技术实践丨PostgreSQL插件之pg_dirtyread "闪回查询"

PG粉有福了，下面介绍一种类似“闪回查询”插件 pg_dirtyread，可以读取未被vacuum的dead数据。

github主页：https://github.com/df7cb/pg_dirtyread

1.2 released：https://www.postgresql.org/message-id/20170923211004.uh27ncpjarkucrhd%40msg.credativ.de

一、我们一起看下官网的3个例子：

语法：

SELECT * FROM pg_dirtyread('tablename') AS t(col1 type1, col2 type2, ...);

样例1：删除找回

  CREATE EXTENSION pg_dirtyread;
  -- Create table and disable autovacuum
  CREATE TABLE foo (bar bigint, baz text);

  ALTER TABLE foo SET (
    autovacuum_enabled = false, toast.autovacuum_enabled = false
  );  --测试方便，先把自动vacuum关闭掉。

  INSERT INTO foo VALUES (1, 'Test'), (2, 'New Test');
  DELETE FROM foo WHERE bar = 1;

  SELECT * FROM pg_dirtyread('foo') as t(bar bigint, baz text);
   bar   │   baz
  ─────┼──────────
  1     │ Test
  2     │ New Test

可以看到，被删除的记录(1, 'Test')已经可以查询到。

样例2：列被drop的情况

 CREATE TABLE ab(a text, b text);
  INSERT INTO ab VALUES ('Hello', 'World');

  ALTER TABLE ab DROP COLUMN b;
  DELETE FROM ab;

  SELECT * FROM pg_dirtyread('ab') ab(a text, dropped_2 text);
     a   │ dropped_2
  ───────┼───────────
   Hello │ World

可以看到，虽然b列被drop掉了，但是仍然可以读取到数据。

如何指定列：这里使用dropped_N来访问第N列，从1开始计数。

局限：由于PG删除了原始列的元数据信息，因此需要在表列名中指定正确的类型，这样才能进行少量的完整性检查。包括类型长度、类型对齐、类型修饰符，并且采取的是按值传递。

样例3：系统列

SELECT * FROM pg_dirtyread('foo')
     AS t(tableoid oid, ctid tid, xmin xid, xmax xid, cmin cid, cmax cid, dead boolean,
           bar bigint, baz text);
   tableoid │ ctid  │ xmin │ xmax │ cmin │ cmax │ dead │ bar │        baz
  ──────────┼───────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────┼───────────────────
  41823 │ (0,1) │ 1484 │ 1485 │    0 │    0 │ t    │   1 │ Delete
  41823 │ (0,2) │ 1484 │    0 │    0 │    0 │ f    │   2 │ Insert
  41823 │ (0,3) │ 1484 │ 1486 │    0 │    0 │ t    │   3 │ Update
  41823 │ (0,4) │ 1484 │ 1488 │    0 │    0 │ f    │   4 │ Not deleted
  41823 │ (0,5) │ 1484 │ 1489 │    1 │    1 │ f    │   5 │ Not updated
  41823 │ (0,6) │ 1486 │    0 │    0 │    0 │ f    │   3 │ Updated
  41823 │ (0,7) │ 1489 │    0 │    1 │    1 │ t    │   5 │ Not quite updated
  41823 │ (0,8) │ 1490 │    0 │    2 │    2 │ t    │   6 │ Not inserted

可以看到，xmax和ctid可以被恢复了。 oid只在11以及更早的版本中才能被恢复。

二、支持的版本

10和11已经支持，2.0以后的版本已经支持12和13，社区还是很活跃。

三、实现分析

核心代码有2部分：

1、dirtyread_tupconvert.c 主要实现了dirtyread_convert_tuples_by_name，通过列名进行元组转换，处理列原信息被清理以及存在表继承的情况，关键部分是数组：attrMap[]，下标从1开始。

重点分析下dirtyread_do_convert_tuple

HeapTuple
dirtyread_do_convert_tuple(HeapTuple tuple, TupleConversionMap *map, TransactionId oldest_xmin)
{

    /*
     * Extract all the values of the old tuple, offsetting the arrays so that
     * invalues[0] is left NULL and invalues[1] is the first source attribute;
     * this exactly matches the numbering convention in attrMap.
     */
    heap_deform_tuple(tuple, map->indesc, invalues + 1, inisnull + 1); //+1是因为是从下标1开始，从旧的元组中把数据的值获取到

    /*
     * Transpose into proper fields of the new tuple. 这部分是重点，在这里完成转换
     */
    for (i = 0; i < outnatts; i++)
    {
        int         j = attrMap;

        if (j == DeadFakeAttributeNumber)
        //场景1：明确是dead，直接调用内核的函数HeapTupleIsSurelyDead即可，
        //定义在tqual.c中，其它场景可以使用HeapTupleSatisfiesVacuum、HeapTupleSatisfiesMVCC等等，这里明确是dead，所以使用HeapTupleIsSurelyDead
        {
            outvalues = HeapTupleIsSurelyDead(tuple
                    , oldest_xmin);
            outisnull = false;
        }
        else if (j < 0) //场景2：系统列，交给函数heap_getsysattr来处理。
            outvalues = heap_getsysattr(tuple, j, map->indesc, &outisnull);
        else
        {   //场景3：最常见的场景，直接获取即可。
            outvalues = invalues[j];
            outisnull = inisnull[j];
        }
    }

    return heap_form_tuple(map->outdesc, outvalues, outisnull); //重新包装为tuple格式
}

2、pg_dirtyread.c 面向客户的接口在这里实现。

重点分析下 Datum pg_dirtyread(PG_FUNCTION_ARGS)

第1部分

    if (SRF_IS_FIRSTCALL())，这部分比较套路化
    {
        superuser校验
        PG_GETARG_OID获取表的oid
        heap_open打开表
        get_call_result_type计算结果校验，不支持复合类型
        BlessTupleDesc(tupdesc) 拿到表结构
        usr_ctx->map = dirtyread_convert_tuples_by_name(usr_ctx->reltupdesc,
                        funcctx->tuple_desc, "Error converting tuple descriptors!");  //关键的一步，这里使用dirtyread_convert_tuples_by_name函数，。
        heap_beginscan(usr_ctx->rel, SnapshotAny...),开始启动表扫描，这里使用了SnapshotAny
     }

第2部分，不断的获取每一行，然后对每一行进行转换，直到扫描结束。

  if ((tuplein = heap_getnext(usr_ctx->scan, ForwardScanDirection)) != NULL)
    {
        if (usr_ctx->map != NULL)
        {
            tuplein = dirtyread_do_convert_tuple(tuplein, usr_ctx->map, usr_ctx->oldest_xmin);
            SRF_RETURN_NEXT(funcctx, HeapTupleGetDatum(tuplein));
        }
        else
            SRF_RETURN_NEXT(funcctx, heap_copy_tuple_as_datum(tuplein, usr_ctx->reltupdesc));
    }
    else
    {
        heap_endscan(usr_ctx->scan); //结束扫描
        heap_close(usr_ctx->rel, AccessShareLock); //关闭表
        SRF_RETURN_DONE(funcctx);
    }

整体上实现并不是很复杂，理解了这些后，就可以在此基础上增加自己的功能了。而PG的魅力就在于此--架构的开放性，可以让开发者迅速地开发自己的“小程序”出来。

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