->lsn[SYNC_REP_WAIT_FLUSH] < flushPtr)
{
    walsndctl->lsn[SYNC_REP_WAIT_FLUSH] = flushPtr;
    numflush = SyncRepWakeQueue(false, SYNC_REP_WAIT_FLUSH);
}
if (walsndctl->lsn[SYNC_REP_WAIT_APPLY] < applyPtr)
{
    walsndctl->lsn[SYNC_REP_WAIT_APPLY] = applyPtr;
    numapply = SyncRepWakeQueue(false, SYNC_REP_WAIT_APPLY);
}

此时唤醒对应的后端进程后，后端进程将回复客户端。

可以看到，针对不同的同步模式，唤醒后端进程采用的是不同的lsn指针。

switch (newval)
{
    // 备库接收到wal日志并写入缓存
    case SYNCHRONOUS_COMMIT_REMOTE_WRITE:
        SyncRepWaitMode = SYNC_REP_WAIT_WRITE;
        break;
    // 备库接收到日志并写入磁盘
    case SYNCHRONOUS_COMMIT_REMOTE_FLUSH:
        SyncRepWaitMode = SYNC_REP_WAIT_FLUSH;
        break;
    // 备库接收到日志写入磁盘并且redo数据也写到磁盘
    case SYNCHRONOUS_COMMIT_REMOTE_APPLY:
        SyncRepWaitMode = SYNC_REP_WAIT_APPLY;
        break;
    default:
        SyncRepWaitMode = SYNC_REP_NO_WAIT;
        break;
}

对于SYNC_REP_WAIT_WRITE，使用的是writePtr唤醒后端进程。

对于SYNC_REP_WAIT_FLUSH，使用的是flushPtr唤醒后端进程。

对于SYNC_REP_WAIT_APPLY，使用的是applyPtr唤醒后端进程。