PostgreSQL数据库xlog文件命名为何如此优美

我们会在postgresql数据库的数据目录下pg_xlog（新版本已经变为pg_wal）目录下看到下面这些文件：

如果第一次看到这些文件名可能觉得命名很奇怪，这么一串数字有什么含义呢，为什么要这样命名，这就要从lsn说起。

我们知道postgresql通过lsn标识redo（xlog）位置，通过lsn可以定位到xlog文件以及文件的偏移量，下面先看看lsn，通过pg_current_xlog_location()函数可以查到当前的lsn位置（高版本是pg_current_wal_lsn），如下所示

postgres=# select pg_current_xlog_location();
 pg_current_xlog_location
--------------------------
 5/285C6080
(1 row)

首先说下lsn的位数，因为lsn标识着xlog的位置，这个位置在数据库启动后就是在不断增加的，因为32bit最大的日志只能支撑4GB的日志，这肯定是不够用的，所以要考虑设计64位lsn，这就是现在的lsn格式，lsn由斜杠左边和右边各8位16进制数组成（斜杠左边0省略了），也就是左边32位，右边32位，加起来64位，能够支持4GB*4GB的日志，这样的lsn显然是用不完的。

再来说说xlog文件名，总共24位数，都是16进制，可以分为三部分，例如：00000001 00000005 00000028来说，第一部分代表时间线，时间线是备份恢复里的概念，每当执行一次pg_rewind会造成时间线偏离分叉，时间线加1；第二部分代表logid，第三部分代表logseg，这两部分其实就和lsn关联起来了。

我们可能发现，logseg的八位数只有后面两位有值，这是为什么呢？从上面这个公式上我们可以看出端倪，我们知道每个xlog是16M，lsn的低32位最大支持4GB的日志，4GB/16M=256，这也是logseg的最大值，变为16进制的话就是0x00-0xFF也就是xlog文件名的最后两位16进制数正好满足。所以xlog从00-FF共256个16M文件写满后，第二部分的logid字段加一，然后第三部分继续从00-FF写256个16M文件：0000000100000000->00000001000000FF->0000000200000000->00000002000000FF这样的模式写下去。

那么我们再来看看上面这个公式的巧妙之处，xlog的第二段logid是LSN减一除以16M*256，首先lsn-1是因为lsn不是从0开始的，他会跳过0从1开始。然后除以16M是除以logid，每个文件16M，再除256就是除以最后两位的256，所以除下来的商其实就是xlog的第几个文件，而第三部分除以256的余数就是具体这个xlog文件中的偏移量。

那么再来看看lsn的低32位，lsn的低32位除以16M的大小，16M等于2的24次方，285C6080除以2的24次方相当于向左移动6位，商就是logid，余数就是xlog的偏移量，也就是28是logseg，也就是第一个图中最后一个文件，当然老版本是xlog用时分配，新版本好像规则改成了xlog提前申请，会提前生成还未使用的xlog文件；而5C6080转换为10进制就是xlog中的位置，这个设计多么巧妙啊，直接将xlog文件名用成了哈希表，直接定位lsn在哪个xlog以及在xlog中的偏移位。

其实postgresql也为我们提供了函数能够直接计算lsn在xlog中的位置：

postgres=# select pg_xlogfile_name_offset('5/285C6080');
      pg_xlogfile_name_offset       
------------------------------------
 (000000010000000500000028,6054016)
(1 row)

上面的计算结果也证实了这一点，logid=5，logseg=28，偏移量6054016（5C6080转换为10进制的值）。