PostgreSQL WAL日志详解

wal日志即write ahead log预写式日志，简称wal日志。wal日志可以说是PostgreSQL中十分重要的部分，相当于oracle中的redo日志。

当数据库中数据发生变更时：
change发生时：先要将变更后内容计入wal buffer中，再将变更后的数据写入data buffer；
commit发生时：wal buffer中数据刷新到磁盘；
checkpoint发生时：将所有data buffer刷新的磁盘。

可以想象，如果没有wal日志，那么数据库中将会发生什么？
首先，当我们在数据库中更新数据时，如果没有wal日志，那么每次更新都会将数据刷到磁盘上，并且这个动作是随机i/o，性能可想而知。并且没有wal日志，关系型数据库中事务的ACID如何保证呢？
因此wal日志重要性可想而知。其中心思想就是：先写入日志文件，再写入数据。

说到checkpoint，我们再来看看哪些情况会触发数据库的checkpoing：
1.手动执行CHECKPOINT命令；
2.执行需要检查点的命令（例如pg_start_backup 或pg_ctl stop|restart等等）；
3.达到检查点配置时间(checkpoint_timeout)；
4.max_wal_size已满。

其中1和2两点都和数据库的配置无关，我们暂时先不看，这里先介绍下checkpoint_timeout和max_wal_size两个参数。

checkpoint_timeout：
自动 WAL 检查点之间的最长时间，以秒计。合理的范围在 30 秒到 1 天之间。默认是 5 分钟(5min)。增加这个参数的值会增加崩溃恢复所需的时间。

bill@bill=>show checkpoint_timeout ;
 checkpoint_timeout 
--------------------
 30min
(1 row)

max_wal_size：
在自动 WAL检查点之间允许WAL 增长到的最大尺寸。这是一个软限制，在特殊的情况 下 WAL 尺寸可能会超过max_wal_size， 例如在重度负荷下、archive_command失败或者高的 wal_keep_segments设置。默认为 1 GB。增加这个参数可能导致崩溃恢复所需的时间。

bill@bill=>show max_wal_size ;
 max_wal_size 
--------------
 2GB
(1 row)

和max_wal_size相对应的还有个min_wal_size，这里简单介绍下：
只要 WAL 磁盘用量保持在这个设置之下，在检查点时旧的 WAL文件总是被回收以便未来使用，而不是直接被删除。

可能对oracle熟悉的人会觉得wal日志和redo还是有些不同，没错，oracle中redo是固定几个redo日志文件，然后轮着切换去写入，因此我们常常会在io高的数据库中看到redo切换相关的等待事件。
而在pg中wal日志是动态切换，从pg9.6开始采用这种模式。和oracle不同的是，pg中这种动态wal切换步骤是这样的：单个wal日志写满(默认大小16MB，编译数据库时指定)继续写下一个wal日志，直到磁盘剩余空间不足min_wal_size时才会将旧的 WAL文件回收以便继续使用。

但是这种模式有一个弊端就是如果在checkpoint之前产生了大量的wal日志就会导致发生checkpoint时对性能的影响巨大，因此pg中还有一个参数checkpoint_completion_target来进行调整。

checkpoint_completion_target：
指定检查点完成的目标，作为检查点之间总时间的一部分。默认是 0.5。
什么意思呢，假如我的checkpoint_timeout设置是30分钟，而wal生成了10G，那么设置成0.5就允许我在15分钟内完成checkpoint，调大这个值就可以降低checkpoint对性能的影响，但是万一数据库出现故障，那么这个值设置越大数据就越危险。

总结：
大多数检查点应该是基于时间的,即由checkpoint_timeout触发。
性能（不频繁检查点）与恢复所需时间（频繁检查点）之间需要抉择：
值在15-30分钟之间是比例合适的,但到1小时不是什么坏事。
在决定checkpoint_timeout后,通过估计WAL的数量选择max_wal_size。
设置checkpoint_completion_target以便内核将数据刷新到磁盘的时间足够（但不是太多）。