常用 PostgreSQL 预防数据丢失解决方案

PostgreSQL是一种特性非常齐全的自由软件的对象-关系型数据库管理系统（ORDBMS），是以加州大学计算机系开发的POSTGRES，4.2版本为基础的对象关系型数据库管理系统。POSTGRES的许多领先概念只是在比较迟的时候才出现在商业网站数据库中。PostgreSQL支持大部分的SQL标准并且提供了很多其他现代特性，如复杂查询、外键、触发器、视图、事务完整性、多版本并发控制等。同样，PostgreSQL也可以用许多方法扩展，例如通过增加新的数据类型、函数、操作符、聚集函数、索引方法、过程语言等。另外，因为许可证的灵活，任何人都可以以任何目的免费使用、修改和分发PostgreSQL。下面看下常用 PostgreSQL 预防数据丢失解决方案。

PostgreSQL 本身不具备数据闪回和数据误删除保护功能，但在不同场景下也有对应的解决方案。

本文由作者在 2021 PCC 大会的演讲主题《PostgreSQL 数据找回》整理而来，上一篇《盘点 | 常用 PG 数据恢复方案概览》介绍了 PostgreSQL 常见的数据恢复方案。本篇将介绍预防数据丢失方案的实现原理及使用示例。

预防数据丢失方案

前文提到数据丢失的主要操作为 DDL 和 DML 。

本篇主要介绍关于 DDL 和 DML 操作，如何预防数据丢失的方案。

DDL 操作

事件触发器

当事件以其定义的方式在数据库中相关的发生时，触发事件触发器。主要可预防以下四种 DDL 事件。

事件	说明
ddl_command_start	DDL 执行前执行
ddl_command_end	DDL 执行后执行，通过 pg_event_trigger_ddl_commands() 可以获取操作的对象
sql_drop	DDL 执行后执行，通过 pg_event_trigger_dropped_objects() 可以获取所有被删除的对象
table_rewrite	DDL 执行前执行，例如 ALTER TABLE、ALTER TYPE 等

当表被删除后，可以通过 ddl_command_start 事件组织删除操作。

CREATE OR REPLACE FUNCTION disable_drops()
    RETURNS event_trigger LANGUAGE plpgsql AS $$
BEGIN
     RAISE EXCEPTION 'drop table denied';
END
$$; -- 创建事件触发器函数
 
CREATE EVENT TRIGGER event_trigger_disable_drops
    ON ddl_command_start WHEN TAG in('drop table')
    EXECUTE PROCEDURE disable_drops(); -- 创建事件触发器，禁止drop table操作

事件触发器，无法修改 drop 的任何行为，因此只能拒绝，来确保数据不被删除，由其他拥有更高权限的数据库管理员删除。

test=# \dy
                                        事件触发器列表
            名称             |       Event       | 拥有者  | 使能 |     函数      |    标签    
-----------------------------+-------------------+---------+------+---------------+------------
 event_trigger_disable_drops | ddl_command_start | lzzhang | 启用 | disable_drops | DROP TABLE
(1 行记录)
 
test=# drop table lzzhang;
ERROR:  drop table denied
CONTEXT:  PL/pgSQL function disable_drops() line 3 at RAISE

删除表的操作由拥有更高级权限的数据库管理员操作。

BEGIN;
ALTER EVENT TRIGGER event_trigger_disable_drops DISABLE;
DROP TABLE lzzhang;
ALTER EVENT TRIGGER event_trigger_disable_drops ENABLE;
COMMIT;

回收站

DDL 会将文件从操作系统中完全删除，因此唯一的办法是将删除改为换一个"位置"，类似 Windows 中回收站。

pgtanshscan[1] 便是一种回收站工具，并且只能通过插件采用 hook 的方式来实现。

if (nodeTag(parsetree) == T_DropStmt)
{
                if (stmt->removeType == OBJECT_TABLE)
{
AlterObjectSchemaStmt *newstmt = makeNode(AlterObjectSchemaStmt);
newstmt->newschema = pstrdup(trashcan_nspname);

通过其代码示例可以看出， DROP TABLE 操作被转换成了 ALTER 操作。

由于 pgtrashcan 代码陈旧，已经有 8 年未更新，不适配新版本 PG。且仅支持移动功能，并不支持彻底清除功能。由此，pgtrashcan 做了很多优化。

支持新版本 PG 14/13/12
通过插件的 depend 功能，依赖 pg_cron
自动设置 pg_cron 将其回收站中超过 1 天的数据清除

DML 操作

通过参数 vacuum_defer_cleanup_age 来调整 Dead 元组在数据库中的量，以便恢复误操作的数据。接下来将根据流复制延迟恢复和备份恢复两种设计方案来具体介绍：

流复制延迟恢复

PostgreSQL 流复制时可以通过 recovery_min_apply_delay 设置相应的延迟时间。例如设置 5 小时，备库可以延迟应用最近 5 小时的日志，提供最多 5 小时的数据恢复窗口，延迟的应用日志的同时并不影响日志的接受，源库的日志仍然是实时的被延迟恢复节点接受。

找回数据的具体操作步骤如下:

暂停延迟恢复 pg_wal_replay_pause() ；
通过 pg_dump 或 copy 操作将其需要的数据找出来；
通过 psql、copy、pg_restore 等操作将数据导入源库中；
继续延迟 pg_wal_replay_resume() 。

备份恢复

从备份模式的角度来说，备份主要包括以下两种：

逻辑备份

不能进行实时备份，因此不太适用于数据找回，会丢失很多数据。

物理备份

物理备份拥有与源集群完全一致的数据，因此可以持续使用源集群的 WAL 日志，达到数据找回的目标，原理上也是延迟恢复。

物理备份与 PITR 结合，可恢复数据到任意时间点。可选用工具有很多，如下几种是常用的恢复工具。

pg_basebackup[2]
pg_probackup[3]
pgbackrest[4]
barman[5]
pg_rman[6]

总结

注意权限划分。危险操作或是 DDL 等影响大的操作，一定要由第二个数据库管理员操作。
提前做好数据找回和数据安全的方案规划。
流复制延迟恢复，同样需要设置 recovery_target_xid 、recovery_target_time 或recovery_target_lsn 来精准的定位到完整的数据集。
pg_waldump 是数据找回必备的一个功能。
如果方案是重型的，轻型的插件有时会是更好的选择。
若无任何准备，且不能安装任何插件，可第一时间将数据库关机！！！防止 Dead 元组被清理，拷贝整个集群，使用拷贝后的集群用 pg_resetwal 进行数据恢复。

参考引用

[1] ：pgtrashcan：https://github.com/petere/pgtrashcan

[2]：pg_basebackup：https://www.postgresql.org/docs/10/app-pgbasebackup.html

[3]：pg_probackup：https://github.com/postgrespro/pg_probackup

[4]：pgbackrest：https://github.com/pgbackrest/pgbackrest

[5]：barman：https://github.com/EnterpriseDB/barman

[6]：pg_rman：https://github.com/ossc-db/pg_rman

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