## 事务一致性 这篇月报[Primary和Mirror同步机制](http://mysql.taobao.org/monthly/2016/01/02/ "GreenPlum Primary/Mirror 同步机制")讲了Primary和Mirror之间各种数据和文件的同步过程。这些数据和文件的同步,看似彼此独立。那么如何保证某个时间点Mirror的所有数据是一致的,即任何时间点发生HA切换,Mirror都能达到一致性状态并对外提供服务?正如我们前面提到的,这主要靠同步的顺序来保证: 1. AO表的同步是个强同步的过程,数据在更新发生时即同步到Mirror,Primary和Mirror时刻保持着数据一致性。另一方面,事务提交时会更新AO表文件的尾指针信息,并同步到备库。这样事务提交后,Mirror肯定可以看到所有已提交的数据。所以Primary failover切换后AO表数据不会丢失,不影响事务的一致性。 2. Heap表的数据的更新会写入相应的Xlog,同时确保Heap表数据页的同步必须在对应的Xlog同步完成后才能进行。 你可能有疑问:Heap表的数据更新同步到Mirror是个异步的过程,那么会不会出现一个事务提交了,Heap表数据更新还没有来得及同步到Mirror,这时候Primary failover切换到Mirror,导致Heap表数据丢失?当然不会的,虽然Heap表数据同步是一个异步的过程,但是Xlog的同步却是一个强同步的过程。Primary failover切换到Mirror之后,Mirror上面的Xlog和Primary的Xlog完全一致,这时候Mirror会启动startup进程,进入Recovery模式,应用Xlog,所以即便Heap表数据没有同步过来,Mirror也会通过Xlog将这些没有过来的数据恢复。 3. 其他文件的更新,其实不需要实时同步。切换时Mirror会回放Xlog,恢复这些文件的内容。 这样,如果Primary与Mirror保持同步,上述顺序保证了任何时间点Mirror节点的数据都能达到一致。但是,假如出现了网络阻塞或者Mirror宕机的情况,数据就无法及时同步到Mirror。此时,如果Primary在更新数据时,等待数据被同步到Mirror,就会被阻塞,而无法继续提供服务。为解决这个问题,Greenplum提供了异常处理机制。 ## 异常处理 此处所说的对网络阻塞或Mirror宕机异常情况的处理,其实就是Greenplum所谓的Change Tracking机制。在Primary向Mirror同步数据的时候,如果Mirror长时间没有回应Primary,那么Primary将会认为Mirror挂掉,这个时候Master将会把系统表gp_segment_configuration里面的Mirror状态(status)置为’d’,同时把Primary的模式(mode)置为’c’,而这个’c’模式就是ChangeTracing Mode。Primary进入Change Tracking状态后,不会再试图同步数据到Mirror(每次有数据更改时会调用FileRepPrimary_IsMirroringRequired进行检查是否需要同步)。 Primary进入ChangeTracing Mode之后,每次更新数据产生的Xlog,会被立即解析成数据更新记录,放入到Change log文件里面(参见`ChangeTracking_AddRecordFromXlog`函数)。Change log文件在pg_changetracking/目录下: ~~~ -rw------- 1 bgadmin bgadmin 196608 Apr 10 18:22 CT_LOG_FULL -rw------- 1 bgadmin bgadmin 403991 Apr 10 18:22 FILEREP_CONFIG_LOG -rw------- 1 bgadmin bgadmin 105119744 Apr 10 18:22 FILEREP_LOG ~~~ ChangeTracing信息具体记录在CT_LOG_FULL文件里面,文件记录的核心信息是当前的数据更新在Xlog中的位置,文件内容经过解析之后如下: ~~~ postgres=# select * from gp_changetracking_log(0) limit 3; segment_id | dbid | space | db | rel | xlogloc | blocknum | persistent_tid | persistent_sn ------------+------+-------+-------+------+--------------+----------+----------------+--------------- 0 | 2 | 1663 | 10893 | 5043 | (0/40000160) | 0 | (2,36) | 538 0 | 2 | 1663 | 10893 | 5043 | (0/400001C0) | 0 | (2,36) | 538 0 | 2 | 1663 | 10893 | 5043 | (0/40000220) | 0 | (2,36) | 538 ~~~ Change log里面只存放Heap表的修改信息。AO表的更新信息存放在特定的表中,无需另外记录。而Xlog和普通文件,都完整保存在Primary的数据目录下,无需记录修改信息(具体原因在异常恢复的说明中有介绍)。 Change log其实是存放的Heap表更改页的元数据信息,并未存放更改的实际内容。所以它并不占用太多存储空间,另外它还可以对相同页上的修改进行合并,进一步压缩大小,减少恢复时间(参见`FileRepPrimary_RunChangeTrackingCompacting`函数)。 那么,Mirror在宕机后重启或网络拥塞发生后恢复正常了,重新连接到Primary后,如何通过Change log恢复同步呢? * 异常恢复 在异常情况消失后,需要通过执行`gprecoverseg -a`命令来恢复同步。下面我们还是把数据分成4类来说明这个过程总数据同步恢复的过程。 * Heap表恢复 当我们执行`gprecoverseg -a`命令恢复Mirror时,Primary的Resync进程通过Change log信息,再结合Xlog,将积累的数据变更再次同步给Mirror。 具体步骤如下: 1. Resync manager进程通过调用一系列函数FileRepResyncManager_InResyncTransition->PersistentFileSysObj_MarkPageIncrementalFromChangeLog->PersistentFileSysObj_MarkPageIncremental->PersistentFileSysObj_UpdateTuplePageIncremental,将需要更新的Page的信息加入到ResyncEntry同步队列中。 2. Resync worker进程从ResyncEntry队列中取出需要恢复到Mirror的任务,通过调用一系列函数FileRepPrimary_ResyncBufferPoolIncrementalWrite->smgrwrite将Page写到缓冲区中,再通过上面的方法构造消息发送到Mirror。 * AO表恢复 因为AO表不写Xlog,所以Change log中并没有记录AO表更新操作。那么Mirror是如何将AO表恢复到和Primary数据一致呢?其实在GP catalog中有一张gp_persistent_relation_node表,里面记录了AO表同步到Mirror的最后一次文件位置(mirror_append_only_loss_eof),以及当前文件位置(mirror_append_only_loss_eof)。AO表文件位置的更新是在FinishPreparedTransaction函数完成的(执行COMMIT PREPARED or ROLLBACK PREPARED)。最后Resyncworker进程将会把未同步到Mirror的增量数据再次通过消息同步给它,最终达到Primary和Mirror的数据一致性。 ~~~ postgres=# select * from gp_persistent_relation_node where relfilenode_oid=25386; -[ RECORD 1 ]-------------------------------------+---------- tablespace_oid | 1663 database_oid | 10893 relfilenode_oid | 25386 segment_file_num | 1 relation_storage_manager | 2 persistent_state | 2 create_mirror_data_loss_tracking_session_num | 0 mirror_existence_state | 3 mirror_data_synchronization_state | 1 mirror_bufpool_marked_for_scan_incremental_resync | f mirror_bufpool_resync_changed_page_count | 0 mirror_bufpool_resync_ckpt_loc | (0/0) mirror_bufpool_resync_ckpt_block_num | 0 mirror_append_only_loss_eof | 301742600 mirror_append_only_new_eof | 310752552 relation_bufpool_kind | 0 parent_xid | 0 persistent_serial_num | 754 previous_free_tid | (0,0) ~~~ * Xlog文件的恢复 我们知道,Xlog文件其实都保存在Primary的pg_xlog目录下。在异常恢复时,把改目录下的文件直接发送到Mirror即可。需要注意的是,异常期间是可以正常删除或规定Xlog文件的,这是因为,所有的Heap表和AO表的修改都已经被保存下来了,无需另外保留一份Xlog来恢复数据。 * 其他文件的恢复 其他文件(pg_control, pg_clog, pg_mutitrans等文件)也和Xlog文件一样,在恢复时直接全部发送到Mirror,具体参见`FileRepResyncManager_ResyncFlatFiles`函数。