Fix possible recovery trouble if TRUNCATE overlaps a checkpoint.
authorRobert Haas <rhaas@postgresql.org>
Thu, 24 Mar 2022 18:32:06 +0000 (14:32 -0400)
committerRobert Haas <rhaas@postgresql.org>
Thu, 24 Mar 2022 18:52:28 +0000 (14:52 -0400)
If TRUNCATE causes some buffers to be invalidated and thus the
checkpoint does not flush them, TRUNCATE must also ensure that the
corresponding files are truncated on disk. Otherwise, a replay
from the checkpoint might find that the buffers exist but have
the wrong contents, which may cause replay to fail.

Report by Teja Mupparti. Patch by Kyotaro Horiguchi, per a design
suggestion from Heikki Linnakangas, with some changes to the
comments by me. Review of this and a prior patch that approached
the issue differently by Heikki Linnakangas, Andres Freund, Álvaro
Herrera, Masahiko Sawada, and Tom Lane.

Discussion: http://postgr.es/m/BYAPR06MB6373BF50B469CA393C614257ABF00@BYAPR06MB6373.namprd06.prod.outlook.com

src/backend/access/transam/multixact.c
src/backend/access/transam/twophase.c
src/backend/access/transam/xact.c
src/backend/access/transam/xlog.c
src/backend/access/transam/xloginsert.c
src/backend/catalog/storage.c
src/backend/storage/buffer/bufmgr.c
src/backend/storage/ipc/procarray.c
src/backend/storage/lmgr/proc.c
src/include/storage/proc.h
src/include/storage/procarray.h

index 6a70d49738022b1003105259086deeccc3eda50c..9f65c600d02d8b27d5e78a932cc972b6fe2ae959 100644 (file)
@@ -3088,8 +3088,8 @@ TruncateMultiXact(MultiXactId newOldestMulti, Oid newOldestMultiDB)
         * crash/basebackup, even though the state of the data directory would
         * require it.
         */
-       Assert(!MyProc->delayChkpt);
-       MyProc->delayChkpt = true;
+       Assert((MyProc->delayChkpt & DELAY_CHKPT_START) == 0);
+       MyProc->delayChkpt |= DELAY_CHKPT_START;
 
        /* WAL log truncation */
        WriteMTruncateXlogRec(newOldestMultiDB,
@@ -3115,7 +3115,7 @@ TruncateMultiXact(MultiXactId newOldestMulti, Oid newOldestMultiDB)
        /* Then offsets */
        PerformOffsetsTruncation(oldestMulti, newOldestMulti);
 
-       MyProc->delayChkpt = false;
+       MyProc->delayChkpt &= ~DELAY_CHKPT_START;
 
        END_CRIT_SECTION();
        LWLockRelease(MultiXactTruncationLock);
index 874c8ed1256cf3f0bbc8fe0e894f52c95f974b45..4dc8ccc12b9539ad42d4518bf5b248bd7882d116 100644 (file)
@@ -475,7 +475,7 @@ MarkAsPreparingGuts(GlobalTransaction gxact, TransactionId xid, const char *gid,
        }
        proc->xid = xid;
        Assert(proc->xmin == InvalidTransactionId);
-       proc->delayChkpt = false;
+       proc->delayChkpt = 0;
        proc->statusFlags = 0;
        proc->pid = 0;
        proc->databaseId = databaseid;
@@ -1164,7 +1164,8 @@ EndPrepare(GlobalTransaction gxact)
 
        START_CRIT_SECTION();
 
-       MyProc->delayChkpt = true;
+       Assert((MyProc->delayChkpt & DELAY_CHKPT_START) == 0);
+       MyProc->delayChkpt |= DELAY_CHKPT_START;
 
        XLogBeginInsert();
        for (record = records.head; record != NULL; record = record->next)
@@ -1207,7 +1208,7 @@ EndPrepare(GlobalTransaction gxact)
         * checkpoint starting after this will certainly see the gxact as a
         * candidate for fsyncing.
         */
-       MyProc->delayChkpt = false;
+       MyProc->delayChkpt &= ~DELAY_CHKPT_START;
 
        /*
         * Remember that we have this GlobalTransaction entry locked for us.  If
@@ -2266,7 +2267,8 @@ RecordTransactionCommitPrepared(TransactionId xid,
        START_CRIT_SECTION();
 
        /* See notes in RecordTransactionCommit */
-       MyProc->delayChkpt = true;
+       Assert((MyProc->delayChkpt & DELAY_CHKPT_START) == 0);
+       MyProc->delayChkpt |= DELAY_CHKPT_START;
 
        /*
         * Emit the XLOG commit record. Note that we mark 2PC commits as
@@ -2314,7 +2316,7 @@ RecordTransactionCommitPrepared(TransactionId xid,
        TransactionIdCommitTree(xid, nchildren, children);
 
        /* Checkpoint can proceed now */
-       MyProc->delayChkpt = false;
+       MyProc->delayChkpt &= ~DELAY_CHKPT_START;
 
        END_CRIT_SECTION();
 
index 8964ddf3ebf9b70b1fa6c79e6d8022b1392b7838..3596a7d734515853e043ca9a03bffef743ebfe45 100644 (file)
@@ -1387,8 +1387,9 @@ RecordTransactionCommit(void)
                 * This makes checkpoint's determination of which xacts are delayChkpt
                 * a bit fuzzy, but it doesn't matter.
                 */
+               Assert((MyProc->delayChkpt & DELAY_CHKPT_START) == 0);
                START_CRIT_SECTION();
-               MyProc->delayChkpt = true;
+               MyProc->delayChkpt |= DELAY_CHKPT_START;
 
                SetCurrentTransactionStopTimestamp();
 
@@ -1489,7 +1490,7 @@ RecordTransactionCommit(void)
         */
        if (markXidCommitted)
        {
-               MyProc->delayChkpt = false;
+               MyProc->delayChkpt &= ~DELAY_CHKPT_START;
                END_CRIT_SECTION();
        }
 
index 4ac3871c74f1195a5ec1e22b2e8a6c7971b2ee92..17a56152f178649ed535d7e66bbd5b2c70cb63c6 100644 (file)
@@ -6517,18 +6517,30 @@ CreateCheckPoint(int flags)
         * and we will correctly flush the update below.  So we cannot miss any
         * xacts we need to wait for.
         */
-       vxids = GetVirtualXIDsDelayingChkpt(&nvxids);
+       vxids = GetVirtualXIDsDelayingChkpt(&nvxids, DELAY_CHKPT_START);
        if (nvxids > 0)
        {
                do
                {
                        pg_usleep(10000L);      /* wait for 10 msec */
-               } while (HaveVirtualXIDsDelayingChkpt(vxids, nvxids));
+               } while (HaveVirtualXIDsDelayingChkpt(vxids, nvxids,
+                                                                                         DELAY_CHKPT_START));
        }
        pfree(vxids);
 
        CheckPointGuts(checkPoint.redo, flags);
 
+       vxids = GetVirtualXIDsDelayingChkpt(&nvxids, DELAY_CHKPT_COMPLETE);
+       if (nvxids > 0)
+       {
+               do
+               {
+                       pg_usleep(10000L);      /* wait for 10 msec */
+               } while (HaveVirtualXIDsDelayingChkpt(vxids, nvxids,
+                                                                                         DELAY_CHKPT_COMPLETE));
+       }
+       pfree(vxids);
+
        /*
         * Take a snapshot of running transactions and write this to WAL. This
         * allows us to reconstruct the state of running transactions during
index f4eb54b63c43fafe51f34e65f4e2a49b3f85c60f..462e23503e2e2cc647dfee8111f1ef912c6f1ba4 100644 (file)
@@ -1011,7 +1011,7 @@ XLogSaveBufferForHint(Buffer buffer, bool buffer_std)
        /*
         * Ensure no checkpoint can change our view of RedoRecPtr.
         */
-       Assert(MyProc->delayChkpt);
+       Assert((MyProc->delayChkpt & DELAY_CHKPT_START) != 0);
 
        /*
         * Update RedoRecPtr so that we can make the right decision
index 9b8075536a71425680364a0862fdb2cdbc50f7fd..ce5568ff0849c60974367dc64d47834e9f0a1b1b 100644 (file)
@@ -325,6 +325,22 @@ RelationTruncate(Relation rel, BlockNumber nblocks)
 
        RelationPreTruncate(rel);
 
+       /*
+        * Make sure that a concurrent checkpoint can't complete while truncation
+        * is in progress.
+        *
+        * The truncation operation might drop buffers that the checkpoint
+        * otherwise would have flushed. If it does, then it's essential that
+        * the files actually get truncated on disk before the checkpoint record
+        * is written. Otherwise, if reply begins from that checkpoint, the
+        * to-be-truncated blocks might still exist on disk but have older
+        * contents than expected, which can cause replay to fail. It's OK for
+        * the blocks to not exist on disk at all, but not for them to have the
+        * wrong contents.
+        */
+       Assert((MyProc->delayChkpt & DELAY_CHKPT_COMPLETE) == 0);
+       MyProc->delayChkpt |= DELAY_CHKPT_COMPLETE;
+
        /*
         * We WAL-log the truncation before actually truncating, which means
         * trouble if the truncation fails. If we then crash, the WAL replay
@@ -363,13 +379,24 @@ RelationTruncate(Relation rel, BlockNumber nblocks)
                        XLogFlush(lsn);
        }
 
-       /* Do the real work to truncate relation forks */
+       /*
+        * This will first remove any buffers from the buffer pool that should no
+        * longer exist after truncation is complete, and then truncate the
+        * corresponding files on disk.
+        */
        smgrtruncate(RelationGetSmgr(rel), forks, nforks, blocks);
 
+       /* We've done all the critical work, so checkpoints are OK now. */
+       MyProc->delayChkpt &= ~DELAY_CHKPT_COMPLETE;
+
        /*
         * Update upper-level FSM pages to account for the truncation. This is
         * important because the just-truncated pages were likely marked as
         * all-free, and would be preferentially selected.
+        *
+        * NB: There's no point in delaying checkpoints until this is done.
+        * Because the FSM is not WAL-logged, we have to be prepared for the
+        * possibility of corruption after a crash anyway.
         */
        if (need_fsm_vacuum)
                FreeSpaceMapVacuumRange(rel, nblocks, InvalidBlockNumber);
index f5459c68f89d82ee02344dc35a05f1178ab7a030..11005edc7359787e0aa19d141640a71a8aaa261f 100644 (file)
@@ -3911,7 +3911,9 @@ MarkBufferDirtyHint(Buffer buffer, bool buffer_std)
                         * essential that CreateCheckPoint waits for virtual transactions
                         * rather than full transactionids.
                         */
-                       MyProc->delayChkpt = delayChkpt = true;
+                       Assert((MyProc->delayChkpt & DELAY_CHKPT_START) == 0);
+                       MyProc->delayChkpt |= DELAY_CHKPT_START;
+                       delayChkpt = true;
                        lsn = XLogSaveBufferForHint(buffer, buffer_std);
                }
 
@@ -3944,7 +3946,7 @@ MarkBufferDirtyHint(Buffer buffer, bool buffer_std)
                UnlockBufHdr(bufHdr, buf_state);
 
                if (delayChkpt)
-                       MyProc->delayChkpt = false;
+                       MyProc->delayChkpt &= ~DELAY_CHKPT_START;
 
                if (dirtied)
                {
index 13d192ec2b4e35cd95d913dbd697a588630c55d1..735763cc2424171b173046b13dafa188a6dc9783 100644 (file)
@@ -698,7 +698,10 @@ ProcArrayEndTransaction(PGPROC *proc, TransactionId latestXid)
 
                proc->lxid = InvalidLocalTransactionId;
                proc->xmin = InvalidTransactionId;
-               proc->delayChkpt = false;       /* be sure this is cleared in abort */
+
+               /* be sure this is cleared in abort */
+               proc->delayChkpt = 0;
+
                proc->recoveryConflictPending = false;
 
                /* must be cleared with xid/xmin: */
@@ -737,7 +740,10 @@ ProcArrayEndTransactionInternal(PGPROC *proc, TransactionId latestXid)
        proc->xid = InvalidTransactionId;
        proc->lxid = InvalidLocalTransactionId;
        proc->xmin = InvalidTransactionId;
-       proc->delayChkpt = false;       /* be sure this is cleared in abort */
+
+       /* be sure this is cleared in abort */
+       proc->delayChkpt = 0;
+
        proc->recoveryConflictPending = false;
 
        /* must be cleared with xid/xmin: */
@@ -3053,7 +3059,8 @@ GetOldestSafeDecodingTransactionId(bool catalogOnly)
  * delaying checkpoint because they have critical actions in progress.
  *
  * Constructs an array of VXIDs of transactions that are currently in commit
- * critical sections, as shown by having delayChkpt set in their PGPROC.
+ * critical sections, as shown by having specified delayChkpt bits set in their
+ * PGPROC.
  *
  * Returns a palloc'd array that should be freed by the caller.
  * *nvxids is the number of valid entries.
@@ -3067,13 +3074,15 @@ GetOldestSafeDecodingTransactionId(bool catalogOnly)
  * for clearing of delayChkpt to propagate is unimportant for correctness.
  */
 VirtualTransactionId *
-GetVirtualXIDsDelayingChkpt(int *nvxids)
+GetVirtualXIDsDelayingChkpt(int *nvxids, int type)
 {
        VirtualTransactionId *vxids;
        ProcArrayStruct *arrayP = procArray;
        int                     count = 0;
        int                     index;
 
+       Assert(type != 0);
+
        /* allocate what's certainly enough result space */
        vxids = (VirtualTransactionId *)
                palloc(sizeof(VirtualTransactionId) * arrayP->maxProcs);
@@ -3085,7 +3094,7 @@ GetVirtualXIDsDelayingChkpt(int *nvxids)
                int                     pgprocno = arrayP->pgprocnos[index];
                PGPROC     *proc = &allProcs[pgprocno];
 
-               if (proc->delayChkpt)
+               if ((proc->delayChkpt & type) != 0)
                {
                        VirtualTransactionId vxid;
 
@@ -3111,12 +3120,14 @@ GetVirtualXIDsDelayingChkpt(int *nvxids)
  * those numbers should be small enough for it not to be a problem.
  */
 bool
-HaveVirtualXIDsDelayingChkpt(VirtualTransactionId *vxids, int nvxids)
+HaveVirtualXIDsDelayingChkpt(VirtualTransactionId *vxids, int nvxids, int type)
 {
        bool            result = false;
        ProcArrayStruct *arrayP = procArray;
        int                     index;
 
+       Assert(type != 0);
+
        LWLockAcquire(ProcArrayLock, LW_SHARED);
 
        for (index = 0; index < arrayP->numProcs; index++)
@@ -3127,7 +3138,8 @@ HaveVirtualXIDsDelayingChkpt(VirtualTransactionId *vxids, int nvxids)
 
                GET_VXID_FROM_PGPROC(vxid, *proc);
 
-               if (proc->delayChkpt && VirtualTransactionIdIsValid(vxid))
+               if ((proc->delayChkpt & type) != 0 &&
+                       VirtualTransactionIdIsValid(vxid))
                {
                        int                     i;
 
index 90283f8a9f5635a139790f95382b28ec01111044..df080cd3325c9c173f01aefef1608408b993c632 100644 (file)
@@ -393,7 +393,7 @@ InitProcess(void)
        MyProc->roleId = InvalidOid;
        MyProc->tempNamespaceId = InvalidOid;
        MyProc->isBackgroundWorker = IsBackgroundWorker;
-       MyProc->delayChkpt = false;
+       MyProc->delayChkpt = 0;
        MyProc->statusFlags = 0;
        /* NB -- autovac launcher intentionally does not set IS_AUTOVACUUM */
        if (IsAutoVacuumWorkerProcess())
@@ -578,7 +578,7 @@ InitAuxiliaryProcess(void)
        MyProc->roleId = InvalidOid;
        MyProc->tempNamespaceId = InvalidOid;
        MyProc->isBackgroundWorker = IsBackgroundWorker;
-       MyProc->delayChkpt = false;
+       MyProc->delayChkpt = 0;
        MyProc->statusFlags = 0;
        MyProc->lwWaiting = false;
        MyProc->lwWaitMode = 0;
index a58888f9e9077a37f8330842d991093c036ebde1..36ecf7d005822c95046f7e9bbbf798636d451731 100644 (file)
@@ -86,6 +86,41 @@ struct XidCache
  */
 #define INVALID_PGPROCNO               PG_INT32_MAX
 
+/*
+ * Flags for PGPROC.delayChkpt
+ *
+ * These flags can be used to delay the start or completion of a checkpoint
+ * for short periods. A flag is in effect if the corresponding bit is set in
+ * the PGPROC of any backend.
+ *
+ * For our purposes here, a checkpoint has three phases: (1) determine the
+ * location to which the redo pointer will be moved, (2) write all the
+ * data durably to disk, and (3) WAL-log the checkpoint.
+ *
+ * Setting DELAY_CHKPT_START prevents the system from moving from phase 1
+ * to phase 2. This is useful when we are performing a WAL-logged modification
+ * of data that will be flushed to disk in phase 2. By setting this flag
+ * before writing WAL and clearing it after we've both written WAL and
+ * performed the corresponding modification, we ensure that if the WAL record
+ * is inserted prior to the new redo point, the corresponding data changes will
+ * also be flushed to disk before the checkpoint can complete. (In the
+ * extremely common case where the data being modified is in shared buffers
+ * and we acquire an exclusive content lock on the relevant buffers before
+ * writing WAL, this mechanism is not needed, because phase 2 will block
+ * until we release the content lock and then flush the modified data to
+ * disk.)
+ *
+ * Setting DELAY_CHKPT_COMPLETE prevents the system from moving from phase 2
+ * to phase 3. This is useful if we are performing a WAL-logged operation that
+ * might invalidate buffers, such as relation truncation. In this case, we need
+ * to ensure that any buffers which were invalidated and thus not flushed by
+ * the checkpoint are actaully destroyed on disk. Replay can cope with a file
+ * or block that doesn't exist, but not with a block that has the wrong
+ * contents.
+ */
+#define DELAY_CHKPT_START              (1<<0)
+#define DELAY_CHKPT_COMPLETE   (1<<1)
+
 typedef enum
 {
        PROC_WAIT_STATUS_OK,
@@ -191,7 +226,7 @@ struct PGPROC
        pg_atomic_uint64 waitStart; /* time at which wait for lock acquisition
                                                                 * started */
 
-       bool            delayChkpt;             /* true if this proc delays checkpoint start */
+       int                     delayChkpt;             /* for DELAY_CHKPT_* flags */
 
        uint8           statusFlags;    /* this backend's status flags, see PROC_*
                                                                 * above. mirrored in
index e03692053ee4f1eaab67ac2e8060d6f67af4fd47..1b2cfac5ad0ad608dceda07c1d770e048f2d7307 100644 (file)
@@ -59,8 +59,9 @@ extern TransactionId GetOldestActiveTransactionId(void);
 extern TransactionId GetOldestSafeDecodingTransactionId(bool catalogOnly);
 extern void GetReplicationHorizons(TransactionId *slot_xmin, TransactionId *catalog_xmin);
 
-extern VirtualTransactionId *GetVirtualXIDsDelayingChkpt(int *nvxids);
-extern bool HaveVirtualXIDsDelayingChkpt(VirtualTransactionId *vxids, int nvxids);
+extern VirtualTransactionId *GetVirtualXIDsDelayingChkpt(int *nvxids, int type);
+extern bool HaveVirtualXIDsDelayingChkpt(VirtualTransactionId *vxids,
+                                                                                int nvxids, int type);
 
 extern PGPROC *BackendPidGetProc(int pid);
 extern PGPROC *BackendPidGetProcWithLock(int pid);