PostgreSQL数据库的PITR技术(Point-In-Time-Recovery)介绍

为什么要写这篇文章？
因为我看了一下，国内所有的PostgreSQL教程都没有很详细的介绍该功能，而相反，国内的Oracle
文章对这块非常的看重。虽然，PostgreSQL的官方文档有一个章节是介绍这块内容的，
但是写得太过理论化，没有能够留给读者很深刻的印象。
的确，一个数据库的可靠性和完整性是非常重要的，否则，很难叫人们所接受它。

本文假设读者对PostgreSQL已经有基本的认识，如果你对PostgreSQL还完全不熟悉的话，建议你先

去http://www.postgresql.org看看它的Documentation.
作为最强大的开源数据库，PostgreSQL拥有一切商业数据库所拥有的功能，甚至比商业数据库更好。
在以前的版本中，它在数据恢复，可靠性方面做的不太好，但经过最近几年的发展，已经可以和Oracle
媲美了。

在PostgreSQL7的时候就引入了WAL（Write Ahead Logging）的概念，即预写日志，所有对数据库的更改，
在更改之前必须写到该LOG中，这样，就算机器断电，PostgreSQL也可以从该LOG中知道数据库在断电前做
了什么操作，已经做到第几步了，这样保证了所有事务的完整性，但PostgreSQL7没有提供很好的灾难恢复
机制，一旦数据库崩溃，除非你曾经对数据库作过pg_dump或者file system level backup,否则，你的数据
将全部丢失，并且，就算你曾经对数据库做过备份，也只能恢复到你备份的那一刻的数据，这对一个生产数据库
(特别是24*7生产库)来说，是无法容忍的。

PostgreSQL8的推出，使PostgreSQL的稳定性和可靠性又迈出了划时代的一步。
除了提供对tablespace的支持外，PostgreSQL8提供了支持时间点的恢复—PITR.
其基本原理和Oracle的热备份完全一样：
首先，对数据库在file system level做一个backup(PostgreSQL是首先用pg_start_backup(’label’)命令，
然后用tar直接tar整个data目录，假设命名为base.tar,然后pg_stop_backup();结束热备。
Oracle首先是用alter tablespace xxx begin backup,然后直接cp数据文件);

然后，备份相关的配置文件(PostgreSQL只需备份postgresql.conf,pg_hba.conf,pg_ident.conf就可以了，其实，
前面的tar已经将这些文件备份了，Oracle需要alter database backup control file……)；

最后，备份WAL
可以设置postgresql.conf中的archive_command，
该命令可以让PostgreSQL8自动将需要的归档的日志文件备份的其他地方中。
但是注意：如果你是让PostgreSQL8调用archive_command来备份WAL的话，
可能根本就做不到PITR，我做过实验，如果依靠base.tar和archive_command产生的WAL其实只能恢复到最后一个
archive_command保存的WAL的数据，pg_xlog/下面可能还有数据，如果PostgreSQL8的数据目录彻底损坏的话，还是会
丢失数据，所以，我建议，在写数据备份脚本的时候，最好将pg_xlog/下面的WAL也一起备份，见下面的cpArch.sh

如果数据库崩溃，我们就可以使用热备产生的base.tar和archive_command产生的WAL和我们自己备份的WAL(pg_xlog)来进行数据库的
recovery.

下面举例来说明：
我的PostgreSQL运行在：/home/pgsql/下面
数据目录在：/home/pgsql/database/
将热备数据文件备份到/disk3/PostgreSQL/base/下面
将WAL备份到/disk3/PostgreSQL/archives/下面

postgresql.conf中定义了如下的archive_command:
archive_command = ’cp -f %p /disk3/PostgreSQL/archives/%f’
该命令会将PostgreSQL产生的WAL cp到/disk3/PostgreSQL/archives/中。

我的热备脚本如下：
(1)为了使丢失的数据在一分钟之内，在crontab中每分钟将pg_xlog/下面的WAL
backup到/disk3/PostgreSQL/archives/

crontab:
*/1 * * * * /home/pgsql/bin/cpArch.sh

cpArch.sh:
#!/bin/sh
# 注意：这里只是范例，用cp命令每分钟都会重复的拷贝前面已经拷贝过的还没有
# 被postgresql的archive command备份的archive log,在生产环境可以使用rsync进行增量备份
cp -f /home/pgsql/database/pg_xlog/[0-9]* /disk3/PostgreSQL/archives/

(2)编写热备脚本hotBackup.pl(我用perl)：
#!/usr/bin/perl

#############################################################
# hotBackup.pl
# Use to hot backup the PostgreSQL database.
# Author:linux_prog
##############################################################

my($datadir) =”/home/pgsql/database”;
my($bindir) =”/home/pgsql/bin”;
my($backupdir) =”/disk3/PostgreSQL/base”;
my($receiver) =”

linux_prog@loveopensource.com“;

sub begin_backup()
{
open(PSQL,”$bindir/psql”) or mail_user(”begin backup error.”) && exit(100);
print PSQL ”select pg_start_backup(’backupnow’);/n”;
close(PSQL);
}

sub end_backup()
{
open(PSQL,”$bindir/psql”) or mail_user(”end backup error.”) && exit(100);
print PSQL ”select pg_end_backup();/n”;
close(PSQL);
}

sub do_backup()
{
system(”/bin/tar cvf base.tar $datadir”);
system(”/bin/mv -f base.tar $backupdir/”);
}

sub mail_user()
{
my($msg) =@_;
open(MAIL,”|/bin/mail -s backup-result $receiver”) or die(”can not talk to:mail command./n”);
print MAIL $msg;
close(MAIL);
}

###################################
# tell psql begin our backup
###################################
&begin_backup();

###################################
# do tar
###################################
&do_backup();

####################################
# tell psql end backup
####################################
&end_backup();

####################################
# mail the user about the result
####################################
&mail_user(”PostgreSQL backup successfully.”);

到这里，备份脚本基本上就完了，你可以将hotBackup.pl放在crontab中周期性的执行。
就算/home/pgsql/database目录彻底崩溃，我们可以像下面这样迅速恢复到1分钟内的数据：
# cp /disk3/PostgreSQL/base/base.tar ./
# tar xvf base.tar
# cd database/
# vi recovery.conf
输入如下内容：
restore_command=’cp /disk3/PostgreSQL/archives/%f ”%p”‘

然后将/home/pgsql/database/pg_xlog/下面的WAL清空。

启动PostgreSQL,我们可以看到如下的LOG信息：
LOG: could not create IPv6 socket: Address family not supported by protocol
LOG: database system was interrupted at 2005-04-11 23:13:28 PDT
LOG: starting archive recovery
LOG: restore_command = ”cp /disk3/PostgreSQL/archives/%f ”%p”"
cp: cannot stat `/disk3/PostgreSQL/archives/00000001.history’: No such file or directory
LOG: restored log file ”00000001000000000000002E.008EFCAC.backup” from archive
LOG: restored log file ”00000001000000000000002E” from archive
LOG: checkpoint record is at 0/2E8EFCAC
LOG: redo record is at 0/2E8EFCAC; undo record is at 0/0; shutdown FALSE
LOG: next transaction ID: 5271; next OID: 6351357
LOG: automatic recovery in progress
LOG: redo starts at 0/2E8EFCE8
LOG: restored log file ”00000001000000000000002F” from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000030″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000031″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000032″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000033″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000034″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000035″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000036″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000037″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000038″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000039″ from archive
LOG: restored log file ”00000001000000000000003A” from archive
LOG: restored log file ”00000001000000000000003B” from archive
LOG: restored log file ”00000001000000000000003C” from archive
LOG: restored log file ”00000001000000000000003D” from archive
LOG: restored log file ”00000001000000000000003E” from archive
LOG: restored log file ”00000001000000000000003F” from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000040″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000041″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000042″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000043″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000044″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000045″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000046″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000047″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000048″ from archive
LOG: restored log file ”000000010000000000000049″ from archive
LOG: restored log file ”00000001000000000000004A” from archive
LOG: restored log file ”00000001000000000000004B” from archive
LOG: restored log file ”00000001000000000000004C” from archive
LOG: record with zero length at 0/4C2BABE4
LOG: redo done at 0/4C2BABA8
LOG: restored log file ”00000001000000000000004C” from archive
LOG: archive recovery complete
LOG: database system is ready
显示数据已经成功恢复。
/home/pgsql/database/下面的recovery.conf会变为：recovery.done.

结论：
PostgreSQL8的PITR已经做得非常的成功，完全有可能作为Oracle,Sqlserver以外的另外一种
轻量级解决方案而成为企业的首选。
所以，我们玩PostgreSQL的兄弟们，一定要对它有信心!