Checkpoint

检查点

1. checkpoint进程

checkpoint进程的作用：

1. 为数据恢复做准备工作
2. 共享缓冲池上脏页的刷盘

1.1 数据库恢复时checkpoint流程

1. 当checkpoint进程启动时，会将REDO点存储在内存中，REDO点是上次检查点开始时刻XLOG记录的写入位置，也是数据库恢复的开始位置。
2. 该检查点相应的XLOG记录（即检查点记录）会被写入WAL缓冲区，该记录的数据部分是由CheckPoint结构体定义的，包含了一些变量，如步骤（1）中REDO点的位置。另外，写入检查点记录的位置，也按照字面意义叫作checkpoint。
3. 共享内存中的所有数据（例如，CLOG的内容）都会被刷入持久化存储中。
4. 共享缓冲池中的所有脏页都会被逐渐刷写到存储中。
5. 更新pg_control文件，该文件包含了一些基础信息，如上一次检查点的位置。

checkpoint进程会创建包含REDO点的检查点，并将检查点位置与其他信息存储到pg_control文件中。因此，PostgreSQL 能够通过从REDO点回放WAL数据来进行恢复（REDO点是从检查点中获取的）.

2. 触发checkpoint进程执行Checkpoint的情况

1. 达到自上一个检查点到参数checkpoint_timeout配置的时间间隔，默认的时间间隔为300s（5min）。
2. 在9.4及更低版本中，自上一次检查点以来消耗的 WAL 段文件超出了参数checkpoint_segments设置的数量（默认值为3）。
3. 在9.5及更高版本中，pg_xlog（10.0版本之后是pg_wal）中的WAL段文件总大小超过参数max_wal_size设置的值（默认值为1GB,64个段文件）。
4. PostgreSQL服务器以smart或fast模式关闭。
5. 当超级用户手动执行CHECKPOINT命令时，该进程也会启动。

3. 检查点的作用

所有的数据库几乎都有检查点机制，为什么需要检查点呢，有以下几个作用： 1. 定期保存修改过的数据块（保护劳动果实）。检查点发生时，检查点进程会把共享缓冲区中的脏块（被修改过的块）写入磁盘，永久保存，否则如果发生主机断电等故障，内存中的数据块就会去失，该检查点的发生频率由checkpoint_timeout控制，定期发生。 2. 做为实例恢复时起始位置，如果发生实例崩溃，那么下一次启动时则需要进行实恢复，数据库根据最近一次检查点的位置做为起始位置开始recovery 3. 做为介质恢复时起始位置，每次进行物理各份时都会发生一个检查点，用来判断将来进行恢复时的起始位置，因为各份时数据文件是有先后顺序，备份出来的数据文件是不一致的，将来恢复出来后需要应用归档日志把他们变成同步，开始各份的位置就是将来recovery的位置。

4. 检查点调整

1. 检查点发生的间隔时间决定了实例恢复需要的时长， checkpoint_timeout设置的值应该根据业务的需求设置，以实例崩时，下一次打开数据库时长的容忍度而设置。
2. 间隔时间短，则实例恢复需要的时间就短，可提高数据库的可用性，但是会增加IO操作，降低数据库状态性能，检查点发生时属于密集型O操作，会占用大量系统资源。
3. 间隔时间长，则实例恢复需要的时间就长，会降低数据库的可用性，但是会减少V/0操作，提高数据库状态性能

checkpoint completion_target数据库中一个至关重要的参数，主要与参数checkpoint_timeout配合使用，值越小意味着检查点要越快完成，要求写得要快。 控制每次检查点发生时io的吞吐量，值越高，则i/o占用的资源越少，数据库性能越好：值越低，则io占用的资源越多，影响数据库性能，但是提高检查点完成速度。

checkpoint_completion_target	checkpoint timeout （min）	每次检查点需要写入的数据(GB)	磁盘i/o速度/秒 （GB）	实际写入速度(MB)
0.5	5	100	1	670
0.9	5	100	·	380

实际数据写入速度=100/(0.9*5*60*1024)≈380M/s