PG：checkpoint是什么

Checkpoint是PG中的核心概念。然而會有用戶對此比較陌生，不知道如何調優。本文解釋checkpoint及如何調優，希望對數據庫內核理解有所幫助。

PG如何寫數據

詳細討論checkpoint前，理解PG是如何write數據的非常重要，看下面的圖：

重要的假設是crash會發生在任何時間。為什么和這個相關？需要確認數據庫永遠不會被破壞。我們不能直接將數據寫入數據文件。為甚？假設要將“1234”寫入數據文件，如果在“12”后面崩潰，結果將是表中某個位置的一個元組被破壞，索引條目可能丟失等。我們必須不惜一切代價防止這種情況發生。

因此需要更加復雜的數據寫入方法。PG首先將數據寫入WAL，WAL就像一個包含二進制變化的順序磁帶。如果添加一行，WAL可能包含一條記錄，用于記錄數據文件哪些地方改動了，可能包含一組索引記錄改動的指令、可能需要寫入一個額外的頁等，僅包含一系列變化。

數據一旦寫入WAL，PG將會對共享緩存區中的數據頁進行更改，注意數據文件中仍沒有數據�，F在有了WAL條目及共享緩沖區的臟頁。如果一個讀取請求來了，可從緩存中找到，而不用到磁盤上讀取。

某個時刻，內存中的臟頁會由后臺寫入進程寫入磁盤。這里最重要的一點是，數據可能會被亂序寫入，這個是沒有問題的。如果用戶想讀取數據，PG先從共享緩沖區中獲取。因此臟頁的寫入順序與此無關。甚至可以晚一點寫入，以增加一次sync的量。

刪除WAL

WAL不能無限寫入，需要回收空間。這就是CHECKPOINT需要干的活之一。

Checkpoint的目的就是確保臟頁刷寫到磁盤，然后該臟頁對應的WAL及之前的WAL就可以刪除回收了。PG的方法啟動一個checkpoint進程，將bgwriter進程沒有刷寫的刷寫到磁盤。但是這個過程并沒有盡可能快的刷，我們需要使IO平穩，保證穩定的響應時間。

控制checkpoint平穩的參數為：

test＝＃ SHOW checkpoint＿completion＿target；checkpoint＿completion＿target－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－0．5（1 row）

到下個checkpoint開始前完成刷寫一半。真實情況下對于大多數負載0．7－0．9就可以了，但可以隨意設置。注意PG14中這個參數就會取消了，硬編碼值為0．9。下一個問題是：什么時候進行checkpoint呢？參數為：

test＝＃ SHOW checkpoint＿timeout；checkpoint＿timeout－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－5min（1 row）test＝＃ SHOW max＿wal＿size；max＿wal＿size－－－－－－－－－－－－－－1GB（1 row）

如果系統的負載比較低，在一段時間后進行checkpoint。默認值是5分鐘，但建議增加這個值以提高寫入性能。注意，請隨意修改這個值，僅會影響性能，不會以任何方式傷害數據庫，除了性能沒有數據會有風險。

max＿wal＿size有點棘手，這個是個軟限制，不是硬限制。因此WAL會超過這個值。這個值為了告訴PG可以堆積多少WAL，從而挑戰checkpoint�，F實中，提高這個值會消耗更多空間，但是會提高性能。

為啥不將max＿wal＿size設置成無限大呢？首先很明顯，這樣就需要更多空間。另外，一旦數據庫崩潰，PG就需要從上個checkpoint處開始回放，這樣回放的時間就非常長了。如果檢查點的距離增加，性能確實會提升，但是所做的和想要達到的效果有限，從某種意義上說，在這個問題上投入更多存儲空間不會改變任何事情。

后臺寫進程會將臟頁刷寫到磁盤，然而許多情況下，更多工作是由checkpoint進程本身完成，因此關注checkpoint比后臺寫進程有意義。

min＿wal＿size：神秘參數

min＿wal＿size 和max＿wal＿size有什么區別呢？如果PG空閑，會逐漸將WAL量減少到min＿wal＿size，這是個緩慢的過程，不是立即一蹴而就。假設本周內有高寫負載，但是在周末會空閑。禮拜五下午，WAL量會很多，但是周末，會漸漸減少。當到周一后，WAL量又會增加。

因此最后將min＿wal＿size的值設置的不要太小。