十三、PostgreSQL 物理备份 - pg_basebackup
1. 冷备
冷备份，也称为一致性备份。使用操作系统支持的各种拷贝命令，把整个 PGDATA 备份。冷备份前，建议干净地关闭数据库（pg_ctl stop -m fast）。在同架构同平台同数据库版本的迁移需求中，使用该方式，且极大节省迁移时间，且操作简单，安全性高。
备份示例：
tar -jcv -f /home/postgres/bak/dbbak0817.tar.bz2 $PGDATA恢复示例：
tar -jxv -f /home/postgres/bak/dbbak0817.tar.bz2 -C /
2. 热备
热备份，也称为不一致性备份
- 使用前必须开启日志归档 - 为了实现 PITR
- 可以在数据库打开状态下备份
在线热备的优势
-
业务连续性： 在线备份可以在数据库服务不停止的情况下进行，这意味着在备份过程中，应用程序仍然可以正常进行读写操作，不会影响正常的业务处理。
-
无数据丢失风险： 因为备份是在数据库运行状态下进行，因此备份出来的数据是实时的，可以确保在发生故障时，损失的数据量最小。
-
降低停机时间： 在进行备份时无需停止数据库服务，所以不需要专门安排维护窗口，减少了计划内停机时间。
-
灵活恢复点目标（RPO）： 利用 PostgreSQL 的流复制（Streaming Replication）或 WAL 归档功能，可以实现几乎实时的备份，从而实现非常短的恢复点目标。
-
支持滚动升级和迁移： 在线备份可以让您在升级或迁移数据库系统时，无需停止业务就能进行数据同步，有利于平滑过渡。
-
增强灾难恢复能力： 在线备份结合 WAL 日志归档，可以实现到任意时间点的恢复（Point-In-Time Recovery, PITR），提高了灾难恢复的灵活性和准确性。
在线热备的三种方式
- pg_basebackup
- pg_backup_start() 和 pg_stop_backup()
- 文件系统快照的备份
pg_basebackup
从 PostgreSQL 9.1 版本开始提供的一个方便基础备份的工具。它会把整个数据库实例的数据都拷贝出来，而不只是把实例中部分（如某个数据库或表）单独备份。
注意：归档日志需要单独备份。
pg_basebackup 工作原理
- 创建检查点，打开全页写，创建备份标签（存储检查点位置、时间等信息）
- 通过流复制协议与数据库建立连接，WAL Sender 进程向 pg_basebackup 发送数据库物理文件
- pg_basebackup 接收到文件后写入目标位置（压缩或不压缩）
pg_basebackup 工作流程：
- 执行 pg_start_backup 命令
- 强制进入全页写入模式。
- 切换到当前的 WAL 段文件（8.4 或更高版本）。
- 执行检查点。
- 创建 backup_label 文件 —— 该文件创建于基本目录顶层中，包含有关该基本备份本身的关键信息，如检查点位置。
- 使用 tar/cp 命令对 $PGDATA 目录进行备份
- 执行 pg_stop_backup 命令
- 如果 pg_start_backup 强制更改了全页写模式，则将其重置为非全页写模式。
- 写一个备份结束的 XLOG 记录。
- 切换 WAL 日志。
- 创建备份历史文件 —— 此文件包含备份标签文件的内容和执行 pg_stop_backup 的时间戳。
- 删除备份标签文件。
使用pg_start_backup和pg_stop_backup手动热备进行全量恢复
- 执行 pg_start_backup 函数：该函数执行 checkpoint，将 checkpoint 信息写入数据目录下的 backup_label 文件，该文件很重要，否则启动实例的时候会提示找不到检查点。同时在归档目录下会对正在使用的归档日志进行标记。
- 拷贝数据目录到指定位置
- 执行 pg_stop_backup 函数：该命令删除 backup_label 文件，写 WAL_BACKUP_END 日志，并在 pg_wal 目录中写入 backup 文件，该文件记录了热备开始和结束的 LSN 信息。backup 文件格式为：热备开始的日志文件名.开始LSN的块内偏移.backup
# 开启wal日志归档 - 已开启
# 调用备份函数
# select pg_backup_start('baseline');
# 归档数据文件
postgres@k8s-master01:~/test$ tar -cf data.tar /data/pgdata/
tar: Removing leading `/' from member names
# 调用关闭归档函数
select pg_backup_stop();
NOTICE: all required WAL segments have been archived
pg_backup_stop
-----------------------------------------------------------------------------
(A/C7000190,"START WAL LOCATION: A/C5000060 (file 000000040000000A000000C5)+
CHECKPOINT LOCATION: A/C50000B8 +
BACKUP METHOD: streamed +
BACKUP FROM: primary +
START TIME: 2026-09-07 09:16:01 CST +
LABEL: baseline +
START TIMELINE: 4 +
","")
(1 row)
Time: 1562.704 ms (00:01.563)
# 插入测试数据
mydb=# insert into test_3 values (3,'b');
INSERT 0 1
mydb=# insert into test_3 values (4,'b');
INSERT 0 1
mydb=# insert into test_3 values (5,'b');
INSERT 0 1
# 切换wal日志，确保归档
mydb=# select pg_switch_wal();
pg_switch_wal
---------------
A/C8000230
(1 row)
# kill -p pg 主进程
# 删除data目录
# 解压备份文件到 data目录
# 修改postgresql.conf，添加如下：
restore_command = 'cp /postgres/arch/%f %p'
recovery_target_timeline = 'latest'
# 创建 recovery.signa 文件，告诉pg需要recovery
touch recovery.signal
# 启动pg，并查询test_3表
mydb=# select * from test_3;
id | name
----+------
1 | a
2 | b
3 | b
4 | b
5 | b
(5 rows)这个备份恢复基于wal日志归档，假如备份之后有大量DML，服务器磁盘cresh，且最后一个不完整的wal日志没有归档，那么最后未归档的wal日志里面的数据会丢失。
使用pg_basebackup热备进行全量恢复
# 备份时压缩
pg_basebackup -D /data/pgdata/backups/ -Ft -z -P
# 备份时不压缩
pg_basebackup -D /data/pgdata/backups/ -Ft -P
# 使用pg_basebackup命令生成了backup_label文件
postgres@k8s-master01:/data/pgdata/data$ cat backup_label.old
START WAL LOCATION: A/CE000060 (file 000000050000000A000000CE)
CHECKPOINT LOCATION: A/CE0000B8
BACKUP METHOD: streamed
BACKUP FROM: primary
START TIME: 2026-09-07 10:13:02 CST
LABEL: pg_basebackup base backup
START TIMELINE: 5
# 直接停止数据库
pg_ctl stop -m immediate
# 删除pg数据库的所有数据
rm -fr $PGDATA/*
# 使用压缩包进行恢复
tar -xvf base.tar.gz -C /data/pgdata/data/
# 如果创建了独立表空间，那么独立表空间也要恢复恢复
tar -xvf 33207.tar.gz -C /data/pgdata/test_tsp/
# 修改postgresql.conf，添加如下：
restore_command = 'cp /postgres/arch/%f %p'
recovery_target_timeline = 'latest'
# 创建恢复文件
touch recovery.signal
# 启动数据库
pg_ctl start
3. 不完全恢复的场景
- 由于归档日志丢失，完全恢复失败。
- 所有未归档的 WAL 日志文件都丢失。
- 用户错误
- 一张重要的表被删除。
- 表中无效的数据被提交。
基于时间点恢复
定点恢复，又称基于时间点的数据恢复（Point-In-Time Recovery），根据给定的时间点，将数据库快速恢复至该点，是数据库误操作后进行救援的常规手段。
- 原理是依据之前的物理备份文件加上 WAL 的预写日志模式备份做的恢复；
- 当我们进行了基于时间点的还原（PITR）后，数据库会启用新的时间线并继续进行操作
PITR 过程几乎与正常恢复（实例恢复）过程相同；它们之间的唯一区别是以下两点：
- 从哪里读取 WAL 段/归档日志？
- 正常恢复模式 —— 从 $PGDATA 目录下的 pg_wal 子目录恢复。
- PITR 模式 —— 来自配置参数 archive_command 中设置的存档目录。
- 从哪里读取检查点位置？
- 正常恢复模式 —— 从 pg_control 文件。
- PITR 模式 —— 来自备份标签文件（backup_label）。
PITR 恢复流程概述如下：
- 为了找到重做点，PostgreSQL 使用内部函数 read_backup_label 从备份标签文件中读取"检查点位置"的值。
- PostgreSQL 从 recovery.conf（12 及以后版本为 postgresql.conf）中读取一些参数值；主要读取 restore_command 和 recovery_target_time。
- PostgreSQL 开始从重做点重放 WAL 数据，可以很容易地从"检查点位置"的值中获取。
- 恢复过程完成后，将在 pg_wal 子目录中创建时间线历史文件。
默认情况下，恢复将会一直恢复到 WAL 日志的末尾。在 recovery_target、recovery_target_lsn、recovery_target_name、recovery_target_time 和 recovery_target_xid 中，最多只能使用一个，如果在配置文件中使用了多个，将使用最后一个。
- recovery_target = 'immediate'：这个参数指定恢复应该在达到一个一致状态后尽快结束，即尽早结束。在从一个在线备份中恢复时，这意味着备份结束的那个点。
- recovery_target_name (string)：指定（pg_create_restore_point() 所创建）的已命名的恢复点，进行恢复。
- recovery_target_time (timestamp)：这个参数指定按时间戳恢复。
- recovery_target_xid (string)：这个参数指定按事务 ID 进行恢复。
- recovery_target_lsn (pg_lsn)：这个参数指定按预写日志位置的 LSN 进行恢复。
- recovery_target_inclusive (boolean)：指定我们是否仅在指定的恢复目标之后停止（true），或者仅在恢复目标之前停止（false）。适用于 recovery_target_lsn、recovery_target_time 或者 recovery_target_xid 被指定的情况。这个设置分别控制事务是否有准确的目标 WAL 位置（LSN）、提交时间或事务 ID 将被包括在该恢复中。默认值为 true。
- recovery_target_action (enum)：指定在达到恢复目标时服务器应该立刻采取的动作，包括 pause（暂停）、promote（接受连接）、shutdown（停止服务器），其中 pause 为默认动作。需要执行select pg_wal_replay_resume()
recovery_target_timeline 指的是选择在哪条时间线上恢复，而以上参数则指的是恢复到哪个位置。
无论还原到哪个位置，最后都需要将还原参数删除
时间线
基于recovery_target_name恢复
recovery_target_name = "" # e.g. 'daily backup 2018-01-14'指 pg_create_restore_point(text) 创建的还原点。如果数据库中有多个重复命名的还原点，遇到第一个则停止。因为它不需要从 abort 或 commit 判断结束点，不需要判断参数 recovery_target_inclusive 的值。
# 备份数据库
pg_basebackup -D /data/pgdata/backups/`date +%F` -Ft -P
# 备份目录
ll 2026-09-07/
total 6088552
drwxr-x--- 2 postgres postgres 4096 Sep 7 13:37 ./
drwxr-x--- 3 postgres postgres 4096 Sep 7 13:35 ../
-rw-r----- 1 postgres postgres 394680 Sep 7 13:37 backup_manifest
-rw-r----- 1 postgres postgres 6217483264 Sep 7 13:37 base.tar
-rw-r----- 1 postgres postgres 16780288 Sep 7 13:37 pg_wal.tar
# 创建还原点
select pg_create_restore_point('first_pt');
pg_create_restore_point
-------------------------
A/D90001D0
(1 row)
# 删除表test
mydb=# drop table test;
DROP TABLE
# 切换wal日志
mydb=# select pg_walfile_name(pg_switch_wal());
pg_walfile_name
--------------------------
000000080000000A000000D9
(1 row)
# stop pg
pg_ctl stop
waiting for server to shut down..... done
server stopped
# 删除数据库
rm -fr /data/pgdata/data/*
# 用备份恢复数据库
tar -xf base.tar -C /data/pgdata/data/
# 创建恢复文件
touch recovery.signal
# test 表已恢复
# 数据库还是pause状态
mydb=# show recovery_target_action;
recovery_target_action
------------------------
pause
(1 row)
# 无法插入数据
mydb=# insert into test values (1,'q');
ERROR: cannot execute INSERT in a read-only transaction
# pg_controldata显示数据库页处于：in archive recovery
postgres@k8s-master01:/data/pgdata/data$ pg_controldata
pg_control version number: 1700
Catalog version number: 202406281
Database system identifier: 7677313638838763418
Database cluster state: in archive recovery
pg_control last modified: Mon 07 Sep 2026 01:53:02 PM CST
Latest checkpoint location: A/D90000B8
Latest checkpoint's REDO location: A/D9000060
Latest checkpoint's REDO WAL file: 000000080000000A000000D9
Latest checkpoint's TimeLineID: 8
Latest checkpoint's PrevTimeLineID: 8
# 执行elect pg_wal_replay_resume()后数据可以插入
mydb=# select pg_wal_replay_resume();
pg_wal_replay_resume
----------------------
(1 row)
mydb=# insert into test values (1,'q');
INSERT 0 1
基于recovery_target_time恢复
ecovery_target_time = ""
# e.g. '2018-01-14 22:39:00 EST'配合 recovery_target_inclusive 使用；
如果在同一个时间点有多个事务回滚或提交：
- 其值为 false 则恢复到这个时间点第一个回滚或提交的事务（含）
- 其值为 true 则恢复到这个时间点最后一个回滚或提交的事务（含）
如果时间点上刚好只有 1 个事务回滚或提交：
- 那么其值为 true 和 false 一样，恢复将处理到这个事务包含的 xlog 信息（含）
如果时间点没有匹配的事务提交或回滚信息：
- 那么其值 true 和 false 一样，恢复将处理到这个时间后的下一个事务回滚或提交的 xlog 信息（含）
# 备份数据库
pg_basebackup -D /data/pgdata/backups/`date +%F` -Ft -P
# 查看当前时间
mydb=# select now();
now
-------------------------------
2026-09-07 14:17:33.217803+08
(1 row)
# 删除test表
mydb=# drop table test_2;
DROP TABLE
# 切换wal日志
mydb=# select pg_walfile_name(pg_switch_wal());
pg_walfile_name
--------------------------
0000000A0000000A000000DD
(1 row)
# stop pg
pg_ctl stop
# 删除数据库
rm -fr /data/pgdata/data/*
# 恢复数据库
tar -xf 2026-09-07/base.tar -C /data/pgdata/data/
# 创建恢复文件
touch recovery.signal
# 将恢复时间
recovery_target_time = '2026-09-07 14:17:33'
# start pg
# test_2 表已恢复
# 执行elect pg_wal_replay_resume()后数据可以插入
mydb=# select pg_wal_replay_resume();
pg_wal_replay_resume
基于recovery_target_lsn恢复
recovery_target_lsn = '0/1604CB88'# 查询当前LSN
postgres=# select pg_current_wal_lsn();
pg_current_wal_lsn
--------------------
A/E30001E0
(1 row)
# 删除test_2表
mydb=# drop table test_2;
DROP TABLE
# 切换wal日志
mydb=# select pg_walfile_name(pg_switch_wal());
pg_walfile_name
--------------------------
0000000D0000000A000000E3
(1 row)
# stop pg
# 删除数据库
rm -fr /data/pgdata/data/*
# 备份恢复
tar -xf 2026-09-07/base.tar -C /data/pgdata/data/
# 创建恢复文件
touch recovery.signal
# 修改postgresql.conf，设置recovery_target_lsn参数
recovery_target_lsn = 'A/E30001E0'
# 启动数据库
pg_ctl start
# test_2 表已恢复
# 执行elect pg_wal_replay_resume()后数据可以插入
mydb=# select pg_wal_replay_resume();
pg_wal_replay_resume
基于recovery_target_xid恢复
recovery_target_xid，可以配合 recovery_target_inclusive 使用，recovery_target_inclusive 只影响日志的输出，并不影响恢复进程截止点的选择，截止都截止于这个 xid 的 xlog 位置。也就是说无论如何都包含了这个事务的 xlog 信息的 recovery。
这里需要特别注意 xid 的信息体现在结束时，而不是分配 xid 时。所以恢复到 xid=100 提交/回滚点，可能 xid=102 已经先提交了。那么包含 xid=102 的 xlog 信息会被 recovery。
mydb=# select txid_current();
txid_current
--------------
2853
(1 row)
mydb=# drop table test_2;
DROP TABLE
# 切换wal日志
select pg_walfile_name(pg_switch_wal());
pg_walfile_name
--------------------------
0000000F0000000A000000E3
(1 row)
# stop pg
# 删除数据库
rm -fr /data/pgdata/data/*
# 备份恢复
tar -xf 2026-09-07/base.tar -C /data/pgdata/data/
# 创建恢复文件
touch recovery.signal
# 修改postgresql.conf，设置recovery_target_lsn参数
recovery_target_xid = '2852'
# 启动数据库
pg_ctl start
# test_2 表已恢复
# 执行elect pg_wal_replay_resume()后数据可以插入
mydb=# select pg_wal_replay_resume();
pg_wal_replay_resume
浙公网安备 33010602011771号