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> openGauss数据库集群初始化会创建数据目录，由环境变量 `$PGDATA` 标识。初始化完成后该目录会生成各类子目录与数据文件，`pg_xlog` 目录用于存放 **WAL（Write Ahead Logging，预写日志）**，也叫重做日志(redo)。

## 一、WAL 核心原理
WAL 是保障数据库数据完整性的标准机制：
> 修改数据文件前，必须先把变更记录写入WAL日志；**WAL日志持久化刷盘完成之后，才允许修改数据文件**。

事务提交时不需要立刻把变更数据全部刷入磁盘文件。当数据库宕机、内存数据丢失，可回放磁盘上的WAL日志重做变更，完成数据库故障恢复，所以WAL又被称为**redo重做日志**。视频讲解如下：

!video[【赵渝强老师】高斯数据库的WAL预写日志文件](https://cloud.tencent.com/developer/video/88042)

- 默认单个WAL日志文件大小：**16MB**，由参数 `wal_segment_size` 控制。

查看wal_segment_size参数：
```sql
openGauss=# show wal_segment_size;
 wal_segment_size 
------------------
 16MB
(1 row)
```

> 源码编译安装时修改单文件大小：
```bash
./configure --with-wal-segsize=target_value
```

## 二、WAL 日志文件存放与命名
默认WAL日志存放于 `$PGDATA/pg_xlog` 目录。

目录示例：
```bash
[postgres@opengauss pg_xlog]$ pwd
/home/postgres/training/gaussdb/data/single_node/pg_xlog
[postgres@opengauss pg_xlog]$ tree
.
├── 000000010000000000000001
├── 000000010000000000000002
├── 000000010000000000000003
├── 000000010000000000000004
├── 000000010000000000000005
├── 000000010000000000000006
├── 000000010000000000000007
├── 000000010000000000000008
├── 000000010000000000000009
├── 00000001000000000000000A
├── 00000001000000000000000B
├── 00000001000000000000000C
├── 00000001000000000000000D
└── archive_status
1 directory, 13 files
```

日志文件名解析：文件名一共24位十六进制字符，每8位一组：
```
00000001  00000000  00000001
 时间线    逻辑ID     物理ID
```

## 三、WAL日志切换
当单个WAL文件写满，会**自动切换生成新WAL文件**；也支持手动执行函数强制切换。实操示例：

1. 查询当前WAL目录下所有日志文件
```sql
openGauss=# select * from pg_ls_waldir();
           name           |   size   |      modification      
--------------------------+----------+------------------------
 000000010000000000000005 | 16777216 | 2024-10-06 21:37:44+08
 000000010000000000000002 | 16777216 | 2024-10-06 21:37:43+08
 000000010000000000000009 | 16777216 | 2024-10-06 21:37:46+08
 000000010000000000000004 | 16777216 | 2024-10-06 21:37:44+08
 000000010000000000000006 | 16777216 | 2024-10-06 21:37:45+08
 00000001000000000000000B | 16777216 | 2024-10-06 21:37:46+08
 00000001000000000000000D | 16777216 | 2024-10-06 21:37:46+08
 000000010000000000000007 | 16777216 | 2024-10-06 21:37:45+08
 00000001000000000000000A | 16777216 | 2024-10-06 21:37:46+08
 000000010000000000000008 | 16777216 | 2024-10-06 21:37:45+08
 00000001000000000000000C | 16777216 | 2024-10-06 21:37:46+08
 000000010000000000000003 | 16777216 | 2024-10-07 00:55:06+08
 000000010000000000000001 | 16777216 | 2024-10-06 13:28:06+08
(13 rows)
```

2. **手动切换WAL日志**
```sql
openGauss=# select pg_switch_xlog();
 pg_switch_xlog 
----------------
 0/3011AD0
(1 row)
```

执行完成后，会生成一条全新的WAL日志文件，再次查询`pg_ls_waldir()`可以看到目录变化。

## 四、WAL 带来的两大优势
1. **故障恢复保障数据安全**
数据库宕机时内存缓冲区的数据还没刷盘，磁盘上完整持久化的WAL日志可以回放重做事务变更，完成数据恢复，避免数据丢失。

2. **显著降低IO开销，提升性能**
事务提交时，仅刷写WAL日志，**不会直接刷新数据文件**。
- IO次数：WAL刷盘次数远少于直接刷数据文件；
- IO类型：WAL是**连续IO**，而刷数据文件属于随机IO，连续IO磁盘成本远低于随机IO。

> WAL同时保证事务持久性、数据完整性，还优化数据库读写性能。

## 五、wal_level 参数配置（postgresql.conf）
在postgresql.conf文件中关于WAL的配置参数最主要的是`wal_level`，下面展示该参数的默认值。

```ini
wal_level = hot_standby
```

下面的表格展示了wal_level参数的可选值。级别依次增高，记录的WAL信息也越多。

| 参数值 | 功能说明 |
|---|---|
| minimal | 仅保留崩溃恢复必需日志；建表、建索引、簇操作等部分操作日志可跳过，速度更快；**不支持归档恢复** |
| archive | 在minimal基础上增加归档所需要日志，支持WAL归档恢复 |
| hot_standby | **默认值**。增加备机只读查询所需日志；修改后需重启数据库；主库设置该级别，备机开启`hot_standby`参数，备库才可执行只读SQL；和archive级别性能差异很小 |
| logical | 开启逻辑复制，WAL输出逻辑复制需要的变更信息 |

## 六、WAL日志解析工具 pg_xlogdump
WAL文件是**二进制格式**，不能直接查看。openGauss提供`pg_xlogdump`工具，解析并打印WAL日志可读内容。

使用示例：
```bash
$ pwd
/home/postgres/training/gaussdb/data/single_node
$ pg_xlogdump pg_xlog/000000010000000000000001 
```

输出片段参考：
```
REDO @ 0/1000028; LSN 0/10000A8: prev 0/0; xid 0; term 0; len 88; total 122; crc 3203234698; desc: XLOG - checkpoint: redo 0/1000028; len 0; next_csn 0; recent_global_xmin 0; tli 1; fpw false; xid 4; oid 10000; multi 2; offset 0; oldest xid 3 in DB 1; oldest running xid 0; oldest xid with epoch having undo 0; shutdown at Sun Oct  6 13:27:49 2024; remove_seg 0/0
REDO @ 0/10000A8; LSN 0/10000D0: prev 0/1000028; xid 1; term 1; len 4; total 38; crc 2563411093; desc: XLOG - nextOid: 18192
......
```

---



openGauss数据库集群初始化会创建数据目录，由环境变量 $PGDATA 标识。初始化完成后该目录会生成各类子目录与数据文件，pg_xlog 目录用于存放 WAL（Write Ahead Logging，预写日志），也叫重做日志(redo)。

【赵渝强老师】高斯数据库（openGauss）的WAL预写日志

大数据学院院长

数据库

openGauss数据库WAL机制详解：预写日志保障数据安全与性能，默认存储于pg_xlog目录，单文件16MB。支持日志切换、故障恢复及wal_level参数配置，有效降低IO开销，提升数据库读写性能。

数据库集群

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