PostgreSQL数据库头胎——后台一等公民进程StartupDataBase 信号通知

PMSIGNAL_START_WALRECEIVER

从上一篇博客看到了这样的描述：postmaster守护进程的sigusr1_handler信号处理函数用于处理子进程发过来的信号。我们可以看到CheckPostmasterSignal(PMSIGNAL_START_WALRECEIVER)这个分支会检查到postmaster进程接收到启动WalReceiver的信号，说明启动进程希望我们启动 walreceiver 进程，如果可能，请立即开始，否则请记住稍后的请求。那这个信号在什么时候发送呢。

PMSIGNAL_START_WALRECEIVER信号发送
启动进程在第七步建立起XLOG读取设施（主要是初始化XLogReaderState结构体xlogreader）时，注册了XLogPageRead函数为XLogPageReadCB类型read_page成员。

typedef int (*XLogPageReadCB) (XLogReaderState *xlogreader, XLogRecPtr targetPagePtr, int reqLen, XLogRecPtr targetRecPtr, char *readBuf, TimeLineID *pageTLI);
static int  XLogPageRead(XLogReaderState *xlogreader, XLogRecPtr targetPagePtr, int reqLen, XLogRecPtr targetRecPtr, char *readBuf, TimeLineID *readTLI);

PMSIGNAL_START_WALRECEIVER信号发送流程函数调用堆栈如下所示：XLogPageRead -> WaitForWALToBecomeAvailable -> Request XLog Streaming
Request XLog Streaming函数用于请求 postmaster 启动 walreceiver。ecptr 指示流应该开始的位置， conninfo 是要使用的 libpq 连接字符串，而 slotname 是可选的要获取的复制槽的名称。

void RequestXLogStreaming(TimeLineID tli, XLogRecPtr recptr, const char *conninfo, const char *slotname){...latch = walrcv->latch;SpinLockRelease(&walrcv->mutex);if (launch) SendPostmasterSignal(PMSIGNAL_START_WALRECEIVER);else if (latch) SetLatch(latch);
}

WaitForWALToBecomeAvailable函数打开包含 WAL 位置“RecPtr”的 WAL 段。该段文件可以通过 restore_command 或通过流式传输记录的 walreceiver 获取，或者它可以已经存在于 pg_wal 中。检查 pg_wal 主要是为了崩溃恢复，但它也会在standby模式下被轮询，以防有人直接将新段复制到 pg_wal。但是，这没有记录或推荐。如果 ‘fetching_ckpt’ 为真，我们正在获取检查点记录，并且应该准备在此之后从 RedoStartLSN 开始读取 WAL。‘RecPtr’ 可能不指向我们感兴趣的记录的开头，它也可能指向页面或段标题。在这种情况下，‘tliRecPtr’ 是我们感兴趣的 WAL 记录的位置。它用于决定从哪个时间线流式传输请求的 WAL。如果记录不是立即可用的，那么如果我们不处于待机模式，该函数将返回 false。在待机模式下，等待它可用。当请求的记录可用时，该函数打开包含它的文件（如果尚未打开），并返回 true。当用户触发待机模式结束，并且没有更多可用的 WAL 时，返回 false。

static bool WaitForWALToBecomeAvailable(XLogRecPtr RecPtr, bool randAccess, bool fetching_ckpt, XLogRecPtr tliRecPtr){case XLOG_FROM_ARCHIVE:case XLOG_FROM_PG_WAL:...//如果设置了 primary_conninfo，则启动 walreceiver 以尝试流式传输丢失的 WAL。如果 fetching_ckpt 为真，则 RecPtr 指向初始检查点位置。 在这种情况下，我们使用 RedoStartLSN 作为流式传输的开始位置而不是 RecPtr，因此当我们稍后向后跳转以在 RedoStartLSN 处开始重做时，我们将已经流式传输日志。if (PrimaryConnInfo && strcmp(PrimaryConnInfo, "") != 0){...RequestXLogStreaming(tli, ptr, PrimaryConnInfo, PrimarySlotName);   ...
}

XLogPageRead函数将包含 RecPtr 的 XLOG 页面读入 readBuf（如果尚未读取）。如果页面读取成功，则返回读取的字节数，如果出现错误，则返回 -1。当错误发生时，它们会被报告，但前提是它们之前没有被报告过。

static int XLogPageRead(XLogReaderState *xlogreader, XLogRecPtr targetPagePtr, int reqLen, XLogRecPtr targetRecPtr, char *readBuf, TimeLineID *readTLI)...
retry: /* See if we need to retrieve more data */   if (readFile < 0 || (readSource == XLOG_FROM_STREAM && receivedUpto < targetPagePtr + reqLen)) {if (!WaitForWALToBecomeAvailable(targetPagePtr + reqLen, private->randAccess, private->fetching_ckpt, targetRecPtr)){if (readFile >= 0) close(readFile);readFile = -1; readLen = 0; readSource = 0;return -1;}}  ...
}

PMSIGNAL_RECOVERY_STARTED

在启动进程redo过程中，需要让 postmaster 知道我们现在已经开始重做redo xlog，这样它可以启动 checkpointer 来执行重新启动点restartpoints。我们不会在崩溃恢复期间打扰，因为重启点restartpoints只能在存档恢复期间执行。我们希望保持崩溃恢复流程简单一些，以避免在崩溃后恢复时引入可能影响您的错误。在此之后，启动进程不能再假设我们是除了 postmaster 之外的唯一进程！此外，fsync 请求随后将由检查指针处理，而不是在本地处理。

     if (ArchiveRecoveryRequested && IsUnderPostmaster) {PublishStartupProcessInformation();EnableSyncRequestForwarding();SendPostmasterSignal(PMSIGNAL_RECOVERY_STARTED);bgwriterLaunched = true;}

postmaster子sigusr1_handler函数中处理，RECOVERY_STARTED 和 BEGIN_HOT_STANDBY 信号在意外状态下会被忽略。如果启动进程快速启动，完成恢复，退出，我们可能会先处理启动进程的死亡。在这种情况下，我们不想回到恢复状态。

 if (CheckPostmasterSignal(PMSIGNAL_RECOVERY_STARTED) && pmState == PM_STARTUP && Shutdown == NoShutdown) {/* WAL redo has started. We're out of reinitialization. */FatalError = false;Assert(AbortStartTime == 0);/* Crank up the background tasks.  It doesn't matter if this fails, we'll just try again later. */CheckpointerPID = StartCheckpointer();BgWriterPID = StartBackgroundWriter();/* Start the archiver if we're responsible for (re-)archiving received files. */if (XLogArchivingAlways()) PgArchPID = pgarch_start();/* If we aren't planning to enter hot standby mode later, treat RECOVERY_STARTED as meaning we're out of startup, and report status accordingly. */if (!EnableHotStandby) {AddToDataDirLockFile(LOCK_FILE_LINE_PM_STATUS, PM_STATUS_STANDBY);
#ifdef USE_SYSTEMDsd_notify(0, "READY=1");
#endif}pmState = PM_RECOVERY;}

PMSIGNAL_BEGIN_HOT_STANDBY

ReadRecord函数有一处调用CheckRecoveryConsistency --> SendPostmasterSignal(PMSIGNAL_BEGIN_HOT_STANDBY)
StartupXLOG函数有两处调用CheckRecoveryConsistency --> SendPostmasterSignal(PMSIGNAL_BEGIN_HOT_STANDBY)

CheckRecoveryConsistency函数用于检查恢复是否已达到一致状态。当达到一致性并且我们有一个有效的起始备用快照时，告诉 postmaster 它可以开始接受只读连接。

 if (CheckPostmasterSignal(PMSIGNAL_BEGIN_HOT_STANDBY) && pmState == PM_RECOVERY && Shutdown == NoShutdown) {/* Likewise, start other special children as needed. */PgStatPID = pgstat_start();ereport(LOG,(errmsg("database system is ready to accept read only connections")));/* Report status */AddToDataDirLockFile(LOCK_FILE_LINE_PM_STATUS, PM_STATUS_READY);
#ifdef USE_SYSTEMDsd_notify(0, "READY=1");
#endifpmState = PM_HOT_STANDBY;connsAllowed = ALLOW_ALL_CONNS;        StartWorkerNeeded = true; /* Some workers may be scheduled to start now */}

PMSIGNAL_RECOVERY_STARTED和PMSIGNAL_BEGIN_HOT_STANDBY场景

如果是备机即data目录下有recovery.cnf文件，没有设置hot standby：startup进程向主进程发送PMSIGNAL_RECOVERY_STARTED信号；postmaster主进程接收到信号后，将pmState设置为PM_RECOVERY。

如果是备机即data目录下有recovery.cnf文件，且设置了hot standby，在实际恢复前到达一致性位置：startup进程向主进程发送PMSIGNAL_RECOVERY_STARTED信号，postmaster主进程调用信号处理函数sigusr1_handler，将pmState设置为PM_RECOVERY；CheckRecoveryConsistency函数进行一致性检查，向主进程发送PMSIGNAL_BEGIN_HOT_STANDBY信号（告诉 postmaster 它可以开始接受只读连接），主进程接收到信号后调用sigusr1_handler->AddToDataDirLockFile向postmaster.pid文件写入ready。

如果是备机即data目录下有recovery.conf文件，且设置了hot standby，在实际恢复前没有到达一致性位置：
1）startup进程向主进程发送PMSIGNAL_RECOVERY_STARTED信号，主进程调用信号处理函数sigusr1_handler，将pmState设置为PM_RECOVERY
2）每次读取下一个xlog前都会调用CheckRecoveryConsistency函数进行一致性检查：
2.1 进入一致性状态，starup进程向主进程发送PMSIGNAL_BEGIN_HOT_STANDBY信号，主进程接收到信号后调用sigusr1_handler->AddToDataDirLockFile向postmaster.pid文件写入ready
3）本地日志恢复完成，切换日志源时同样调用CheckRecoveryConsistency函数进行一致性检查
3.1 进入一致性状态，starup进程向主进程发送PMSIGNAL_BEGIN_HOT_STANDBY信号，主进程接收到信号后调用sigusr1_handler->AddToDataDirLockFile向postmaster.pid文件写入ready。

SIGCHLD

当startup进程恢复完成退出时，调用proc_exit函数向主进程发送SIGCHLD信号并退出（proc_exit(0);//exit函数向主进程发送SIGCHLD信号）。主进程接收到信号后，signal处理函数reaper调用AddToDataDirLockFile向postmaster.pid文件写入ready。

void proc_exit(int code) {   proc_exit_prepare(code); /* Clean up everything that must be cleaned up */exit(code);
}

参考自帅总文档PostgreSQL pg_ctl start超时分析