PostgreSQL中控制文件的解析与恢复

最近遇到有人问起PG中控制文件的一些使用问题，总结了一下。

1、PG控制文件简介

1.1、存储的位置

它的路径位于：

相关信息，可以用命令pg_controldata得到：

[10:41:27-postgres@centos2:/var/lib/pgsql/14/data/global]$ pg_controldata -D $PGDATA
pg_control version number:            1300
Catalog version number:               202107181
Database system identifier:           7138432685960386315
Database cluster state:               in production
pg_control last modified:             Sun 11 Dec 2022 11:19:22 AM CST
Latest checkpoint location:           1/2A000180
Latest checkpoint's REDO location:    1/2A000148
Latest checkpoint's REDO WAL file:    00000001000000010000002A
Latest checkpoint's TimeLineID:       1
Latest checkpoint's PrevTimeLineID:   1
Latest checkpoint's full_page_writes: on
Latest checkpoint's NextXID:          0:1461
Latest checkpoint's NextOID:          31466
Latest checkpoint's NextMultiXactId:  1
Latest checkpoint's NextMultiOffset:  0
Latest checkpoint's oldestXID:        727
Latest checkpoint's oldestXID's DB:   1
Latest checkpoint's oldestActiveXID:  1461
Latest checkpoint's oldestMultiXid:   1
Latest checkpoint's oldestMulti's DB: 1
Latest checkpoint's oldestCommitTsXid:0
Latest checkpoint's newestCommitTsXid:0
Time of latest checkpoint:            Sun 11 Dec 2022 11:19:22 AM CST
Fake LSN counter for unlogged rels:   0/3E8
Minimum recovery ending location:     0/0
Min recovery ending loc's timeline:   0
Backup start location:                0/0
Backup end location:                  0/0
End-of-backup record required:        no
wal_level setting:                    replica
wal_log_hints setting:                off
max_connections setting:              100
max_worker_processes setting:         8
max_wal_senders setting:              10
max_prepared_xacts setting:           0
max_locks_per_xact setting:           64
track_commit_timestamp setting:       off
Maximum data alignment:               8
Database block size:                  8192
Blocks per segment of large relation: 131072
WAL block size:                       8192
Bytes per WAL segment:                16777216
Maximum length of identifiers:        64
Maximum columns in an index:          32
Maximum size of a TOAST chunk:        1996
Size of a large-object chunk:         2048
Date/time type storage:               64-bit integers
Float8 argument passing:              by value
Data page checksum version:           0
Mock authentication nonce:            aaa8abf569631ec60ba05e3f625495da70007738b831e46e1cfda0d26c370987

1.2、什么是控制文件

控制文件里存储了数据库唯一系统标识符、系统状态数据、数据库启动前系统必须恢复到的检查点信息、数据库的配置兼容backend进程执行的参数、指明类型timestamp、interval、time内部格式的标志、指明不同类型传值（pass-by-value）状态的标志以及一些数据库的重要信息。

我们可以通过pg_controldata命令直接读取PostgreSQL控制文件内容。

控制文件内容主要分为是三部分，初始化静态信息、WAL及检查点的动态信息、一些数据库配置信息。

控制文件物理路径PGDATA/global/pgcontrol相关信息，可以用命令pgcontroldata得到：¨G0G¨K27K控制文件里存储了数据库唯一系统标识符、系统状态数据、∗∗数据库启动前系统必须恢复到的检查点信息∗∗、数据库的配置兼容backend进程执行的参数、∗∗指明类型timestamp、interval、time内部格式的标志∗∗、指明不同类型传值（pass−by−value）状态的标志以及一些数据库的重要信息。我们可以通过pgcontroldata命令直接读取PostgreSQL控制文件内容。控制文件内容主要分为是三部分，初始化静态信息、WAL及检查点的动态信息、一些数据库配置信息。控制文件物理路径PGDATA/global/pg_control，源码路径src/include/catalog/pg_control.h。

2、控制文件解析

通过pg_controldata命令查看控制文件内容，我们按照初始化静态信息、WAL及检查点的动态信息、一些数据库配置信息三部分进行解析。

2.1、初始静态信息解析

[10:41:27-postgres@centos2:/var/lib/pgsql/14/data/global]$ pg_controldata -D $PGDATA
pg_control version number:            1300
Catalog version number:               202107181
Database system identifier:           7138432685960386315
Database cluster state:               in production

pg_control last modified: Sun 11 Dec 2022 11:19:22 AM CST

外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

我们找一下pg_control.h中的信息：(pg14的codeline)

source path: 
C:\tools\pgsql\14.4\include\server\catalog\pg_control.h
C:\SAPDevelop\3rdpart\postgres\postgres\src\include\catalog\pg_control.h/* Version identifier for this pg_control format */
#define PG_CONTROL_VERSION    1300

pg_control version number: 1300 是控制文件版本号。

source path:
C:\SAPDevelop\3rdpart\postgres\postgres\src\include\catalog\catversion.h#ifndef CATVERSION_H
#define CATVERSION_H/*
 * We could use anything we wanted for version numbers, but I recommend
 * following the "YYYYMMDDN" style often used for DNS zone serial numbers.
 * YYYYMMDD are the date of the change, and N is the number of the change
 * on that day.  (Hopefully we'll never commit ten independent sets of
 * catalog changes on the same day...)
 *//*                            yyyymmddN */
#define CATALOG_VERSION_NO    202107181

Catalog version number: 202107181。是系统表版本号，格式是yyyymmddN。记录系统不兼容性的改变。N是yyymmdd当天改变的次数。具体可以查看源码文件src/include/catalog/catversion.h。

Database system identifier: 7138432685960386315 数据库系统号，这个标识串是一个64bit的整数，其中包含了创建数据库的时间戳和initdb时初始化的进程号，具体初始化方法可查看源码文件src/backend/access/transam/xlog.c。创建时间可以通过to_timestamp转换查看到（这个时间就是数据库安装的时间）。

Database cluster state: in production 记录实例的状态。源码文件中看到数据库的几种状态，源码在pg_control.h中：

/*
 * System status indicator.  Note this is stored in pg_control; if you change
 * it, you must bump PG_CONTROL_VERSION
 */
typedef enum DBState
{
    DB_STARTUP = 0,
    DB_SHUTDOWNED,
    DB_SHUTDOWNED_IN_RECOVERY,
    DB_SHUTDOWNING,
    DB_IN_CRASH_RECOVERY,
    DB_IN_ARCHIVE_RECOVERY,
    DB_IN_PRODUCTION
} DBState;

含义如下：