摘要： 本文将介绍备机重建各种办法的实现机制，并联合利用场景剖析，以及对新增参数的应用倡议，以期获得最佳利用成果。
本文分享自华为云社区《先码再看，一文介绍备机重建各种办法的实现机制》，原文作者：Victor_NK。
1 需要介绍
GaussDB(DWS) 的实例在运行过程中不免产生故障，引起实例谬误或无奈启动，此时就须要进行备机重建工作。备机重建性能次要目标是修复实例单点故障，此外，还可用于集群装置的初始化、集群扩容的元数据同步、节点故障后的温备替换等等场景。本文将介绍备机重建各种办法的实现机制，并联合利用场景剖析，以及对新增参数的应用倡议，以期获得最佳利用成果。
2 设计方案
2.1 性能分类
备机重建依照实现形式不同分为：全量重建和增量重建。
备机重建须要在待修复主机上运行 gs_ctl build 工具。在备机重建过程中，均须要和主 DN 建设连贯进行数据的交互拜访。在 gs_ctl 工具的命令行参数中通过–b=mode 参数，能够指定重建 DN 备机的模式。目前 mode 反对的取值包含以下四种：
1. full： 全量重建，通过获取主备之间全量镜像差别的形式从新同步 DN 主机的数据目录。
2. fullcleanup： 全量重建，通过全量镜像的形式从新同步 DN 主机的数据目录。与 full 模式区别为：同步前须要清理 DN 备机的数据目录，保留配置文件。主机将本人的数据目录除了配置文件外，全副发给备机。
3. incremental： 增量重建，通过解析 WAL 日志获取主备 DN 差别的数据进行增量修复备 DN。
4. auto(不指定 -b)： 先增量重建，增量重建失败后进行全量重建。
理论生产环境中，具体应用哪种形式，就须要看需要与利用场景所定。
2.2 利用场景
备机重建依照性能场景不同分为：DN Build DN、CN build CN、CN Build DN。各 Build 的利用场景的特点如下：
表 1 Build 的利用场景
抉择何种修复形式最优，须要了解该模式的工作原理，并依据利用场景正当地设置相干参数。
3 实现过程
3.1 fullcleanup mode: 基于推送形式
fullcleanup mode 是一种推送模式，在该模式下，由主机来控制数据流程（我给啥你接啥），在不关怀备机损坏水平和范畴的状况下，须要主机将本人的数据目录配置文件外的全副数据传送给备机，重建后启动备机。
其次要工作过程如图 1 所示：
图 1 fullcleanup build 工作过程
fullcleanup mode build 的特点很显著，备机将失去彻底重建。但毛病也很显著：主机须要 Copy 实例上全副的数据和 XLOG 日志文件，占用较高的网络传输带宽，对运行中的业务有肯定影响。备机没有对修复前数据进行原子化治理，过程中一旦失败将无奈复原到原备机。如果全量 Build 过程中因为偶发网络等起因故障失败，将半途而废，再次 Build 数据须要从头再来。
所以该形式是最激进的最初选项，是在其它重建形式均有效的时候的一种抉择。
3.2 full mode: 基于文件校验获取差别的拉取形式
full mode 是一种拉取模式，在该模式下，由备机来控制数据流程（我须要啥拿啥），仅须要补齐主备之间的差别数据。但前提是备机须要通晓本人与主机差别。full mode 是间接从文件比拟进行切入，主、备机能够同时多线程（并行、并发，晋升性能）在各自本地上对数据目录文件进行遍历，获知文件有无、大小、文件校验计算等信息；通过这些信息，一直对计算结果 File Map List 进行合并筛选，取得最小的差别文件汇合，缩小数据 / 文件的拷贝数量。备机既能够仅备份备机的差别文件作为备份集（满足可靠性），又能够仅拉取主机的差别文件来更新（晋升性能）；备机能够采纳多线程（并发，晋升性能）同时从主机拉取文件。
其次要工作过程如图 2 所示：
图 2 full build 工作过程
full mode build 的特点是充分利用备机已有的文件，缩小数据同步的数量，能够不便地进行备份和复原、和并行管制。但须要破费肯定工夫的本地 IO 和计算为代价。与 fullcleanup mode 相比拟在无资源瓶颈条件下通常速度更快（可取得数倍的晋升），可靠性上更平安，是全量 build 的首选。
3.3 incremental mode: 基于 Xlog 剖析获取差别的拉取形式
incremental mode 是另外一种拉取形式。实用于主备双主等因日志造成的不统一场景。增量重建是一种以主 DN 文件和备 DN 的 WAL 日志为基准，依照多退少补的准则对备 DN 文件和文件块进行修复。与全量重建相比拟，拷贝的粒度、数据量和 WAL 日志量都更少，代价更小。
其次要工作过程如图 3 所示：
图 3 incremental build 工作过程
incremental mode build 只实用于主备双主等因日志造成的不统一场景。备机数据文件损坏、数据目录失落等故障通过增量重建的形式无奈修复，此时可通过全量重建的形式从新修复备机。
4 思考总结
随着备机重建性能的性能晋升和可靠性的加强，build 新增了局部参数，在应用时候值得理解和留神。
4.1 -T THREAD-NUMBER
实用于拉取形式的 full 和 incremental 模式。其性能是在备机侧指定与主机连贯个数，用于多线程并发进行计算和与文件拉取。
通常状况下默认值为 4 已可取得较好的性能，在资源容许的状况下，倡议应用更高的线程数。但需注意的是增大线程数目能够晋升 Build 的性能，缩短其重建工夫，但相应的也减少了网络连接、CPU、和网络 IO 的耗费，在应用时候须要思考资源情况，适合设置。
4.2 -u
实用于反对原子化性能的 full 和 incremental 模式。其性能是 Build 过程中将不进行原子化复原和备份，适宜于空间有余或无需备份的须要场景中。
Incremental build 默认是原子化，过程中严格进行原子化复原和备份，过程中出错可复原，排除谬误后，可再次调用重入。因为 Full Build 的波及的数据文件量大，默认无原子化，但会尝试进行原子化复原，疏忽复原后果成败，仅在备机拉取主机上的文件占其总量 20% 内进行备份。在应用时最好明确指出须要或者不须要原子化性能。
4.3 -B –backupdir=DIR
实用于反对原子化性能的 full 和 incremental 模式。其性能是 Build 过程中将从指定的门路下进行备份集的复原和备份。适宜于强高牢靠需要场景，在 Build 胜利之前可放弃备份的原子化，防止原始备份失落。
须要留神的是，用户指定备份集门路的磁盘残余空间应大于 DN 实例数据目录大小。且备份门路下放弃空白或者是本节点的数据集，无关数据将会造成备份集生效，从新生成的备份集会让原始数据正本有失落的危险。除 pg_rewind_bak 门路外，用户指定备份集门路的应与备机实例工作门路隔离。
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