Postgresql中PG_REWIND有什么用

# PostgreSQL中PG_REWIND有什么用

## 引言

在PostgreSQL的高可用架構中，主從切換是常見的運維操作。當主庫發生故障時，通常會提升一個從庫作為新的主庫。然而，原主庫恢復后可能包含與新主庫沖突的數據變更，直接重新加入集群會導致數據不一致。`pg_rewind`正是為解決這一問題而設計的利器。

本文將深入探討`pg_rewind`的工作原理、適用場景、使用方法和注意事項，幫助DBA高效處理PostgreSQL集群的腦裂修復問題。

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## 一、PG_REWIND概述

### 1.1 基本定義
`pg_rewind`是PostgreSQL自帶的一個命令行工具（9.5版本引入），用于將一個脫離集群的主庫與當前主庫同步，通過"回退"不需要的變更使其能夠作為從庫重新加入集群。

### 1.2 核心價值
傳統修復方法需要全量重建從庫，而`pg_rewind`可以：
- **節省時間**：只同步差異部分，避免完整基礎備份
- **節省空間**：無需額外的存儲空間存放備份
- **減少停機**：縮短故障恢復時間窗口

### 1.3 工作原理
通過對比兩個數據庫集群的WAL（Write-Ahead Logging）歷史，識別分叉點后的差異：
1. 掃描原主庫和新主庫的WAL記錄
2. 定位時間線分叉點（timeline split point）
3. 將原主庫回退到分叉點狀態
4. 從新主庫復制分叉點后的變更

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## 二、適用場景分析

### 2.1 典型使用場景
1. **主庫故障轉移后**：原主庫恢復時需要重新加入集群
2. **計劃內切換**：手動主從切換后的原主庫重配置
3. **誤操作恢復**：當從庫意外寫入數據后需要重新同步

### 2.2 不適用情況
- 非時間線分叉導致的不一致（如文件系統級損壞）
- PostgreSQL大版本升級后的同步
- 開啟了`wal_level=minimal`的實例

### 2.3 版本兼容性
| PostgreSQL版本 | 功能支持 |
|----------------|----------|
| < 9.5          | 不可用   |
| 9.5-10         | 基礎功能 |
| 11+            | 增強性能 |

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## 三、工作原理深度解析

### 3.1 關鍵概念：時間線（Timeline）
PostgreSQL使用時間線ID區分不同的WAL歷史分支。每次提升新主庫時會遞增時間線號。

### 3.2 核心處理流程
1. **分叉點檢測**
   - 解析新舊主庫的`pg_wal`目錄
   - 查找最后一個共同的WAL位置（LSN）

2. **文件系統掃描**
   - 使用`filemap`機制對比數據文件差異
   - 三類文件處理：
     - 保持不變（未修改文件）
     - 需要替換（沖突文件）
     - 需要復制（新增文件）

3. **WAL重放**
   - 從新主庫獲取缺失的WAL段
   - 應用這些WAL使數據庫達到一致狀態

### 3.3 技術限制
- 要求舊主庫的WAL至少保留到分叉點
- 需要`full_page_writes=on`（默認值）
- 不能處理非WAL管理的文件（如臨時文件）

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## 四、實戰操作指南

### 4.1 前置條件檢查
```bash
# 確保參數配置正確
psql -c "SHOW wal_level;"       # 必須為replica或logical
psql -c "SHOW full_page_writes;" # 建議為on

4.2 基本使用語法

pg_rewind \
  --target-pgdata=/var/lib/pgsql/old_primary \
  --source-server="host=new_primary user=postgres port=5432" \
  --progress

4.3 分步操作示例

場景：原主庫在10:00故障，從庫在10:05被提升為新主庫

1. 停止原主庫服務

   pg_ctl stop -D /var/lib/pgsql/old_primary
   

2. 執行rewind操作

   pg_rewind \
    --target-pgdata=/var/lib/pgsql/old_primary \
    --source-server="host=new_primary user=rep_user" \
    --dry-run  # 先進行試運行
   

3. 配置為從庫啟動

   echo "primary_conninfo = 'host=new_primary'" > /var/lib/pgsql/old_primary/recovery.conf
   pg_ctl start -D /var/lib/pgsql/old_primary
   

4.4 常見問題處理

問題1：WAL日志不完整

error: could not find common ancestor

解決方案：確保舊主庫保留足夠的WAL日志，或手動從歸檔恢復

問題2：連接認證失敗 調整pg_hba.conf允許復制用戶連接

五、性能優化建議

5.1 參數調優

# postgresql.conf優化
wal_keep_segments = 1024      # 保留更多WAL段
max_wal_senders = 10          # 增加WAL發送進程

5.2 操作優化

• 在低峰期執行rewind操作
• 使用--no-ensure-shutdown加速（需確保數據庫已干凈關閉）
• 并行復制（PostgreSQL 13+支持--jobs參數）

5.3 監控指標

-- 檢查同步進度
SELECT * FROM pg_stat_replication;

六、替代方案對比

七、最佳實踐總結

1. 預防優于修復：合理配置wal_keep_segments和歸檔
2. 自動化集成：將pg_rewind納入故障恢復流程
3. 定期演練：在測試環境驗證rewind操作
4. 監控完備：部署WAL空間監控和復制延遲告警

結語

pg_rewind作為PostgreSQL高可用架構中的關鍵工具，能顯著降低主從切換后的恢復成本。理解其工作原理和適用邊界，結合合理的運維流程，可以極大提升數據庫系統的可用性。隨著PostgreSQL的持續演進，該工具的功能和性能仍在不斷優化，值得DBA們深入掌握。

注意：本文基于PostgreSQL 15編寫，部分參數在不同版本中可能存在差異。 “`

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