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PostgreSQL物理備份與恢復

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PostgreSQL物理備份與恢復

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基礎備份和PITR



本文主要介紹PostgreSQL的基礎備份和基于時間點PITR(Point-in-Time Recovery)的恢復方法。
如果數據庫在運行過程中發生故障，需要恢復到故障發生前的某個時間點，或者在使用過程中由于誤操作導致刪除了重要數據，需要將數據還原到誤操作前的某個時間點的狀態,則可以借助基礎備份來實施恢復。





準備工作



1.檢查配置信息,版本信息
postgres=# select name,setting,unit from pg_settings where category=Preset Options;
postgres=# select version();
2. 在開始備份前，需要配置一些參數
1）調整wal日志級別
  • minimal --不能通過基礎備份和wal日志恢復數據庫。
  • replica = 9.6版本以前的archive和hot_standby  --該級別支持wal歸檔和復制。
  • logical --在replica級別的基礎上添加了支持邏輯解碼所需的信息。
查看當前數據庫的wal level。
$ pg_controldata -D /pgsql |grep wal_level
或者
cat postgresql.conf |grep wal_level
2）開啟歸檔模式
vi postgresql.conf
archive_mode = on
如果原來是off,調整為on, 需要重啟數據庫生效。
cat postgresql.conf |grep archive_mode
3）配置歸檔命令
首先要創建用于存放wal歸檔文件目錄, 數據庫啟動用戶需要寫權限。
$ mkdir archive
配置postgresql.conf中的歸檔命令。
vi postgresql.conf
archive_command = cp %p /pgsql/data/archive/%f
修改完后reload配置文件即可。
pg_ctl -D /pgsql/data/ reload
4）建議設置work process,sender進程數,這樣才可以通過pg_basebackup使用流復制協議進行備份。必須設置大于0,每個流復制連接需要一個wal sender進程。
max_worker_processes = 16
max_wal_senders = 8
5）建議設置wal_keep_segments,確保大型的數據庫在比較長的備份時間周期內wal日志不被覆蓋。注意配置之后，pg_wal至少會占用wal_keep_segments * wal文件大小 的空間。需要預留好空間。
wal_keep_segments = 1024
3. 配置的參數如下
cd /pgsql/data
mv postgresql.conf postgresql.conf.bak20220227

vi postgresql.conf

listen_addresses = *
port = 5432
superuser_reserved_connections = 20
wal_level = archive
archive_mode = on
archive_command = cp %p /pgsql/data/archive/%f
unix_socket_directories = /var/lib/postgres/
unix_socket_permissions = 0700
tcp_keepalives_idle = 60
tcp_keepalives_interval = 10
tcp_keepalives_count = 10
vacuum_cost_delay = 10
bgwriter_delay = 10ms
synchronous_commit = off
wal_writer_delay = 10ms
log_destination = csvlog
logging_collector = on
log_directory = pg_log
log_filename =postgresql-%Y-%m-%d_%H%M%S.log
log_file_mode = 0600
log_truncate_on_rotation = on
log_rotation_age = 1d
log_rotation_size = 10MB
log_timezone = PRC
datestyle = iso, mdy
timezone = PRC
default_text_search_config = pg_catalog.english
max_worker_processes = 16
max_wal_senders = 8
wal_keep_segments = 1024
檢查歸檔是否正常完成。
PostgreSQL提供pg_switch_wal()函數可以手工切換WAL日志，執行pg_switch_wal()后，WAL會切換到新的日志，這時會將WAL日志歸檔到配置的歸檔路徑。
查看生成的歸檔文件。





基礎備份



完成上述準備工作后, 就可以開始進行基礎備份了,我們使用pg_basebackup工具來完成備份。
pg_basebackup備份操作不會影響連接到該數據庫的其他客戶端，并且可以被用于基于時間點的恢復。pg_basebackup創建的是整個數據庫集群文件的一份二進制副本，不能備份單個數據庫或數據庫對象。
pg_basebackup的主要參數選項如下：
    pg_basebackup [option…]
-D directory 保存備份數據的本地目錄。
    --pgdata=directory
-F format 備份文件格式p和t。
    --format=format plain|tar
-r rate 從該服務器傳輸數據的最大傳輸速率。
    --max-rate=rate
-R 在輸出目錄中寫入一個最小的recovery.conf恢復配置文件。
    --write-recovery-conf
-S slotanme 該選項需要和-X stream一起使用。它導致WAL流使用指定復制槽。
    --slot=slotname
-X stream 如果為none,則備份不會包含日志，如果fetch，在備份末尾收集日志文件，如果為stream,在備份的同時備份日志。
    --wal-method = none | stream | fetch
使用pg_basebackup備份數據庫必須由超級用戶或者具有REPLICATION權限的用戶發起。
$ psql
psql.bin (10.12)
Type "help" for help.
pg_basebackup使用replication協議連接到數據庫實例上，所以pg_hba.conf必須允許replication連接。
$ cp pg_hba.conf pg_hba.conf.bak20200920
$ vi pg_hba.conf
重新加載配置。
注意：能通過pg_ctl reload方式生效的參數，不需要重啟數據庫；需要通過重啟來生效的，則無法通過pg_ctl reload方式生效。
記錄當前xid，在數據庫中以超級用戶執行如下命令：
創建一個備份標簽：
我們可以使用pg_start_backup()函數在$PGDATA目錄中創建一個關于備份信息的備份標簽文件，也被稱為backup_label，其中包括了開始時間和標簽字符串。該函數也會在$PGDATA目錄中創建一個 名為tablespace_map的表空間映射文件，如果在pg_tblspc/中有一個或者多個表空間符號鏈接存在，該文件會包含它們的信息。如果你需要從備份中恢復，這兩個文件對于備份的 完整性都至關重要。
使用一個具有運行 pg_start_backup 權利的用戶（超級用戶，或者被授予在該 函數上 EXECUTE 的用戶）連接到服務器（不在乎是哪個數據庫）并且發出命令：
默認情況下，pg_start_backup會花費很長時間來完成。
這是因為它會執行一個檢查點，而檢查點所需要的I/O在相當一段時間內將會被傳播，默認情況下這段時間是內部檢查點間隔的一半（參見配置參數checkpoint_completion_target）。這通常是你所希望的，因為它能將對查詢處理的影響最小化。
如果你要盡快開始備份，可使用：
SELECT pg_start_backup(label, true);
這會使檢查點盡可能快地被完成。
注意，如果服務器在備份期間崩潰，必須從$PGDATA 目錄手動刪除backup_label文件，才能重新啟動。
查看備份標簽文件的內容：
創建數據庫服務器的一個基礎備份并將它存儲在本地目錄/pgsql/data/backup。
pg_basebackup -h ***.***.223.128 -D /pgsql/data/backup
備份目錄文件信息：
要使用備份來恢復數據，你需要保留所有在備份期間以及之后生成的WAL段文件。
為了更方便地進行這些工作，基礎備份過程中會創建一個備份歷史文件，它將被立刻存儲到WAL歸檔目錄。該文件以備份中你需要的第一個WAL段文件命名。
例如：
如果開始的WAL文件是000000010000000000000059，則備份歷史文件將被命名為000000010000000000000059. 00000060.backup.（文件名的第二部分表明WAL文件中的一個準確位置，一般可以被忽略）。一旦你已經安全地歸檔了備份和在備份過程中被使用的WAL段文件（如備份歷史文件中所指定的） ，所有名字在數字上低于備份歷史文件中記錄值的已歸檔WAL段對于恢復文件系統備份就不再需要了，可以將它們刪除。
備份歷史文件是一個很小的文本文件。它包含你指定給pg_basebackup的標簽字符串，以及備份的起止時間以及起止WAL段。
如果你使用該標簽來標識相關備份文件，則已歸檔的歷史文件可以說明需要哪個備份文件進行恢復。
備份完成后,在pg_wal目錄下生成了一個000000010000000000000059.00000060.backup文件。





模擬數據庫恢復



接下來，我們將演示如何實現以及如何設計一個恢復方案。
要恢復到任意時間點，我們就必須告訴恢復進程一個點，這個點可以是時間，字符串，或者xid。
  • 時間點，恢復到這個時間點之后的WAL中的第一個事務結束位置。
  • 字符串,這個是需要通過pg_create_restore_point函數來創建的一個還原點，需要超級用戶調用這個函數。
  • xid，就是恢復到指定事務的結束位置。
既然我們已經知道了數據庫可以恢復到指定的位置，接下來我們模擬的就是當數據被誤刪除后，借助更早時候的基礎備份和WAL歸檔日志來將數據恢復到誤操作前的某個時間點。
1. 創建測試數據
創建測試表ttt并生成測試數據。
記錄當前時間T1：
記錄當前xid：
這個文件可能還沒有歸檔,我們可以主動觸發歸檔切換wal日志：
記錄當前哈希值,用于恢復后的比對。
2. 模擬誤刪除操作
刪除表ttt中的部分數據，PostgreSQL默認是自動提交，因此DML語句不需要commit。
記錄第一次刪除數據后的時間T2：
記錄第一次刪除數據后的xid：
這個文件可能還沒有歸檔,我們可以主動觸發歸檔：
繼續刪除表ttt數據：
記錄第二次刪除數據后的xid：
手動切換wal日志：
備份文件和歸檔文件如下：
3. 恢復到指定XID
將基礎備份和歸檔wal日志拷貝到***.***.***.129這臺服務器。
基礎備份選擇將要恢復的時間點之前的一個備份，歸檔則選擇在此之后的所有歸檔文件。
配置recovery.conf，指定將數據恢復到xid：562。
$ vi recovery.conf
啟動數據庫。
$ pg_ctl -D /pgsql/data start
這時候數據庫還是read only模式，recovery還沒有結束，如果不執行select pg_wal_replay_resume();開啟新事務將會報錯：
postgres=# select txid_current();
ERROR: cannot execute txid_current() during recovery
postgres=#
postgres=# select pg_wal_replay_resume();
pg_wal_replay_resume
----------------------
(1 row)
檢查數據已經恢復到 delete from ttt where relacl is null 之后的狀態。
postgres=# select count(*) from ttt;
recovery.conf已被自動重命名為recovery.done。
如果你還要執行其他后續的恢復操作，recovery.conf必須被重置。另外可以根據時間點來進行恢復，在recovery.conf文件里面配置recovery_target_time即可。


本文作者：湯 杰

本文來源：IT那活兒（上海新炬王翦團隊）

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