postgresql——原理

一、数据库认证

认证配置文件pg_hba.conf

# TYPE  DATABASE        USER            ADDRESS                 METHOD
local   all             all                                     trust

#type 字段规定了客户端连接数据库的方式，主要有以下几种类型：
local：代表通过 Unix 域套接字进行本地连接
host:表示使用 TCP/IP 网络连接
hostssl:同样是通过 TCP/IP 网络连接，但要求连接必须使用 SSL 加密。
hostnossl:通过 TCP/IP 网络连接，不过明确禁止使用 SSL 加密。
localsslinet:在 PostgreSQL 14 及更高版本中引入，它允许本地连接使用基于 TCP/IP 的 Unix 域套接字替代传统的 Unix 域套接字，并且要求连接使用 SSL 加密。

二、数据库可靠性

PostgreSQL（简称 PG）数据库的持久化是保障数据可靠性和一致性的关键特性，它能确保数据在数据库崩溃、服务器重启等异常情况下不丢失。

1.持久化原理

1.1. 预写式日志（Write-Ahead Logging，WAL）

原理：WAL 是 PostgreSQL 持久化的基础机制。在对数据文件进行实际修改之前，所有的数据变更都会先记录到 WAL 日志文件中。这样，即使在数据文件还未更新时数据库崩溃，也可以通过重放 WAL 日志来恢复数据到一致状态。
过程：
1.当执行一个事务时，数据库会将事务中的所有变更操作记录到 WAL 缓冲区。
2.WAL 缓冲区达到一定大小或者满足特定条件时，会将其中的内容写入磁盘上的 WAL 日志文件（通常位于 pg_wal 目录）。
3.之后，数据库会在合适的时机将数据变更应用到实际的数据文件中。
1.2. 检查点（Checkpoint）
原理：检查点是数据库在特定时间点将内存中的脏页（已修改但未写入磁盘的数据页）强制刷新到磁盘的操作。通过定期执行检查点，可以减少崩溃恢复时需要重放的 WAL 日志数量，从而加快恢复速度。
过程：
当触发检查点时，数据库会暂停所有的事务处理，将所有脏页写入磁盘。
在完成脏页写入后，数据库会在 WAL 日志中记录一个检查点记录，标记检查点的完成时间和状态。

2.持久化原理

如果大量数据在 WAL（Write - Ahead Logging，预写式日志）缓冲区，还未写入到 WAL 文件时机器宕机，数据库可能会丢失部分数据。

数据丢失情况分析
在 PostgreSQL 中，事务产生的变更首先会记录到 WAL 缓冲区。当 WAL 缓冲区达到一定大小、满足特定时间间隔或者遇到检查点等情况时，WAL 缓冲区中的内容才会被写入到磁盘上的 WAL 文件。如果在数据还存于 WAL 缓冲区且未写入 WAL 文件时机器宕机，那么这部分尚未持久化的数据就可能丢失。

3.避免和预防措施

1. 调整 WAL 缓冲区刷新策略

参数 wal_writer_delay
作用：该参数用于控制 WAL 写入器将 WAL 缓冲区中的数据刷新到磁盘的时间间隔，单位是毫秒。默认值通常为 200 毫秒。
调整建议：适当缩短这个时间间隔，可以让 WAL 缓冲区中的数据更频繁地写入到 WAL 文件。例如，将其设置为 50 毫秒，这样即使机器突然宕机，WAL 缓冲区中未写入的数据量也会相对较少。

参数 wal_sync_method
作用：此参数决定了将 WAL 数据同步到磁盘的方法。不同的操作系统支持不同的同步方法，如 fsync、fdatasync 等。
调整建议：fsync 是最安全的同步方法，它会确保数据不仅写入磁盘缓存，还会真正写入磁盘介质。在大多数情况下，建议使用 fsync。

2. 合理设置检查点

参数 checkpoint_timeout
作用：设置检查点的最大时间间隔，单位可以是秒（s）、分钟（min）等。默认值通常为 5 分钟。
调整建议：适当缩短检查点的时间间隔，能让数据库更频繁地将内存中的脏页（包括 WAL 缓冲区的数据）刷新到磁盘。例如，将其设置为 2 分钟。

参数 checkpoint_completion_target
作用：该参数表示检查点操作应该在多长时间内完成，取值范围是 0.0 到 1.0 之间的小数。默认值通常为 0.5，表示检查点操作应该在 checkpoint_timeout 的一半时间内完成。
调整建议：适当增大该值，如设置为 0.9，可以让检查点操作更加平缓地进行，减少对数据库性能的影响，同时也有助于将 WAL 缓冲区的数据及时写入磁盘。

三、时间点恢复

时间点恢复（Point-in-Time Recovery，PITR）是 PostgreSQL 中一项强大的功能，它允许你将数据库恢复到过去某个特定的时间点。这在处理误操作、数据损坏或其他需要回溯到特定时刻的场景中非常有用。

原理

PostgreSQL 的时间点恢复基于预写式日志（WAL）和全量备份。全量备份提供了数据库在某个时间点的完整快照，而 WAL 日志则记录了从备份时间点之后的所有数据库变更。通过结合全量备份和相应的 WAL 日志，就可以将数据库恢复到备份时间点之后的任意时间点。

前提条件

启用 WAL 归档：需要在 postgresql.conf 中配置 wal_level 为 replica 或 logical，并设置 archive_mode 为 on，同时配置 archive_command 用于将 WAL 日志归档到安全的存储位置。
定期全量备份：使用 pg_basebackup 或其他工具定期进行全量备份。

恢复步骤

1. 停止数据库服务
在进行恢复操作之前，需要停止正在运行的 PostgreSQL 数据库服务。