README.md · 黄德敏/WalMiner

WalMiner3.0 Dev
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## 什么是WalMiner

WalMiner是从PostgreSQL的WAL(write ahead logs)日志的解析工具，旨在挖掘wal日志所有的有用信息，从而提供PG的数据恢复支持。目前主要有如下功能：

- 从waL日志中解析出SQL，包括DML和少量DDL

解析出执行的SQL语句的工具，并能生成对应的undo SQL语句。与传统的logical decode插件相比，walminer不要求logical日志级别且解析方式较为灵活。

- 数据页挽回

当数据库被执行了TRUNCATE等不被wal记录的数据清除操作，或者发生磁盘页损坏，可以使用此功能从wal日志中搜索数据，以期尽量挽回数据。

**walminer3.0更新内容**

- 代码结构变化
- 增加数据页挽回功能(坏块修复)
- 增加对开发库PG14的支持

## PG版本支持

- walminer3.0支持PostgreSQL 10及其以上版本。（此版本放弃对9.x的支持）

## 编译安装

**编译一：PG源码编译**
如果你从编译pg数据库开始
1. 将walminer目录放置到编译通过的PG工程的"../contrib/"目录下
2. 进入walminer目录
3. 执行命令
   ```bash
   make && make install
   ```

**编译二：依据PG安装编译**
如果你使用yum或者pg安装包安装了pg
1. 配置pg的bin路径至环境变量

```bash
   export PATH=/h2/pg_install/bin:$PATH
   ```
2. 进入walminer代码路径
3. 执行编译安装
   ```bash
   USE_PGXS=1 MAJORVERSION=12 make
   #MAJORVERSION支持‘10’,‘11’,‘12’,‘13’
   USE_PGXS=1 MAJORVERSION=12 make install
   ```

## 使用方法-SQL解析

### 场景一：从WAL日志产生的数据库中直接执行解析
#### 1. 创建walminer的extension
	create extension walminer;

#### 2. 添加要解析的wal日志文件
```sql
-- 添加wal文件：
select walminer_wal_add('/opt/test/wal');
-- 注：参数可以为目录或者文件
```

#### 3. Remove wal日志文件
```sql
-- 移除wal文件：
select walminer_wal_remove('/opt/test/wal');
-- 注：参数可以为目录或者文件
```

#### 4. List wal日志文件
```sql
-- 列出wal文件：
select walminer_wal_list();
```

#### 5. 执行解析

5.1 普通解析

```sql
--解析add的全部wal日志
select walminer_all();
或 select wal2sql();

--在add的wal日志中查找对应时间范围的wal记录
--可以参照walminer_time.sql回归测试中的使用用例
--时间解析模式的解析结果可能比预期的解析结果要多,详情参照[walminer_decode.c]代码中的注释
select walminer_by_time(starttime, endtime);
或 select wal2sql(starttime, endtime);

--在add的wal日志中查找对应lsn范围的wal记录
--可以参照walminer_lsn.sql回归测试中的使用用例
select walminer_by_lsn(startlsn, endlsn);
或 select wal2sql(startlsn, endlsn);

--在add的wal日志中查找对应xid的wal记录
--可以参照walminer_xid.sql回归测试中的使用用例
--前一个walminer版本对xid的支持是范围解析，但是xid的提交是不连续的
--会导致各种问题，所以这个版本只支持单xid解析
select walminer_by_xid(xid);
或 select wal2sql(xid);
```

5.2 精确解析

```sql
--在add的wal日志中查找对应时间范围的wal记录
select walminer_by_time(starttime, endtime,'true'); 
或 select wal2sql(starttime, endtime,'true');
--在add的wal日志中查找对应lsn范围的wal记录
select walminer_by_lsn(startlsn, endlsn,'true'); 
或 select wal2sql(startlsn, endlsn,'true');
--在add的wal日志中查找对应xid的wal记录
select walminer_by_xid(xid,'true'); 
或 select wal2sql(xid,'true');
```

walminer的构建基础是，checkpoint之后对每一个page的更改会产生全页写(FPW),因此一个checkpoint之后的所有wal日志可以完美解析。*注意checkpoint是指checkpoint开始的点，而不是checkpoint的wal记录的点，[参照说明](https://my.oschina.net/lcc1990/blog/3027718)*

普通解析会直接解析给定范围内的wal日志，因为可能没有找到之前的checkpoint点，所以会出现有些记录解析不全导致出现空的解析结果。

精确解析是指walminer程序会界定需要解析的wal范围，并在给定的wal范围之前探索一个checkpoint开始点c1，从c1点开始记录FPI，然后就可以完美解析指定的wal范围。如果在给定的wal段内没有找到c1点，那么此次解析会报错停止。

5.3 单表解析

```sql
--在add的wal日志中查找对应时间范围的wal记录
select walminer_by_time(starttime, endtime,'false',reloid); 
或 select wal2sql(starttime, endtime,'true',reloid);
--在add的wal日志中查找对应lsn范围的wal记录
select walminer_by_lsn(startlsn, endlsn,'true',reloid); 
或 select wal2sql(startlsn, endlsn,'false',reloid);
--在add的wal日志中查找对应xid的wal记录
select walminer_by_xid(xid,'true',reloid);
或 select wal2sql(xid,'true',reloid);
```

'true'和‘false’代表是否为精确解析模式，reloid为目标表的oid(注意**不是**relfilenode)

5.4 快捷解析

场景1中的加载数据字典和加载wal日志步骤可以省略，默认直接加载当前数据字典和当前wal路径下的所有wal文件。这个解析模式只在学习本工具时使用，在生产数据库中，可能会因为wal段切换而导致解析失败。

5.5 替身解析

如果一个表被drop或者被truncate等操作，导致新产生的数据字典不包含旧的数据库中所包含的relfilenode，那么使用新的数据字典无法解析出旧的wal日志中包含的的某些内容。在知晓旧表的表结构的前提下，可以使用替身解析模式。替身模式目前只适用于[场景一]。

```sql
-- 假设表t1被执行了vacuum full，执行vacuum full前的relfilenode为16384
-- 新建表t1的替身表
create table t1_avatar(i int);
-- 执行替身映射
select walminer_table_avatar(avatar_table_name, missed_relfilenode);
-- 执行解析
select wal2sql();
-- 查看解析结果时，会发现，对t1表的数据都以t1_avatar表的形式展现在输出结果中
```

#### 6. 解析结果查看
```sql
select * from walminer_contents;
```

```sql
-- 表walminer_contents 
(
 sqlno int, 		--本条sql在其事务内的序号
 xid bigint,		--事务ID
 topxid bigint,		--如果为子事务，这是是其父事务；否则为0
 sqlkind int,		--sql类型1->insert;2->update;3->delete(待优化项目)
 minerd bool,		--解析结果是否完整(缺失checkpoint情况下可能无法解析出正确结果)
 timestamp timestampTz, --这个SQL所在事务提交的时间
 op_text text,		--sql
 undo_text text,	--undo sql
 complete bool,		--如果为false，说明有可能这个sql所在的事务是不完整解析的
 schema text,		--目标表所在的模式
 relation text,		--目标表表名
 start_lsn pg_lsn,	--这个记录的开始LSN
 commit_lsn pg_lsn	--这个事务的提交LSN
)
```

:warning: **注意**：walminer_contents是walminer自动生成的unlogged表(之前是临时表，由于临时表在清理上有问题，引起工具使用不便，所以改为unlogged表)，在一次解析开始会首先创建或truncate walminer_contents表。

#### 7. 结束walminer操作

该函数作用为释放内存，结束日志分析，该函数没有参数。
```sql
select walminer_stop();
```

### 场景二：从非WAL产生的数据库中执行WAL日志解析

:warning: 要求执行解析的PostgreSQL数据库和被解析的为同一版本

#### 于生产数据库

##### 1.创建walminer的extension
```sql
create extension walminer;
```

##### 2.生成数据字典
```sql
select walminer_build_dictionary('/opt/proc/store_dictionary');
-- 注：参数可以为目录或者文件
```

#### 于测试数据库

##### 1. 创建5walminer的extension
```sql
create extension walminer;
```

##### 2. load数据字典
```sql
select walminer_load_dictionary('/opt/test/store_dictionary');
-- 注：参数可以为目录或者文件
```

##### 3. add wal日志文件
```sql
-- 增加wal文件：
select walminer_wal_add('/opt/test/wal');
-- 注：参数可以为目录或者文件
```

##### 4. remove wal日志文件
```sql
-- 移除wal文件：
select walminer_wal_remove('/opt/test/wal');
-- 注：参数可以为目录或者文件
```
##### 5. list wal日志文件	
```sql
-- 列出wal文件：
select walminer_wal_list();
-- 注：参数可以为目录或者文件
```

##### 6. 执行解析

同上

##### 7. 解析结果查看
```sql
select * from walminer_contents;
```

##### 8.结束walminer操作,该函数作用为释放内存，结束日志分析，该函数没有参数。
```sql
select walminer_stop();
```

### 场景三：自apply解析（开发中的功能,慎用）

场景一和场景二中的解析结果是放到结果表中的，场景三可以将解析结果直接apply到解析数据库中。命令执行的流程与场景一和场景二相同。

```sql 
-- 参数意义参考walminer_by_lsn()接口
select walminer_apply(startlsn, endlsn,'true', reloid);
```

#### 此功能可以处理主备切换延迟数据

当主库A发生故障，从库B切换为主库之后。

1. B库将A库未通过流复制apply的wal日志拷贝到B库可以获取的路径（这一步目前需要DBA自行处理，尚未纳入本功能）

2. 在B库加载wal日志，执行walminer_apply()解析，其中：

startlsn选取未能apply到B库的lsn的开始值

endlsn参数写NULL

'true'这里最好填写‘true’，就不要写‘false’了

reloid是可选参数

3. walminer_apply()完成后,可以看到延迟的数据已经写到B库了

#### 自apply解析功能说明

1. 目前处于coding中，后续会添加严格的txid限制，避免错误修改数据，现在是尝鲜测试版
   2. 对于有冲突的项目，会把冲突sql存放到`$PGDATA/pg_walminer/wm_analyselog/apply_failure`文件中，供DBA自行判断处理
   3. 保持事务性，同一个事务中的一条SQLapply失败后，整个事务都会apply失败
   4. 看大家需求，后续可能考虑增加远程apply功能

### 场景四：DDL解析

**系统表变化解析**

目前walminer支持解析系统表的变化。也就是说如果在PG执行了DDL语句，walminer可以分析出DDL语句引起的系统表的变化。

```sql
-- 在执行解析之前，先执行如下语句，即可开启系统表解析功能
select wal2sql_with_catalog();
```

**DDL解析**

```sql
-- 在执行解析之前，先执行如下语句，即可开启DDL解析功能
select wal2sql_with_ddl();
```

:warning:`系统表变化解析`和`DDL解析`不共存，总是接受最新确定的状态。

:warning:walminer对DML数据的解析是要求没有系统表变化的，因此存在DDL变化时，可能导致DML解析不出来的情况。

### 使用限制

1. 本版本解析DML语句。DDL语句解析功能正在不断开发。

3. 只能解析与数据字典时间线一致的wal文件

4. 当前walminer无法处理数据字典不一致问题，walminer始终以给定的数据字典为准，

对于无法处理的relfilenode，那么会丢弃这一条wal记录(会有一个notice在解析结果中没有体现)

5. complete属性只有在wallevel大于minimal时有效

6. xid解析模式不支持子事务

7. 同时只能有一个walminer解析进程，否则会出现解析混乱

## 使用方法-数据页挽回(坏块修复)

#### 1. 环境搭建

创建extension，创建数据地点，加载wal日志的方法与[SQL解析]中描述的方法一致。

#### 2. 执行数据挽回

```sql
select page_collect(relfilenode, reloid, pages)
```

relfilenode：需要解析的wal日志中的relfilenode

reloid：解析库中存在的表的OID，此命令将会将从wal中找到的page覆盖到reloid制定的表中

pages：是字符串类型，制定想要挽回的目标page。格式为'0,1,2,7'或者'all'。

具体使用方法可以从pc_base.sql测试用例文件中获取。

**此功能持续开发中，后续会添加基于基础备份的数据页挽回**

### 使用限制

1.将部分page恢复到其他表后，查询时可能会出现报错的情况。这是因为恢复后的page可能依赖其他page数据，而其依赖的page没有恢复到这个表中。

2.执行此命令后请立即备份，因为此命令对数据的操作不会记录在wal中。

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发现bug或者有好的建议可以通过邮箱（lchch1990@sina.cn）联系我。

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