1.PG检查点的类型
Shutdown检查点:在PG实例shutdown时做的检查点
Recovery End检查点:在recovery 结束阶段做的检查点,类似于shutdown检查点,只不过在WAL恢复结束时发起。
Immediate检查点:不仅仅创建检查点,而且会马上做。这类请求一般在比较紧急的情况下,需要马上获取数据库一致状态的情况下。
Force检查点:即使没有xlog变更,也会做。请求这类检查点,往往只是想得到最近的checkpoint location而已。
上面几个检查点,会直接影响检查点的创建以及检查点的完成时机。
Wait检查点:检查点不会马上做,但会一直等待,直到检查点完成。
往往比较重要的一些操作,但不是非常紧急的,可以请求该类检查点。尤其是一些DDL操作,对数据一致性要求高于响应时间。
另外,还有一类检查点,这类检查只是作为logging的标识:
xlog检查点:由xlog的消耗引起,产生新xlog文件。
time检查点:由时间elapse引起。
flush检查点:当发起flush 所有pages时发起,包括那些不logging的表。
PG会根据目的以及不同时机,请求相应的检查点。
2.PG检查点的机理
checkpoint进程由postmaster负责创建。作为postmaster的子进程而存在,为几大重要的后台进程之一。
?从下图中,可知postmaster进程号为2694。checkpoint的进程号为2696,其父进程号为2694,即为postmaster。

checkpoint进程挂掉后,postmaster会杀掉所有backend进程,然后逐一恢复后台进程,有点类似于系统被初始化后。可见此进程对数据一致保护的重要性。
因为数据库系统要达到一个目的:即任何已经做过checkpoint的更改,不需要从WAL日志中恢复。这大大加快了数据库系统crash后的恢复速度。
在源码中,checkpoint相关的信息由一个结构体记录,放在共享内存段中:

它保存了当前checkpoint 的pid,检查点起始位置,检查点完成位置以及检查点类型等信息。另外也维护了一个检查点队列。一般的检查点请求只是创建一个检查点位置,并放到队列中,并不会马上做,检查点调度由另外逻辑来控制。
checkpoint的位点是跟xlog的位置强相关的,其实就是WAL日志的位点。
每当检查完成之时,就必须要求此检查点前的数据更改或者脏页被写入物理磁盘,并持久化。
做检查点时大致可以分为两个过程:
1).遍历所有BUFFER,将当前时刻的所有DIRTY的块状态改为CHECKPOINT_NEEDED,来表示需要将这些脏块写出到磁盘。
注意这一步,还是在内存中完成的,并不涉及到磁盘操作。
2).刷物理文件,从缓存中将脏块fsync到磁盘。
这一步涉及到磁盘操作。将标记为CHECKPOINT_NEEDED的block写出到磁盘。
3).Checkpoint 本身也会被记录到XLOG中
上面讲到的检查点结构体内容以及长度等信息,会被刷出到xlog中。
4).更新控制文件
更新控制文件中的检查点信息到当前位置. 下面粗体部分就是检查点相关内容:
[postgres@db1 ~]$ pg_controldata? /opt/pgdata
?pg_control version number:? ? ? ? ? ? 937? ?
?Catalog version number:? ? ? ? ? ? ? 201306121
?Database system identifier:? ? ? ? ? 6123041408807693241
?Database cluster state:? ? ? ? ? ? ? shut down? ? ? ? ?
?pg_control last modified:? ? ? ? ? ? Sun 17 May 2015 06:36:25 PM CST
Latest checkpoint location:? ? ? ? ? 1F/9B9B2E20? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
?Prior checkpoint location:? ? ? ? ? ? 1F/9B9B2DB8? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
?Latest checkpoint's REDO location:? ? 1F/9B9B2E20? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
?Latest checkpoint's REDO WAL file:? ? 000000010000001F0000009B? ? ?
?Latest checkpoint's TimeLineID:? ? ? 1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
?Latest checkpoint's PrevTimeLineID:? 1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
?Latest checkpoint's full_page_writes: on
?Latest checkpoint's NextXID:? ? ? ? ? 0/15331854
?Latest checkpoint's NextOID:? ? ? ? ? 91378
?Latest checkpoint's NextMultiXactId:? 1
?Latest checkpoint's NextMultiOffset:? 0
?Latest checkpoint's oldestXID:? ? ? ? 1799
?Latest checkpoint's oldestXID's DB:? 1
?Latest checkpoint's oldestActiveXID:? 0
?Latest checkpoint's oldestMultiXid:? 1
?Latest checkpoint's oldestMulti's DB: 1
?Time of latest checkpoint:? ? ? ? ? ? Sun 17 May 2015 06:36:25 PM CST
Fake LSN counter for unlogged rels:? 0/1
?Minimum recovery ending location:? ? 0/0
?Min recovery ending loc's timeline:? 0
?Backup start location:? ? ? ? ? ? ? ? 0/0
?Backup end location:? ? ? ? ? ? ? ? ? 0/0
?End-of-backup record required:? ? ? ? no
?Current wal_level setting:? ? ? ? ? ? minimal
?Current max_connections setting:? ? ? 100
?Current max_prepared_xacts setting:? 0
?Current max_locks_per_xact setting:? 64
?Maximum data alignment:? ? ? ? ? ? ? 8
?Database block size:? ? ? ? ? ? ? ? ? 8192
?Blocks per segment of large relation: 131072
?WAL block size:? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 8192
?Bytes per WAL segment:? ? ? ? ? ? ? ? 16777216
?Maximum length of identifiers:? ? ? ? 64
?Maximum columns in an index:? ? ? ? ? 32
?Maximum size of a TOAST chunk:? ? ? ? 1996
?Date/time type storage:? ? ? ? ? ? ? 64-bit integers
?Float4 argument passing:? ? ? ? ? ? ? by va