三种回放模式及备机读

串行回放

• 按主机记录的顺序依次回放Xlog。
• 单个CN/DN实例串行回放备机读：

  备机读线程在首次打开relation时，会获取当前备机回放的最新Global Xmin作为自身snapshot xmin，并以此快照执行读操作。

  事务状态由csn committing、csn committed两条Xlog组成；当备机回放完csn committed日志后，该事务可见。

• Page clean up（VACUUM）日志冲突：

  当备机回放VACUUM日志时，若与备机snapshot中xmin较小的读事务冲突，此类读会话将在超过max_standby_streaming_delay阈值后被强制终止。

并行回放

利用现代CPU多核处理能力，针对回放日志流程中耗时最长的“回放日志流程”分配多个线程，将回放日志任务按照relation粒度分发到多个线程同时处理，显著提升并行度。并行回放日志分发模型如图2所示。

图2 并行回放日志分发模型

• 备机通过walreader顺序读取Xlog，根据relation id分发至不同redo worker线程并行处理。
• 事务提交的Xlog由独立的事务回放线程进行回放。
• 单个CN/DN实例上的并行回放备机读：

  查询与回放冲突的解决机制与串行回放模式一致。

• 由于并行回放采用文件级并行机制，某一时刻可能出现索引与表回放速度差异导致的两种异常场景：
  1. 索引回放比表快，索引Tuple指向的Heap Tuple尚未写入Heap。
  2. 索引回放比表慢，指向Heap的索引Tuple尚未写入索引。

  在情况1下，索引回放比表快，索引扫描相关操作符先访问索引，再访问表，会出现tid不存在或者页面不存在报错。

极致RTO回放

回放优化基于现代CPU多核处理能力，将回放流程拆解为多级流水线架构，包含独立的事务回放pipeline及多个数据回放pipeline，实现按页面粒度分发Xlog执行回放。极致RTO回放原理如图3所示。

图3 极致RTO回放原理

相较于并行回放模式，极致RTO回放通过进一步提升并行度并构建多级流水线架构，每条流水线由page manager将Xlog分发至多个page worker并行处理。

单节点CN/DN极致RTO备机读机制：

引入多版本读机制：当页面回放导致历史版本数据被覆盖时，日志系统将记录历史版本页面的base page；其余Xlog以LSN链形式持久化存储。读操作根据快照LSN判断应读取最新页面或历史版本页面。极致RTO备机读原理如图4所示。

图4 极致RTO备机读原理

读线程select backend1执行涉及多个页面的读操作时，在打开relation阶段会获取当前极致RTO快照（如快照125），提取该relation1的base page 100，回放LSN链上的Xlog直至达到读快照LSN阈值，随后依次获取relation2等其他数据页的base page并回放对应LSN链上的Xlog，最终整合所有页面数据完成历史版本读操作。

针对引发物理数据页删除的部分DDL操作，如VACUUM、DROP TABLE、TRUNCATE TABLE、DROP DATABASE，增加延迟删除机制，同时通过系统表MVCC机制与syscache的invalid msg机制协同实现系统表的多版本处理，有效解决查询与回放此类DDL操作的冲突。