28.3. Журнал предзаписи (WAL)
Журнал предзаписи (WAL) — это стандартный метод обеспечения целостности данных. Детальное описание можно найти в большинстве книг (если не во всех) по обработке транзакций. Вкратце, основная идея WAL состоит в том, что изменения в файлах с данными (где находятся таблицы и индексы) должны записываться только после того, как эти изменения были занесены в журнал, т. е. после того как записи журнала, описывающие данные изменения, будут сохранены на постоянное устройство хранения. Если следовать этой процедуре, то записывать страницы данных на диск после подтверждения каждой транзакции нет необходимости, потому что мы знаем, что если случится сбой, то у нас будет возможность восстановить базу данных с помощью журнала: любые изменения, которые не были применены к страницам с данными, могут быть воссозданы из записей журнала. (Это называется восстановлением с воспроизведением, или REDO.)
Подсказка
Поскольку WAL восстанавливает содержимое файлов базы данных, журналируемая файловая система не является необходимой для надёжного хранения файлов с данными или файлов WAL. Фактически, журналирование может снизить производительность, особенно если журналирование заставляет сохранять данные файловой системы на диск. К счастью, такое сохранение при журналировании часто можно отключить с помощью параметров монтирования файловой системы, например, data=writeback для файловой системы ext3 в Linux. С другой стороны, с журналируемыми файловыми системами увеличивается скорость загрузки после сбоя.
Результатом использования WAL является значительное уменьшение количества запросов записи на диск, потому что для гарантии, что транзакция подтверждена, в записи на диск нуждается только файл журнала, а не каждый файл данных изменённый в результате транзакции. Файл журнала записывается последовательно и таким образом, затраты на синхронизацию журнала намного меньше, чем затраты на запись страниц с данными. Это особенно справедливо для серверов, которые обрабатывают много маленьких транзакций, изменяющих разные части хранилища данных. Таким образом, когда сервер обрабатывает множество мелких конкурентных транзакций, для подтверждения многих транзакций достаточно одного вызова fsync на файл журнала.
WAL также делает возможным поддержку резервного копирования «на ходу» и восстановления на определённый момент времени, как описывается в Разделе 24.3. С помощью архивирования данных WAL поддерживается возврат к любому моменту времени, который доступен в данных WAL: мы просто устанавливаем предыдущую физическую резервную копию базы данных и воспроизводим журнал WAL до нужного момента времени. Более того, физическая резервная копия не должна быть мгновенным снимком состояния баз данных — если она была сделана некоторое время назад, воспроизведение журнала WAL за этот период исправит все внутренние несоответствия.