WAL日志扮演着一个什么样的角色？
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阅读本文可以了解到wal日志概念、写日志机制、日志存储方式及作用等内容。
01 wal日志概述
wal日志全称是write ahead log，类似于oracle数据库的在线重做日志。它是一种保证数据完整性的标准方法。
数据文件的改变必须先写入日志，即日志记录刷新到永久存储之后，才能写到磁盘。通过这种方式就可以避免每个事务提交时都刷新数据页到磁盘上，提高了性能。
数据库宕机的时候可以用wal日志做数据库恢复。任何还没有应用到数据页上的改动都可以根据wal日志记录进行重做。
02 wal日志机制
- 数据修改：当数据库接收到一个DML操作时，首先在data buffer进行数据的变更；
- 生成wal记录：数据库将变更的数据生成对应的wal日志记录；
- 写入到wal buffer：生成的wal记录被写入到wal buffer中；
- 刷新wal buffer到磁盘：根据配置的刷新策略，wal buffer中的内容会被刷新到磁盘上的wal日志中；
- 事务提交：一旦wal日志记录被刷新到磁盘，事务就可以提交了。此时即使系统发生崩溃，变更的事务也不会丢失；
- 数据文件变更：在wal日志记录已经安全写入磁盘后，数据库可以继续将data buffer中变更的数据异步刷新到磁盘上的数据文件。（这一步不是wal机制的一部分，但是它是保证数据一致性的必要步骤）
- checkpoint：数据库周期性执行checkpoint操作，将内存中的data buffer刷新到磁盘上的数据文件，以清理不再需要的wal日志记录。
03 wal日志存储
wal日志存储在$PGDATA/pg_wal内。
每个xlog文件，大小为4G（16*256），由256个segment组成；
segment由2048个block组成，大小为16M；
block为wal日志的最小单位，大小为8k。
第一个页面包含了由XlogLongPageHeaderData定义的头部数据，其他的页面包含了由XlogPageHeaderData定义的头部数据。
每个页面头部数据后边紧接着就是以降序写入的xlog记录。
04 wal日志归档条件
- 手动强制归档
# PostgreSQL 9.6及之前
select pg_switch_xlog();
# PostgreSQL 9.6之后
select pg_switch_wal();
2. wal日志写满后会自动归档
wal日志文件默认为16MB；
这个值可以在编译Postgresql时通过参数“--with-wal-segsize"更改，编译后不能修改。
3. 参数archive_timeout
在postgresql.conf 文件中的参数archive_timeout；
如果设置archive_timeout=60s，意思是wal日志60s切换一次，同时会触发日志归档。
05 wal日志优势
- 当宕机发生时，data buffer的内容还没有全部写入到永久存储中，数据丢失，但是wal buffer的内容已写入磁盘，根据WAL日志的内容，可以恢复库丢失的内容；
- 在提交时，仅把wal刷新到了磁盘，而不是data刷新：
从IO次数来说，wal刷新是少量IO，data 刷新是大量IO，wal刷新次数少得多；
从IO花销来说，wal刷新是连续IO，data 刷新是随机IO，wal刷新花销小得多；
wal机制在保证事务持久性和数据完整性的同时，成功地提升了系统性能。
06 wal日志应用场景
- 基于时间点恢复：通过使用归档的wal日志文件，可以重放到指定的时间点，从而恢复数据库到那个时刻的状态。这对于恢复由于误删除或其他原因导致的数据丢失非常有用。
- 主从流复制：在主从复制架构中，wal日志用于同步主数据库（Primary）上的更改到一个或多个从数据库（Standby）。主数据库上的每个事务更改首先记录在wal日志中，然后这些日志被发送到从数据库，从数据库根据这些日志应用更改，从而保持数据的一致性。
- 逻辑复制：允许将更改以逻辑形式（即可以跨数据库和表的方式）复制到另一个数据库。wal日志在此过程中用于捕捉和记录更改，然后这些更改可以被订阅者（Subscriber）以逻辑形式接收和应用。
- 误操作删除：wal日志对于恢复因误操作（如意外删除或更新）导致的数据丢失至关重要。如果操作后立即识别出错误，可以在事务日志中找到对应的操作，然后使用wal日志进行恢复操作，从而撤销误操作的影响。
