PostgreSQL 時間線解析

「時間線」（timeline）是pg乙個很有特色的概念，在備份恢復方面的文件裡面時有出現。但針對這個概念的詳細解釋卻很少，也讓人不太好理解。我們在此仔細解析一下。

為了理解引入時間線的背景，我們來分析一下，如果沒有時間線，會有什麼問題？先舉個將資料庫恢復到以前時間點的例子。假設在乙個資料庫的執行過程中，dba在週三12:00am刪掉了乙個關鍵的表，但是直到周五中午才發現這個問題。這個時候dba拿出最初的資料庫備份，加上存在歸檔目錄的日誌檔案，將資料庫恢復到週三11:00am的時間點，這樣就能正常啟動和執行。但是，dba後來意識到這樣恢復是不對的，想恢復到周四8:00am的資料。這時會發現無法做到：因為在資料庫不斷執行中，會產生與舊的wal檔案重名的檔案，這些檔案進入歸檔目錄時，會覆蓋原來的舊日誌，導致恢復資料庫需要的wal檔案丟失。為了避免這種情況，需要區分原始資料庫歷史生成的wal檔案和完成恢復之後繼續執行產生的（重名的）新wal檔案。整個過程如圖1所示：

為了解決這個問題，postgresql引入了時間線的概念。每當歸檔檔案恢復完成後，建立乙個新的時間線用來區別新生成的wal記錄。wal檔名由時間線和日誌序號組成，原始碼實現如下：

#define xlogfilename(fname, tli, log, seg)    \
snprintf(fname, xlog_data_fname_len + 1, "%08x%08x%08x", tli, log, seg)

例如：

$ ls -1 00000002.history 00000003.history 00000003000000000000001a 00000003000000000000001b

時間線id號是wal檔名組成之一，因此乙個新的時間線不會覆蓋由以前的時間線生成的wal。如圖2所示，每個時間線類似乙個分支，在當前時間線的操作不會對其他時間線wal造成影響。有了時間線，我們就可以恢復到之前的任何時間點。

新的時間線會在什麼情況下出現呢？

1. 即時恢復(pitr)

配置recovery.conf檔案：

restore_command = 'cp /mnt/server/archivedir/%f %p' //從歸檔目錄恢復日誌 recovery_target_time = '2015-7-16 12:00:00 ' //指定歸檔時間點，如沒指定恢復到故障前的最後一完成的事務 recovery_target_timeline = 'latest' //指定歸檔時間線，』latest』代表最新的時間線分支，如沒指定恢復到故障前的pg_control裡面的時間線 standby_mode = 『off』 //開啟後將會以備庫身份啟動，而不是即時恢復

設定好recovery.conf檔案後，啟動資料庫，將會產生新的timeline，而且會生成乙個新的history檔案。恢復的預設行為是沿著與當前基本備份相同的時間線恢復。如果你想恢復到某些時間線，你需要指定的recovery.conf目標時間線recovery_target_timeline，不能恢復到早於基本備份分支的時間點。

2. standby promote

搭建乙個pg主備，然後停止主庫，在備庫機器執行：

$ pg_ctl promote –d $pgdata

這時候備庫將會公升為主備，同時產生乙個新的timeline，同樣生成乙個新的history檔案。

每次建立乙個新的時間線，postgresql都會建立乙個「時間線歷史」檔案，檔名類似.history，它裡面的內容是由原時間線history檔案的內容再追加一條當前時間線切換記錄。假設資料庫恢復啟動後，切換到新的時間線id＝5，那麼檔名就是00000005.history ，該檔案記錄了自己從什麼時間哪個時間線什麼原因分出來的，該檔案可能含有多行記錄，每個記錄的內容格式如下：

* * * parenttli id of the parent timeline * reason human-readable explanation of why the timeline was changed

例如：

$ cat 00000004.history 1 0/140000c8 no recovery target specified 2 0/19000060 no recovery target specified 3 0/1f000090 no recovery target specified

當資料庫在從包含多個時間線的歸檔中恢復時，這些history檔案允許系統選取正確的wal檔案。當然，它也能像wal檔案一樣被歸檔到wal歸檔目錄裡。歷史檔案只是很小的文字檔案，所以儲存它們的代價很小。

當我們在recovery.conf指定目標時間線tli進行恢復時，程式首先尋找.history檔案，根據.history檔案裡面記錄的時間線分支關係，找到從pg_control裡面的starttli到tli之間的所有時間線對應的日誌檔案，再進行恢復。

pg中通過timeline機制能夠方便地實現資料庫恢復到任意時間點，這對我們資料庫備份有重要的作用。我們可以在資料庫的使用中合理地備份和歸檔我們的資料，一旦資料出現丟失或損壞，我們都能有條不紊的使用timeline機制恢復出來我們需要的資料。

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js載入時間線

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Python的時間線

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