WAL日志文件名称格式详解

PostgreSQL的WAL日志文件在pg_xlog目录下，一般情况下，每个文件为16M大小：


osdba-mac:~ osdba$ ls -l  $PGDATA/pg_xlog
total 262144
-rw-------  1 osdba  osdba  16777216 Oct  8 10:57 0000000100000000000000B6
-rw-------  1 osdba  osdba  16777216 Jun 17 22:12 0000000100000000000000B7
-rw-------  1 osdba  osdba  16777216 Jun 17 22:12 0000000100000000000000B8
-rw-------  1 osdba  osdba  16777216 Jun 17 22:12 0000000100000000000000B9
-rw-------  1 osdba  osdba  16777216 Jun 17 22:12 0000000100000000000000BA
-rw-------  1 osdba  osdba  16777216 Jun 17 22:12 0000000100000000000000BB
-rw-------  1 osdba  osdba  16777216 Jun 17 22:13 0000000100000000000000BC
-rw-------  1 osdba  osdba  16777216 Jul 23 19:01 0000000100000000000000BD
drwx------  2 osdba  osdba        68 Mar  9  2015 archive_status

文件名称为16进制的24个字符组成，每8个字符一组，每组的意义如下：


    00000001 00000000 000000BC
    -------- -------- --------
     时间线    LogId    LogSeg

时间线：英文为timeline，是以1开始的递增数字，如1,2,3...
LogId：32bit长的一个数字，是以0开始递增的数字，如0,1,2,3...
LogSeg：32bit长的一个数字，是以0开始递增的数字，如0,1,2,3...

然而需要注意的是，数据库刚建好时，LogSeg第一次是从1开始的数字，到达一个最大的数字后，会重头开始，但以后再从头开始时，不再从1开始，而是从0开始。为什么这样呢？下面我们会讲解到这个问题。

WAL日志的位置是一个无限长的位置，数据库一建立后，不断的开始写WAL日志，此位置就不断的增加，即使数据库重启后，此位置也不会重新开始，只会一直增加，所以这个位置值显然如果用32bit的一个数字是不够的，32bit最多表示4GB的日志，所以大家很容易可以想到用一个64bit的数字来表示这个WAL日志的位置，这当然就足够了(因为要写4G*4G的数据才会用完64bit的长度）。

这个WAL日志的位置称之为LSN，即Log Sequence Number。

看起来，LogId+LogSeg好象刚好组成一个64bit的LSN，是否是LogId是这个64bit的LSN中的高32bit字节，而LogSeg就是低32bit的字节呢？LogId确实是LSN的高32字节，但LogSeg却不是低32bit的字节，另我们可以观察到LogSeg的值是从00000000到000000FF后，就重新从00000000开始了，并不会出现00000100这样的数值，也就是LogSeg的8个字符中，前6个字符始终是0，这是为什么？

原来LogSeg是按文件递增，每增加一个文件，LogSeg就增加1，而每个WAL文件的大小是16M，LogSeg是LSN的低32bit的字节的值再除以16M的结果，这样4G/16M结果是256，所以LogSeg最大的值为256，即16进制的0xFF，这样就解释了LogSeg的前6字节都是零的原因。

另原本LSN起始位置可以从0开始，但为了表示一些无效的位置，LSN的起始值并不是从0开始，也不是从1开始，而是跳过了一个WAL文件大小，即16M的位置开始，这样第一次时LogSeg是从1开始的，而不是从0开始了。

我们知道了WAL日志文件名中的意义，但很多时候我们会发现在PostgreSQL中会用两个十六进制的数字中间用斜杠“/”分隔表示WAL日志位置，即表示LSN，如函数pg_current_xlog_location、pg_current_xlog_insert_locatione及pg_start_backup的返回结果，如下所示：


postgres=# select pg_current_xlog_location(), pg_current_xlog_insert_location();
 pg_current_xlog_location | pg_current_xlog_insert_location
--------------------------+---------------------------------
 0/12B00B48               | 0/12B00B48
(1 row)
  
postgres=# select pg_start_backup('osdba_backup201510082130');
 pg_start_backup
-----------------
 0/14000100
(1 row)

同时我们在主库上通过查询视图pg_stat_replication来看replication的状态时，一些字段也显示成这样的格式：


postgres=# select sent_location, write_location, flush_location, replay_location, sync_state from pg_stat_replication;
 sent_location | write_location | flush_location | replay_location | sync_state
---------------+----------------+----------------+-----------------+------------
 0/1177A9F0    | 0/1177A9F0     | 0/1177A320     | 0/11779818      | async
(1 row)

以上这些表示WAL日志位置的方法，就是用两个32bit的数字来表示LSN，前一个数字LSN的高32bit，而另一个数字则是LSN的低32bit。在PostgreSQL9.4之后，增加了一个专门的类型pg_lsn用于表示WAL日志的位置，在PostgreSQL9.4之前，则用字符串来表示这个位置。

象上面的例子中，函数pg_current_xlog_location返回0/12B00B48，如果当前timeline为1，那么当前的WAL日志文件名是什么呢？

logId就是“0/12B00B48”中的第一个数字，即0
logSeg就是“0/12B00B48”中的第二个数字除以16M的大小，即12B00B48除以16M，而16M相当于2的24次方，相当于十六进制数“12B00B48”右移6位，即“12B00B48”中的最高两位“12”
那么根据WAL文件的格式timeline+logId+logSeg，则相当于:“00000001”+“00000000”+“00000012”，即为：“000000010000000000000012”
写的位置是在文件“000000010000000000000012”中的偏移量是多少呢？实际上是在“0/12B00B48”中第二个数字“12B00B48”后六位“B00B48”，换算成十进制为“11537224”。

当然PostgreSQL已准备了函数pg_xlogfile_name_offset帮我们做以上的转换，如下所示：


postgres=# select pg_xlogfile_name_offset('0/12B00B48');
       pg_xlogfile_name_offset
-------------------------------------
 (000000010000000000000012,11537224)
(1 row)