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06 September / Eric Chang / 筆記

# [筆記] 用zfs的snapshot 快照功能來做 postgresql 的備份還原 / Postgresql Backup Restore Using Zfs Snapshot
some articles about job,food,passion sisters

前面測試了用pgbarman / pgbackrest 來備份 postgresql

這次改從system file level 來下手

採用zfs 的快照來備份、還原postgresql 資料庫

### 建立測試資料庫、TABLE、snapshot

#### 資料庫現況

只有系統預設的DB，沒有其他多的東西

    postgres@hqdc034:~$ psql -c '\l'
                                      List of databases
       Name    |  Owner   | Encoding |   Collate   |    Ctype    |   Access privileges
    -----------+----------+----------+-------------+-------------+-----------------------
     postgres  | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |
     template0 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | =c/postgres          +
               |          |          |             |             | postgres=CTc/postgres
     template1 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | =c/postgres          +
               |          |          |             |             | postgres=CTc/postgres
    (3 rows)

    postgres@hqdc034:~$ du -sh /zp/database/10/main/
    232M	/zp/database/10/main/

#### 建立第一次的快照

    2019-09-06 09:03:46 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list -t snapshot
    no datasets available
    2019-09-06 09:03:53 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs snapshot zp/database@init_db_no_demo
    2019-09-06 09:04:09 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list -t snapshot
    NAME                          USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp/database@init_db_no_demo      0      -   231M  -
    2019-09-06 09:04:15 [changch@hqdc034 ~]$

#### 建立、倒回測試資料庫 demo

    postgres@hqdc034:~$ createdb demo
    postgres@hqdc034:~$ psql demo < /home/changch/Downloads/demo.sql
    SET
    SET
    略...

再檢查一次資料庫的狀況，看到 demo DB出現了，資料庫目錄也變大了

    postgres@hqdc034:~$ psql -c '\l'
                                      List of databases
       Name    |  Owner   | Encoding |   Collate   |    Ctype    |   Access privileges
    -----------+----------+----------+-------------+-------------+-----------------------
     demo      | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |
     postgres  | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 |
     template0 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | =c/postgres          +
               |          |          |             |             | postgres=CTc/postgres
     template1 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | =c/postgres          +
               |          |          |             |             | postgres=CTc/postgres
    (4 rows)

    postgres@hqdc034:~$ du -sh /zp/database/10/main/
    2.1G	/zp/database/10/main/
    postgres@hqdc034:~$

#### 建立第二次快照

這次的快照，將包含剛剛倒回的 demo DB，但是不包含等下才要建立的測試 table

    2019-09-06 09:16:01 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list -t snapshot
    NAME                               USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp/database@init_db_no_demo        250K      -   231M  -
    zp/database@demo_db_just_restore      0      -  2.08G  -
    2019-09-06 09:16:04 [changch@hqdc034 ~]$

#### 建立測試 table

    postgres@hqdc034:~$ psql -c 'create table test ( a int, b varchar(50) );'
    CREATE TABLE
    postgres@hqdc034:~$

#### 建立第三次快照

這次快照，只有建立 test table ，但是裡面沒有資料

    2019-09-06 09:18:34 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list -t snapshot
    NAME                                                USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp/database@init_db_no_demo                         250K      -   231M  -
    zp/database@demo_db_just_restore                    138K      -  2.08G  -
    zp/database@demo_db_create_test_table_but_no_data      0      -  2.08G  -
    2019-09-06 09:18:36 [changch@hqdc034 ~]$

#### 在test table 插入100萬筆資料

    postgres@hqdc034:~$ psql -c 'with aa as ( select * from generate_series (1,1000000) a ) insert into test select aa.a, md5(aa.a::varchar) from aa;'
    INSERT 0 1000000
    postgres@hqdc034:~$ psql -c 'select count(*) from test;'
      count
    ---------
     1000000
    (1 row)

    postgres@hqdc034:~$

#### 建立第四次快照

test table 內有 1000000 筆資料

    2019-09-06 09:18:36 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs snapshot zp/database@demo_db_test_table_with_1M_rows
    2019-09-06 09:21:08 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list -t snapshot
    NAME                                                USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp/database@init_db_no_demo                         250K      -   231M  -
    zp/database@demo_db_just_restore                    138K      -  2.08G  -
    zp/database@demo_db_create_test_table_but_no_data   116K      -  2.08G  -
    zp/database@demo_db_test_table_with_1M_rows            0      -  2.15G  -
    2019-09-06 09:21:09 [changch@hqdc034 ~]$

#### 再次插入 100萬筆資料

    postgres@hqdc034:~$ time psql -c 'with aa as ( select * from generate_series (1,1000000) a ) insert into test select aa.a, md5(aa.a::varchar) from aa;'
    INSERT 0 1000000

    real	0m4.276s
    user	0m0.020s
    sys	0m0.012s
    postgres@hqdc034:~$ psql -c 'select count(*) from test;'
      count
    ---------
     2000000
    (1 row)

    postgres@hqdc034:~$

#### 建立第五次快照

現在 test table 有 200萬筆資料了

    2019-09-06 09:21:09 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs snapshot zp/database@demo_db_test_table_with_2M_rows
    2019-09-06 09:22:29 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list -t snapshot
    NAME                                                USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp/database@init_db_no_demo                         250K      -   231M  -
    zp/database@demo_db_just_restore                    138K      -  2.08G  -
    zp/database@demo_db_create_test_table_but_no_data   116K      -  2.08G  -
    zp/database@demo_db_test_table_with_1M_rows         218K      -  2.15G  -
    zp/database@demo_db_test_table_with_2M_rows            0      -  2.23G  -
    2019-09-06 09:22:30 [changch@hqdc034 ~]$

#### 玩大點，直接湊滿1000萬筆資料好了

    postgres@hqdc034:~$ time psql -c 'with aa as ( select * from generate_series (1,8000000) a ) insert into test select aa.a, md5(aa.a::varchar) from aa;'
    INSERT 0 8000000

    real	0m32.172s
    user	0m0.024s
    sys	0m0.008s
    postgres@hqdc034:~$ psql -c 'select count(*) from test;'
      count
    ----------
     10000000
    (1 row)
    postgres@hqdc034:~$

#### 建立第六次快照

10M rows in test table

    2019-09-06 09:22:30 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs snapshot zp/database@demo_db_test_table_with_10M_rows
    2019-09-06 09:25:18 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list -t snapshot
    NAME                                                USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp/database@init_db_no_demo                         250K      -   231M  -
    zp/database@demo_db_just_restore                    138K      -  2.08G  -
    zp/database@demo_db_create_test_table_but_no_data   116K      -  2.08G  -
    zp/database@demo_db_test_table_with_1M_rows         218K      -  2.15G  -
    zp/database@demo_db_test_table_with_2M_rows         530K      -  2.23G  -
    zp/database@demo_db_test_table_with_10M_rows        163K      -  2.97G  -
    2019-09-06 09:25:21 [changch@hqdc034 ~]$

到1000萬筆資料為止，現在資料庫大小是這樣

    postgres@hqdc034:~$ du -sh /zp/database/10/main/
    3.0G	/zp/database/10/main/
    postgres@hqdc034:~$

### 還原測試

最後一次做快照的時候，demo DB 裡面有一千萬筆資料，現在來砍掉500萬筆

    postgres@hqdc034:~$ time psql -c 'delete from test where a > 5000000;'
    DELETE 3000000

    real	0m7.844s
    user	0m0.024s
    sys	0m0.004s

    postgres@hqdc034:~$ time psql -c 'select count(*) from test;'
      count
    ---------
     7000000
    (1 row)

    real	0m0.268s
    user	0m0.024s
    sys	0m0.004s
    postgres@hqdc034:~$

咦，怪怪的，為什麼只有砍掉300萬筆？ 好，這邊先不管，等等正好來驗證restore的狀況

假設剛剛這個刪除是錯誤的動作，我要回到1000萬資料的狀態，就可以用zfs rollback 來達成

#### 第一次還原

目標是還原到包含1000萬筆資料的狀態(現在是700萬筆)

    2019-09-06 09:25:21 [changch@hqdc034 ~]$ sudo service postgresql stop
     * Stopping PostgreSQL 10 database server      [ OK ]
    2019-09-06 10:14:12 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs rollback -r zp/database@demo_db_test_table_with_10M_rows
    2019-09-06 10:14:28 [changch@hqdc034 ~]$ sudo service postgresql start
     * Starting PostgreSQL 10 database server      [ OK ]
    2019-09-06 10:14:57 [changch@hqdc034 ~]$

檢查一下

    postgres@hqdc034:~$ time psql -c 'select count(*) from test;'
      count
    ----------
     10000000
    (1 row)

    real	0m5.019s
    user	0m0.040s
    sys	0m0.008s
    postgres@hqdc034:~$

沒錯，又回到1000萬筆資料的狀態了

要注意的是，如果回到更之前的狀態，在該狀態之後的快照將會被清除，除非你先做clone 比如我現在要回到 200萬筆的狀態，那1000萬筆資料的快照就會被刪除

    2019-09-06 10:17:32 [changch@hqdc034 ~]$ sudo service postgresql stop
     * Stopping PostgreSQL 10 database server         [ OK ]
    2019-09-06 10:18:50 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs rollback -r zp/database@demo_db_test_table_with_2M_rows
    2019-09-06 10:18:57 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list -t snapshot
    NAME                                                USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp/database@init_db_no_demo                         250K      -   231M  -
    zp/database@demo_db_just_restore                    138K      -  2.08G  -
    zp/database@demo_db_create_test_table_but_no_data   116K      -  2.08G  -
    zp/database@demo_db_test_table_with_1M_rows         218K      -  2.15G  -
    zp/database@demo_db_test_table_with_2M_rows            0      -  2.23G  -
    2019-09-06 10:19:04 [changch@hqdc034 ~]$ sudo service postgresql start
     * Starting PostgreSQL 10 database server        [ OK ]
    2019-09-06 10:19:17 [changch@hqdc034 ~]$

    postgres@hqdc034:~$ time psql -c 'select count(*) from test;'
      count
    ---------
     2000000
    (1 row)

    real	0m0.175s
    user	0m0.024s
    sys	0m0.008s
    postgres@hqdc034:~$

啊，我剛剛應該先clone的…. 沒關係，我們再做一次，新增800萬筆資料，湊齊1000萬筆，然後快照

    postgres@hqdc034:~$ time psql -c 'with aa as ( select * from generate_series (1,8000000) a ) insert into test select aa.a, md5(aa.a::varchar) from aa;'
    INSERT 0 8000000

    real	0m35.662s
    user	0m0.048s
    sys	0m0.004s
    postgres@hqdc034:~$ time psql -c 'select count(*) from test;'
      count
    ----------
     10000000
    (1 row)

    real	0m5.259s
    user	0m0.024s
    sys	0m0.008s
    postgres@hqdc034:~$

做快照

    2019-09-06 10:19:17 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs snapshot zp/database@demo_db_test_table_with_10M_rows
    2019-09-06 10:22:59 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list -t snapshot
    NAME                                                USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp/database@init_db_no_demo                         250K      -   231M  -
    zp/database@demo_db_just_restore                    138K      -  2.08G  -
    zp/database@demo_db_create_test_table_but_no_data   116K      -  2.08G  -
    zp/database@demo_db_test_table_with_1M_rows         218K      -  2.15G  -
    zp/database@demo_db_test_table_with_2M_rows        56.4M      -  2.23G  -
    zp/database@demo_db_test_table_with_10M_rows           0      -  1.81G  -
    2019-09-06 10:23:02 [changch@hqdc034 ~]$

接著來測試看看 clone snapshot，這是基本的說明

    Clones can only be created from a snapshot and a snapshot can not
    be deleted until you delete the clone that is based on this snapshot.
    To create a clone, use the zfs clone command.

clone 會做出一份跟clone來源一模一樣的資料，在快照模式下，資料是唯讀的，clone出來後，就可以做異動。但是不能刪除clone來源的快照，會提示錯誤。

    2019-09-06 10:28:31 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs clone zp/database@demo_db_test_table_with_10M_rows zp/database/clone_with_10M_rows
    2019-09-06 10:29:21 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list
    NAME                              USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp                               3.08G   231G    22K  /zp
    zp/database                      3.08G   231G  1.88G  /zp/database
    zp/database/clone_with_10M_rows      0   231G  1.81G  /zp/database/clone_with_10M_rows
    2019-09-06 10:29:26 [changch@hqdc034 ~]$

可以看到做了clone之後，多了一個 zfs dataset 試試看把資料庫路徑直接改到這個新做的dataset 看看能不能啟動資料庫 修改 /etc/postgresql/10/main/postgresql.conf，然後重起postgresql

    #data_directory = '/var/lib/postgresql/10/main'     # use data in another directory
    #data_directory = '/zp/database/10/main'
    data_directory = '/zp/database/clone_with_10M_rows/10/main'

啟動有比較久一點 而且好像沒成功啟動

    2019-09-06 10:32:27 [changch@hqdc034 ~]$ sudo service postgresql restart
     * Restarting PostgreSQL 10 database server       [ OK ]
    2019-09-06 10:33:37 [changch@hqdc034 ~]$
    2019-09-06 10:33:37 [changch@hqdc034 ~]$ sudo netstat -antlp |grep 5432

而且在 syslog & postgresql log 中看不到什麼異常，怪了！ 而且再啟動一次就好了？

再來測試一次看看

    2019-09-06 10:37:22 [changch@hqdc034 ~]$ sudo service postgresql stop
     * Stopping PostgreSQL 10 database server        [ OK ]
    2019-09-06 10:38:03 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list
    NAME                              USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp                               3.24G   231G    22K  /zp
    zp/database                      3.24G   231G  1.88G  /zp/database
    zp/database/clone_with_10M_rows   165M   231G  1.88G  /zp/database/clone_with_10M_rows
    2019-09-06 10:38:13 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs destroy zp/database/clone_with_10M_rows
    2019-09-06 10:38:21 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs clone zp/database@demo_db_test_table_with_10M_rows zp/database/clone_with_10M_rows
    2019-09-06 10:38:32 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list
    NAME                              USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp                               3.08G   231G    22K  /zp
    zp/database                      3.08G   231G  1.88G  /zp/database
    zp/database/clone_with_10M_rows      0   231G  1.81G  /zp/database/clone_with_10M_rows
    2019-09-06 10:38:35 [changch@hqdc034 ~]$ sudo service postgresql start^C
    2019-09-06 10:38:44 [changch@hqdc034 ~]$ sudo zfs list
    NAME                              USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
    zp                               3.08G   231G    22K  /zp
    zp/database                      3.08G   231G  1.88G  /zp/database
    zp/database/clone_with_10M_rows      0   231G  1.81G  /zp/database/clone_with_10M_rows
    2019-09-06 10:38:45 [changch@hqdc034 ~]$ sudo service postgresql start
     * Starting PostgreSQL 10 database server               [ OK ]
    2019-09-06 10:39:04 [changch@hqdc034 ~]$ netstat -antlp |grep 5432
    (Not all processes could be identified, non-owned process info
     will not be shown, you would have to be root to see it all.)
    tcp        0      0 0.0.0.0:5432            0.0.0.0:*               LISTEN      -
    tcp6       0      0 :::5432                 :::*                    LISTEN      -
    2019-09-06 10:39:13 [changch@hqdc034 ~]$

這次就沒問題？看來是我第一次下指令的時候，不該用sudo netstat -antlp 去檢查？ anyway ，回到psql 來看看內容

    postgres@hqdc034:~$ time psql -c 'select count(*) from test;'
      count
    ----------
     10000000
    (1 row)

    real	0m4.716s
    user	0m0.028s
    sys	0m0.004s
    postgres@hqdc034:~$

Good ，clone 出來的果然是1000萬筆資料時的狀態

這次測試就先到此為止，後面再來測試zfs的 replication and send/recv

Categories 筆記

Tags postgresql zfs backup restore

Written by:Eric Chang

塵世裡一個迷途小書僮

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