20 Занятие 20: Резервное копирование / Логическое резервирование
Эта страница извлечена из официального PDF в нативный Markdown. Текст слайдов, код и комментарии сохранены в порядке чтения; исходные PDF и HTML остаются эталоном макета. HTML source: dev1_20_backup_logical.html Archive: DEV1-handouts-16.zip Страниц PDF: 24
Page 1: Резервное копирование / Логическое резервирование
Авторские права
© Postgres Professional, 2017–2024 Авторы: Егор Рогов, Павел Лузанов, Илья Баштанов, Игорь Гнатюк Фото: Олег Бартунов (монастырь Пху и пик Бхрикути, Непал)
Использование материалов курса
Некоммерческое использование материалов курса (презентации, демонстрации) разрешается без ограничений. Коммерческое использование возможно только с письменного разрешения компании Postgres Professional. Запрещается внесение изменений в материалы курса.
Обратная связь
Отзывы, замечания и предложения направляйте по адресу: edu@postgrespro.ru
Отказ от ответственности
Компания Postgres Professional не несет никакой ответственности за любые повреждения и убытки, включая потерю дохода, нанесенные прямым или непрямым, специальным или случайным использованием материалов курса. Компания Postgres Professional не предоставляет каких-либо гарантий на материалы курса. Материалы курса предоставляются на основе принципа «как есть» и компания Postgres Professional не обязана предоставлять сопровождение, поддержку, обновления, расширения и изменения.
Page 2: Темы
- Логические и физические резервные копии
- Копирование и восстановление таблицы
- Копирование и восстановление базы данных
- Копирование и восстановление кластера
Page 3: Логическая копия
Команды SQL для создания объектов и наполнения данными
- можно сделать копию отдельного объекта или отдельной базы
- можно восстановиться на другой версии или архитектуре
- (не требуется двоичная совместимость)
- простота использования
- − невысокая скорость работы
- − восстановление только на момент создания резервной копии
Комментарии преподавателя
Логическая резервная копия — набор команд SQL, восстанавливающих кластер (или отдельную базу данных, или отдельную таблицу) с нуля: создаются необходимые объекты и наполняются данными.
Команды можно выполнить на другой версии СУБД (при наличии совместимости на уровне команд) или на другой платформе и архитектуре (не требуется двоичная совместимость).
В частности, логическую резервную копию можно использовать для долговременного хранения: ее можно будет восстановить и после обновления сервера на новую версию.
Создание логической резервной копии — относительно несложный процесс. Обычно он требует выполнения одной команды или запуска одной утилиты.
Однако при восстановлении большой базы команды могут выполняться очень долго. Восстановить систему из логической копии можно ровно на момент начала резервного копирования.
https://postgrespro.ru/docs/postgresql/16/backup-dump
Page 4: Физическая копия
Копия файловой системы кластера баз данных
- быстрее, чем логическое резервирование
- восстанавливается статистика
- − можно восстановиться только на совместимой системе
- − и на той же самой основной версии PostgreSQL
- − выборочная копия невозможна, копируется весь кластер
- Архив журнала предзаписи
- возможность восстановления на определенный момент времени
Комментарии преподавателя
Физическое резервирование подразумевает копирование всех файлов, относящихся к кластеру БД, то есть создание полной двоичной копии.
Копирование файлов работает быстрее, чем выгрузка SQL-команд при логическом резервировании; запустить сервер из созданной физической копии — дело нескольких минут, в отличие от восстановления из логической копии. Кроме того, нет необходимости заново собирать статистику — она также восстанавливается из копии.
Но есть и минусы. Из физической резервной копии можно восстановить систему только на совместимой платформе (та же ОС, та же разрядность, тот же порядок байтов в представлении чисел и т. п.) и только на той же основной версии PostgreSQL. Кроме того, невозможно сделать физическую копию отдельных баз данных кластера, выполняется копирование всего экземпляра целиком.
Как правило, создание физических резервных копий дополняют ведением архива файлов журнала предзаписи. Это позволяет восстанавливать систему не только на момент создания резервной копии, но и на произвольный момент времени.
https://postgrespro.ru/docs/postgresql/16/backup-file
https://postgrespro.ru/docs/postgresql/16/continuous-archiving
Физическое резервирование — обычный способ создания периодических резервных копий любой сколько-нибудь серьезной системы. Создание таких копий — ответственность администратора баз данных.
Page 5: Копия таблицы в SQL
{#source-figure-005 caption=“Source slide page 5: Копия таблицы в SQL”}
- файл в ФС сервера и доступен владельцу экземпляра PostgreSQL можно ограничить столбцы (или использовать произвольный запрос) при восстановлении строки добавляются к имеющимся в таблице
Комментарии преподавателя
Если требуется сохранить только содержимое одной таблицы, можно воспользоваться командой COPY.
Команда позволяет записать таблицу (или часть столбцов таблицы, или даже результат произвольного запроса) либо в файл, либо на консоль, либо отправить на вход какой-либо программе. При этом можно указать ряд параметров, таких как формат (текстовый, CSV или двоичный), разделитель полей, текстовое представление NULL и т. п.
Другой вариант команды, наоборот, считывает из файла или из консоли строки с полями и записывает их в таблицу. Таблица при этом не очищается, новые строки добавляются к уже существующим.
Команда COPY работает существенно быстрее, чем аналогичные команды INSERT — клиенту не нужно много раз обращаться к серверу, а серверу не нужно много раз анализировать команды.
Тонкость: при выполнении команды COPY FROM не применяются правила (rules), хотя ограничения целостности и триггеры выполняются.
https://postgrespro.ru/docs/postgresql/16/sql-copy
Page 6: Копия таблицы в psql
{#source-figure-006 caption=“Source slide page 6: Копия таблицы в psql”}
- файл в ФС клиента и доступен пользователю ОС, запустившему psql происходит пересылка данных между клиентом и сервером синтаксис и возможности аналогичны команде COPY
Комментарии преподавателя
В psql существует клиентский вариант команды COPY с аналогичным синтаксисом.
Указание имени файла в SQL-команде COPY соответствует файлу на сервере БД. У пользователя, под которым работает PostgreSQL (обычно postgres), должен быть доступ к этому файлу.
В клиентском же варианте команды файл располагается на клиенте, что позволяет сохранить локальную копию данных, даже не имея доступа к файловой системе сервера. Содержимое таблиц автоматически пересылается между клиентом и сервером.
https://postgrespro.ru/docs/postgresql/16/app-psql
Page 7: Команда COPY
Создадим базу данных и таблицу.
Вот что показывает команда COPY (выдаем на консоль, а не в файл):
Видно, как различаются в выводе пустые строки и неопределенные значения. Формат вывода настраивается достаточно гибко. Можно изменить разделитель, представление неопределенных значений, добавить строку с названиями столбцов и т.п. Например:
Обратите внимание, что символ-разделитель внутри строки был экранирован (символ для экранирования тоже настраивается). Вместо таблицы можно указать произвольный запрос.
Таким образом можно сохранить результат запроса, данные представления и т. п. Команда может работать и с форматом CSV, который поддерживается множеством программ.
Аналогично работает и ввод данных из файла или с консоли. При вводе с консоли требуется маркер конца файла — обратная косая черта с точкой. В обычном файле он не нужен. Все параметры при вводе должны совпадать с теми, что были указаны при выводе.
Page 8: Page 8
Если вводимые данные предваряются строкой-заголовком с именами столбцов, то возможно выполнение проверки на их соответствие столбцам принимающей таблицы.
При несовпадении получим ошибку:
Еще одна попытка добавить строку в таблицу:
Эта ошибка возникла из-за того, что успешно выполненная выше команда COPY не передвинула значение последовательности, обслуживающей столбец id. Исправим ситуацию:
Вот что загрузилось в таблицу (для наглядности настроим в psql вывод неопределенных значений):
Page 9: Копия базы данных
{#source-figure-009 caption=“Source slide page 9: Копия базы данных”}
- формат: команды SQL при выгрузке можно выбрать отдельные объекты базы данных новая база должна быть создана из шаблона template0 заранее должны быть созданы роли и табличные пространства после загрузки имеет смысл выполнить ANALYZE
Комментарии преподавателя
Для создания полноценной резервной копии базы данных используется утилита pg_dump.
Если не указать имя файла (-f, –file), то утилита выведет результат на консоль. А результатом является скрипт, предназначенный для psql, который содержит команды для создания необходимых объектов и наполнения их данными.
Дополнительными ключами утилиты можно ограничить набор объектов: выбрать указанные таблицы, или все объекты в указанных схемах (с учетом установленных расширений), или наложить другие фильтры.
Чтобы восстановить объекты из резервной копии, достаточно выполнить полученный скрипт в psql.
Следует иметь в виду, что базу данных для восстановления надо создавать из шаблона template0, так как все изменения, сделанные в template1, также попадут в резервную копию.
Кроме того, заранее должны быть созданы необходимые роли и табличные пространства. Поскольку эти объекты не относятся к конкретной БД, они не будут выгружены в резервную копию.
После восстановления базы имеет смысл выполнить команду ANALYZE: она соберет статистику, необходимую оптимизатору для планирования запросов.
https://postgrespro.ru/docs/postgresql/16/app-pgdump
Page 10: Формат custom
{#source-figure-010 caption=“Source slide page 10: Формат custom”}
- внутренний формат с оглавлением отдельные объекты базы данных можно выбрать на этапе восстановления возможна загрузка в несколько параллельных потоков
Комментарии преподавателя
Утилита pg_dump позволяет указать формат резервной копии. По умолчанию это plain — простые команды для psql.
Формат custom (-F c, –format=custom) – формат резервной копии, содержащий не только объекты, но и оглавление. Наличие оглавления позволяет выбирать объекты для восстановления не при создании копии, а непосредственно при восстановлении.
Файл формата custom по умолчанию сжат.
Для восстановления потребуется другая утилита — pg_restore. Она читает файл и преобразует его в команды psql. Если не указать явно имя базы данных (в ключе -d), то команды будут выведены на консоль. Если же база данных указана, утилита соединится с этой БД и выполнит команды без участия psql.
Чтобы восстановить только часть объектов, можно воспользоваться одним из двух подходов. Во-первых, можно ограничить объекты аналогично тому, как они ограничиваются в pg_dump. Вообще, утилита pg_restore понимает многие параметры из репертуара pg_dump.
Во-вторых, можно получить из оглавления список объектов, содержащихся в резервной копии (ключ –list). Затем этот список можно отредактировать вручную, удалив ненужное и передать измененный список на вход pg_restore (ключ –use-list).
https://postgrespro.ru/docs/postgresql/16/app-pgrestore.html
Page 11: Формат directory
{#source-figure-011 caption=“Source slide page 11: Формат directory”}
каталог с оглавлением и отдельными файлами на каждый объект базы отдельные объекты базы данных можно выбрать на этапе восстановления и выгрузка, и загрузка возможны в несколько параллельных потоков
Комментарии преподавателя
Еще один формат резервной копии — directory. В таком случае будет создан не один файл, а каталог, содержащий объекты и оглавление. По умолчанию файлы внутри каталога будут сжаты.
Преимущество перед форматом custom состоит в том, что такая резервная копия может создаваться параллельно в несколько потоков (количество указывается в ключе -j, –jobs).
Разумеется, несмотря на параллельное выполнение, копия будет содержать согласованные данные. Это обеспечивается общим снимком данных для всех параллельно работающих процессов.
https://postgrespro.ru/docs/postgresql/16/functions-admin.html#FUNCTION S-SNAPSHOT-SYNCHRONIZATION
Восстановление также возможно в несколько потоков (это работает и для формата custom).
В остальном возможности по работе с форматом directory не отличаются от ранее рассмотренных: поддерживаются те же ключи и подходы.
Page 12: Сравнение форматов
plain custom directory tar
- утилита для восстановления psql pg_restore
- сжатие zlib
- выборочное восстановление да да да
- параллельное резервирование да
- параллельное восстановление да да
Комментарии преподавателя
В приведенной таблице разные форматы сравниваются с точки зрения предоставляемых ими возможностей.
Отметим, что имеется и четвертый формат — tar. Он не рассматривался, так как не привносит ничего нового и не дает преимуществ перед другими форматами. Фактически он соответствует созданию tar-файла из каталога в формате directory, но не поддерживает сжатие и параллелизм.
Page 13: Утилита pg_dump
При запуске без дополнительных параметров утилита pg_dump выдает команды SQL, создающие все объекты в базе данных:
Page 14: Page 14
Команда \restrict запрещает выполнение других метакоманд psql (которые мог сгенерировать злоумышленник) до соответствующей ей команды \unrestrict. Видно, что pg_dump создал таблицу t, добавил автоматическую генерацию идентификатора, заполнил таблицу с помощью уже рассмотренной нами команды COPY, и наконец добавил ограничение целостности для первичного ключа. Ключ –column-inserts позволяет использовать команды INSERT, но загрузка будет работать существенно дольше. Рассмотрим некоторые полезные ключи. Могут пригодиться при восстановлении копии на системе с другим набором ролей: -O, –no-owner — не генерировать команды для установки владельца объектов; -x, –no-acl — не генерировать команды для установки привилегий. Полезны для выгрузки и загрузки данных частями: -s, –schema-only — выгрузить только определения объектов без данных; -a, –data-only — выгрузить только данные, без создания объектов. Удобны, если восстанавливать копию на системе, в которой уже есть данные (и наоборот, на чистой системе): -c, –clean — генерировать команды DROP для создаваемых объектов; -C, –create — генерировать команды создания БД и подключения к ней. Важный момент: в выгрузку попадают и изменения, сделанные в шаблонной БД template1. Поэтому восстанавливать резервную копию лучше на базе данных, созданной из template0. При использовании ключа –create это учитывается автоматически:
Команда для создания схемы public не формируется, но если права на схему или ее владелец были изменены, то соответствующие команды появятся в выводе pg_dump:
Существуют ключи для выбора объектов, которые должны попасть в резервную копию: -n, –schema — шаблон для имен схем; -t, –table — шаблон для имен таблиц. И наоборот, включить в копию все, кроме указанного: -N, –exclude-schema — шаблон для имен схем; -T, –exclude-table — шаблон для имен таблиц. Например, восстановим таблицу t в другой базе данных.
Page 15: Page 15
Подключимся к базе данных backup_logical_dev_2 и проверим:
Утилита pg\_dump — формат custom
Серьезное ограничение обычного формата (plain) состоит в том, что выбирать объекты нужно в момент выгрузки. Формат custom позволяет сначала сделать полную копию, а выбирать объекты уже при загрузке.
Для восстановления объектов из такой копии предназначена утилита pg_restore. Повторим восстановление таблицы t.
Формат резервной копии указывать не обязательно — утилита распознает его сама. Утилита pg_restore понимает те же ключи для фильтрации объектов, что и pg_dump, и даже больше: -I, –index — загрузить определенные индексы; -P, –function — загрузить определенные функции; -T, –trigger — загрузить определенные триггеры.
Еще один пример: восстановим целиком исходную базу данных backup_logical_dev_1.
Page 16: Page 16
В ключе -d мы указываем любую существующую базу данных; с ключом –create утилита сама создаст базу, указанную в архиве, и тут же переключится в нее.
Проверим:
Резервную копию в обычном (plain) формате при необходимости можно изменить в текстовом редакторе. Резервная копия формата custom хранится в двоичном виде, но и для нее доступны более широкие возможности фильтрации объектов, чем рассмотренные ключи. Утилита pg_restore может сформировать список объектов — оглавление резервной копии:
Такой список можно записать в файл, отредактировать и использовать его для восстановления с помощью ключа –use-list.
Утилита pg\_dump — формат directory
Формат directory интересен тем, что позволяет выгружать данные в несколько параллельных потоков. При этом гарантируется согласованность данных: все потоки будут использовать один и тот же снимок данных.
Заглянем внутрь каталога:
В нем находится файл оглавления и по одному файлу на каждый выгружаемый объект (у нас он всего один):
Page 17: Page 17
Восстановим базу backup_logical_dev_1 из резервной копии, используя два потока. Здесь мы добавляем ключ –clean, который генерирует команду удаления БД, поскольку backup_logical_dev_1 существует. И предварительно надо отключиться от backup_logical_dev_1:
Page 18: Копия кластера БД
{#source-figure-018 caption=“Source slide page 18: Копия кластера БД”}
- формат: команды SQL выгружает весь кластер, включая роли и табличные пространства пользователь должен иметь доступ ко всем объектам кластера не поддерживает параллельную выгрузку
Комментарии преподавателя
Чтобы создать резервную копию всего кластера, включая роли и табличные пространства, можно воспользоваться утилитой pg_dumpall.
Поскольку pg_dumpall требуется доступ ко всем объектам всех БД, запускать ее следует суперпользователю или пользователю, включенному в предустановленную роль pg_read_all_data. Утилита по очереди подключается к каждой БД кластера и выгружает информацию с помощью pg_dump. Кроме того, она сохраняет и данные, относящиеся к кластеру в целом.
Чтобы начать работу, утилите требуется подключиться хотя бы к какой-то базе данных. По умолчанию выбирается postgres или template1, но можно указать и другую.
Результатом работы pg_dumpall является скрипт для psql. Другие форматы не поддерживаются. Это означает, что pg_dumpall не поддерживает параллельную выгрузку данных, что может оказаться проблемой при больших объемах данных. В таком случае можно воспользоваться ключом –globals-only, чтобы выгрузить только роли и табличные пространства, а сами базы данных выгружать отдельно с помощью pg_dump в параллельном режиме.
https://postgrespro.ru/docs/postgresql/16/app-pg-dumpall
Page 19: Утилита pg_dumpall
Утилита pg_dump годится для выгрузки одной базы данных, но никогда не выгружает общие объекты кластера БД, такие, как роли и табличные пространства. Чтобы сделать полную копию кластера, нужна утилита pg_dumpall. Все рассматриваемые в этой теме утилиты не требуют каких-то отдельных привилегий, но у выполняющей их роли должны быть привилегии на чтение (создание) всех затронутых объектов. Утилитой pg_dump может, например, пользоваться владелец базы данных. Но поскольку для копирования кластера утилите pg_dumpall надо иметь доступ ко всем базам данных, будем использовать роль с атрибутом суперпользователя.
В копию кластера дополнительно попадают такие команды, как:
Восстановление выполняется с помощью psql — никакой другой формат не поддерживается. Команда для восстановления (мы не будем ее выполнять):
В процессе восстановления могут возникать ошибки из-за существующих объектов — обычно это нормально и не мешает процессу, хотя все сообщения стоит проанализировать.
Page 20: Итоги
Логическое резервирование позволяет сделать копию всего кластера, базы данных или отдельных объектов
- Хорошо подходит
- для данных небольшого объема
- для длительного хранения, за время которого меняется версия сервера
- для миграции на другую платформу
- Плохо подходит
- для восстановления после сбоя с минимальной потерей данных
Page 21: Практика
- Создайте резервную копию базы данных bookstore в формате custom; действуйте от лица сотрудника магазина.
- «Случайно» удалите все записи из таблицы authorship.
- Проверьте, что приложение перестало отображать названия
- книг на вкладках «Магазин», «Книги», «Каталог».
- Используйте резервную копию для восстановления
- потерянных данных в таблице.
- Проверьте, что нормальная работа книжного магазина
- восстановилась.
Комментарии преподавателя
- Включите пользователя в предопределенную роль pg_read_all_data. При восстановлении используйте ключ –data-only, чтобы избежать ошибки при попытке создания таблицы.
Page 22: 1. Восстановление потерянных данных
Включим пользователя employee в предопределенную роль pg_read_all_data и от его лица выполним создание резервной копии:
Удаляем строки:
Выполнить восстановление у employee не получится — у него нет прав записи в таблицу, поэтому это делает student:
Page 23: Практика+
- Команда psql \copy позволяет направить результат на вход произвольной программы. Воспользуйтесь этим, чтобы открыть результаты какого-нибудь запроса в электронной таблице LibreOffice Calc.
Комментарии преподавателя
- Команда должна перенаправить результат в файл, а затем запустить libreoffice, указав этот файл в качестве параметра. Файл должен быть записан в формате CSV.
Конечно, такой способ зависит от платформы и без модификации не будет работать, например, в Windows.
Page 24: 1. Открытие результата запроса в LibreOffice
Создаем таблицу.
Выгружаем содержимое таблицы в csv-файл:
Если вместо \copy использовать SQL-команду COPY, программа будет запущена на сервере СУБД, что, конечно, неправильно. Открываем /home/student/t.csv…