【赵渝强老师】金仓数据库的预写日志文件

金仓数据库数据库实例初始化的时候会创建一个目录，通常都会在系统配置相关的环境变量$KINGBASEDATA来表示。当数据库初始化完成后，会在这个目录生成相关的子目录以及一些文件。下图展示了金仓数据库的物理结构：

sys_wal这个目录是记录的金仓数据库的WAL信息。WAL是Write Ahead Logging的缩写，即预写日志，它是保证数据完整性的一种标准方法。简单来说就是在KingBaseES数据库中要对数据文件进行修改时必须先写入WAL日志信息，即当WAL日志记录完成了持久化，刷新到永久储存之后才能更改数据文件。根据这个原则就不需要在每次提交事务的时候都刷新数据到磁盘。因为当数据库出现宕机发生数据丢失时，可以重新执行WAL日志来达到恢复数据库的目的。因此WAL日志也可以叫做redo重做日志，因为任何没有写到数据文件上的改动都可以根据日志记录进行重做。

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在默认的情况下，单个WAL预写日志文件的大小是16M，通过参数wal_segment_size决定。

kingbase=# show wal_segment_size;

# 输出的信息如下：
 wal_segment_size 
------------------
 16MB
(1 行记录)

源码安装编译的时候可以通过指定下面的参数更改其大小：

./configure --with-wal-segsize=target_value

在默认情况下，WAL日志保存在sys_wal目录下，例如：

[kingbase@kingbase sys_wal]$ pwd
/home/kingbase/kdb/kes_oracle_instance/sys_wal
[kingbase@kingbase sys_wal]$ tree
.
├── 000000010000000000000006
├── 000000010000000000000007
├── 000000010000000000000008
├── 000000010000000000000009
├── 00000001000000000000000A
└── archive_status

1 directory, 5 files

WAL日志文件名称为16进制的24个字符组成，每8个字符一组，每组的意义如下：

00000001  00000000  00000001
时间线    逻辑ID	     物理ID

当一个WAL预写日志文件写满时会自动切换到下一个WAL预写日志文件，而WAL切换的方式也可以是手动切换。例如，当执行sys_switch_wal()后WAL会切换到新的日志。下面展示了操作的过程：

-- 查看当前已有的WAL日志文件
kingbase=# select * from sys_ls_waldir();
           name           |   size   |      modification      
--------------------------+----------+------------------------
 000000010000000000000001 | 16777216 | 2025-09-20 22:04:53+08
(1 row)

-- 进行WAL的手动切换
kingbase=# select sys_switch_wal();
 sys_switch_wal 
----------------
 0/602D258
(1 行记录)

-- 再次查看当前已有的WAL日志文件
kingbase=# select * from sys_ls_waldir();
           name           |   size   |      modification      
--------------------------+----------+------------------------
 000000010000000000000001 | 16777216 | 2025-09-20 22:06:31+08
 000000010000000000000002 | 16777216 | 2025-09-20 22:06:31+08
(2 rows)

通过查看sys_wal目录，此时将生成一个新的WAL日志文件。

[kingbase@kingbase sys_wal]$ tree
.
├── 000000010000000000000001
├── 000000010000000000000002
└── archive_status

1 directory, 2 files

金仓数据库使用WAL优势主要有以下两个方面：

• 首先，由于在数据库数据发生变更时会先将WAL日志缓冲区中的重做日志写入磁盘，因此即使在数据库发生宕机时，数据缓冲区中的数据还没有全部写入到永久存储中的情况下，也可以通过磁盘上的WAL日志信息来恢复数据库丢失的数据；
• 其次，在提交事务操作时仅仅是把WAL日志写入到磁盘上，并不会将数据刷新到磁盘。因此，从I/O次数来说，刷新WAL日志的次数要比刷新数据文件的次数少得多；从IO花销来说，WAL刷新是连续I/O，而数据刷新是随机I/O，因此，WAL刷新花销小得多。

下图说明了数据提交与WAL日志写入时的关系。

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。在kingbase.conf文件中关于WAL的配置参数主要有以下几个：

wal_level = replica
fsync = on
max_wal_size = 1GB
min_wal_size = 80MB
# 其中：wal_level参数的可选的值有以下三个，级别依次增高，记录的WAL信息也越多。
# （1）minimal：不能通过基础备份和WAL日志恢复数据库。
# （2）replica：该级别支持WAL归档和复制。
# （3）logical：在replica级别的基础上添加了支持逻辑解码所需的信息。
# fsync：强制同步来实现数据安全保证。

当WAL日志文件的大小超过max_wal_size参数设置时，将发生WAL日志信息的覆盖，从而造成日志信息的丢失。因此为了保证数据的安全，建议在生产环境中开启WAL的归档模式。由于WAL日志文件采用了二进制的形式存储日志信息，因此金仓数据库提供了工具sys_waldump帮助获取WAL日志文件中记录的日志信息，例如：

[kingbase@kingbase Server]$ pwd
/home/kingbase/kdb/Server
[kingbase@kingbase Server]$ bin/sys_waldump \
  /home/kingbase/kdb/kes_oracle_instance/sys_wal/000000010000000000000007

# 输出的信息如下：
rmgr: Standby     len (rec/tot):     42/    42, tx:          0, lsn: 0/07000028, prev 0/0602D240, desc: RUNNING_XACTS nextXid 1117 latestCompletedXid 5573947 oldestRunningXid 1117
rmgr: Standby     len (rec/tot):     42/    42, tx:          0, lsn: 0/07000058, prev 0/07000028, desc: RUNNING_XACTS nextXid 1117 latestCompletedXid 5576273 oldestRunningXid 1117
rmgr: XLOG        len (rec/tot):    114/   114, tx:          0, lsn: 0/07000088, prev 0/07000058, desc: CHECKPOINT_ONLINE redo 0/7000058; tli 1; prev tli 1;full_page_writes true; xid 0:1117;oid 24576; multi 1; offset 0; oldest xid 1064 in DB 1;oldest multi 1 in DB 1;oldest/newest commit timestamp xid: 0/0;oldest running xid 1117; online
rmgr: Standby     len (rec/tot):     42/    42, tx:          0, lsn: 0/07000100, prev 0/07000088, desc: RUNNING_XACTS nextXid 1117 latestCompletedXid 5573947 oldestRunningXid 1117
rmgr: XLOG        len (rec/tot):     24/    24, tx:          0, lsn: 0/07000130, prev 0/07000100, desc: SWITCH