PostgreSQL如何进行时间点恢复（PITR）

PostgreSQL 的时间点恢复基于一个文件系统级的物理备份（也可以叫做全量备份，下文称其为全量备份）和若干归档 WAL 日志来工作。当 PostgreSQL 崩溃，进行时间点恢复时，PostgreSQL 会先以全量备份作为起点进行启动，然后进入恢复模式，回放归档的 WAL 日志，以恢复到指定的某一时间点。所以，你可以恢复到【文件系统备份到数据库崩溃那一时刻】这一时间段的任意一个时间点。

这个全量备份可以是 pg_basebackup 工具自动做的全量备份，也可以是使用 pg_backup_start 和 pg_backup_stop 函数手动做的全量备份。甚至可以是直接对 PostgreSQL 数据目录文件使用 cp 命令或者其它方法做的文件拷贝。这个全量备份没必要具有一致性状态，因为我们有完整的归档 WAL 日志，任何不一致都可以通过回放 WAL 日志来纠正。

举个例子，你在LSN 0/3000338 处做了一次 pg_basebackup，在LSN 0/4000078 处数据库崩溃了，所以理论上来说你可以恢复数据库到 [0/3000338, 0/4000078] 之间的任意时刻。

要想进行时间点恢复，分三步走：

设置 PostgreSQL 进入 WAL 归档模式。
进行全量备份。
PostgreSQL 崩溃后，设置 PostgreSQL 进入 restore 模式，执行时间点恢复。

设置WAL归档模式

时间点恢复的关键是，你拥有一段完整的，连续的归档 WAL 日志，这段 WAL 日志的起点要小于等于你做文件系统物理备份的那一点。

PostgreSQL 生成的 WAL 日志以 segment 为单位，一个 WAL 日志文件就是一个 segment，他们是一对一的关系。一个 segment 默认为 16MB（initdb时可以指定 --wal-segsize 为其他大小），WAL 日志文件的命名方式是从 000000010000000000000001 开始递增。其中前八位表示 TimeLine，中间八位表示 LogID，最后八位表示 LogSeg。在不设置归档模式的情况下，WAL 日志文件是循环使用的，PostgreSQL 只会生成固定的几个 WAL 日志文件，然后通过将不再需要的 WAL 日志文件重命名为更高的编号来回收它们。

当设置了归档模式后，PostgreSQL 会在 WAL 日志文件被写满之后，被回收之前 ，将其保存到指定的位置。将 WAL 日志保存到何处完全由用户通过 archive_command 或者 archive_library 指定。要使用WAL归档模式，需要设置参数：

wal_level 大于等于 replica级别。
archive_mode 设置为 on。
在 archive_command 参数中配置需要使用的 shell 命令，或者在 archive_library 参数中配置需要使用的动态库，告诉 PostgreSQL 如何归档 WAL 日志。

设置完上述参数后，需要重启 PostgreSQL ，然后 PostgreSQL 会启动一个 archiver 进程，持续进行 WAL 日志归档。

一个最简单的 archive_command 命令是：

shell 复制代码

archive_command = 'test ! -f /mnt/server/archivedir/%f && cp %p /mnt/server/archivedir/%f'

%f 会被替换为实际的 WAL 日志文件名，%p 会被替换成时间的 WAL 日志文件路径。这个 shell 命令首先检测是否已经存在同名的 WAL 日志，如果不存在，才会拷贝 WAL 日志到目标位置。

如果 archive_command 返回非0，PostgreSQL 会认为归档失败，会定期重试。

另外，archive_command 的一个替代品是 archive_library，你需要自己编写 c 代码编译成动态库，完成实际的归档操作，可以参考 contrib/basic_archive 来编写你的代码。

注意： archiver 进程只会归档已经写满的 WAL 日志文件，因此事务提交到日志归档中间有一定的延时。你可以配置 archive_timeout 来每隔一段时间就切换一次 WAL 日志，或者手动调用 pg_switch_wal 函数，强制立即执行 WAL 日志的切换。

进行全量备份

使用 pg_basebackup 进行全量备份

可以使用 pg_basebackup 工具进行在线的全量备份，一个简单的例子是：

shell 复制代码

pg_basebackup -D /target_dir -h 127.0.0.1 -p 5432 --checkpoint=fast --wal-method=stream --verbose

pg_basebackup 需要最少保留备份开始到备份结束这一时间段产生的 WAL 日志来使备份达到一个一致性状态。

因此，在开启了归档模式的状态下，pg_basebackup 会在WAL归档目录下，创建一个备份历史文件（backup history file），比如 00000002000000000000000E.00000028.backup 就是一个备份历史文件，备份历史文件名包含三部分，第一部分是备份开始时的 WAL 日志文件名，第二部分是备份开始时的 LSN 在WAL 日志文件内的位置，第三部分是固定的 backup。备份历史文件内记录了备份时的一些信息：

![[Clipboard_Screenshot_1752674533.png]]

通过这个备份历史文件，你可以确定对于一个全量备份，需要从哪里开始进行恢复。

使用pg_backup_start函数进行全量备份

你还可以使用 pg_backup_start 和 pg_backup_stop 这一对函数来进行全量备份，这基本上是对 pg_basebackup 所做事情的手工模拟，基本使用方法是：

shell 复制代码

0. 确保 PostgreSQL 处于归档模式
1. SELECT pg_backup_start(label => 'label', fast => false);
2. 使用文件系统备份工具，tar、cpio、cp等将数据目录进行备份
3. SELECT * FROM pg_backup_stop(wait_for_archive => true);

和 pg_basebackup 一样，默认情况下，pg_backup_start 函数将等待 PostgreSQL 进行一次 checkpoint，你可以指定 fast 参数为 true，来请求立即执行一次 checkpoint，这相当于 pg_basebackup 的 --checkpoint=fast 参数。label 参数指定此次执行全量备份的标签，用于标识这次全量备份，和 pg_basebackup 的 --label=label 参数一样。
随便使用任何工具，对数据目录进行备份，备份期间没有必要停止服务器的运行。你也可以使用文件系统备份工具直接备份 PostgreSQL 的数据目录。注意不要备份 pg_wal/ 目录下的文件，postmaster.pid 文件和 postmaster.opts 文件。pg_replslot 目录下的文件也不要复制，因为如果你要用这个备份启动一个备库的话，复制槽会阻止未被客户端消费的WAL日志被删除，由于这些客户端实际上连接的是主库，新搭建备库的WAL日志无法被消费，会造成无限堆积；如果你要用这个备份启动一个新的主库，这些旧的复制槽也不会有太大作用，因为这些复制槽的内容太过落后了。pg_dynshmem/，pg_notify/，pg_serial/，pg_snapshots/，pg_stat_tmp/，pg_subtrans/ 目录下的内容可以不用备份，因为它们会在 PostgreSQL 启动时初始化，但是目录本身需要保留。
pg_backup_stop 会立即进行一次 WAL 日志的切换，这样 archiver 进程能够有机会尽快归档全量备份期间产生的 WAL 日志，如果 wait_for_archive 为 true，还会等待 archiver 进程归档 WAL 日志完成。

如下图，pg_backup_start 会返回备份的起点 LSN，pg_backup_stop 会返回三个字段，lsn代表备份的结束 LSN，labelfile字段应该被原封不动的写入备份根目录的 backup_label 文件中，spcmapfile 字段应该被原封不动的写入 tablespace_map 备份根目录的文件中。pg_basebackup 做出的全量备份会自动生成这两个文件，这里需要你自己生成。

进行时间点恢复

首先拿到你之前做的全量备份。

确保备份中的 pg_wal 文件夹是空的，因为这些 WAL 日志都是过时的WAL日志，检查原节点，如果有 WAL 日志还没来得及归档，你需要拷贝它到备份节点的 pg_wal 下面。

在 postgresql.conf 配置文件中设置一些配置：

restore_command 告诉 PostgreSQL 如何从归档目录中获取到所需要的 WAL 日志文件和 .history 文件：

shell 复制代码

restore_command = 'cp /mnt/server/archivedir/%f %p'

设置一个停止点，告诉 PostgreSQL 何时停止恢复。如果不指定停止点，默认会回放完所有的 WAL 日志。可以指定下面任意一个配置：

shell 复制代码

recovery_target = 'immediate' # 只能指定immediate，它会回放完所有的WAL日志
recovery_target_name = 'xxx' # 还原到指定的还原点，这个还原点 可以用 pg_create_restore_point 函数创建
recovery_target_time = 'timestamp with time zone' # 还原到一个指定的时间
recovery_target_xid = 'xxx' # 还原到指定的事务。它只能保证所有在 xid = xxx 之前提交的事务被还原，不保证所有 xid 小于 xxx 的事务都能被还原。因为事务 ID 虽然是顺序分配的，但是他们提交的时间不是顺序的，而 WAL 日志只能顺序回放
recovery_target_lsn = 'xxx' # 还原到指定的 LSN

另外还有几个 GUC 和停止点相关：

recovery_target_inclusive = 'on/off'。
和 recovery_target_time， recovery_target_xid，recovery_target_lsn 配合使用，如果为 on，则还原时会包括你所指定的那一点，如果为 off，则不包括。
recovery_target_timeline = 'latest/current/0x11'
还原到指定的时间线。可以指定 lateset 还原到集群最近的一个时间线，也可以指定 current 还原到你做全量备份时的时间点，或者直接指定一个指定的时间线，比如 0x11。

%f、%p 的含义和 archive_command 一样。如果在归档目录中找不到所需要的 WAL 日志，会去 pg_log 中寻找。

然后创建一个空的 recovery.signal 文件。然后启动 PostgreSQL。