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1. 简述postmaster.pid文件与pg_control文件间区别
我们曾在 postmaster.pid文件都存储了什么 和 详谈pg_control文件的作用 两文中对各自文件的内容以及内部原理做了比较详细的描述。但是，对这两个文件之间的差异，在该系列文章中还没有进进行讲解过，因此，本文将讲述它们间的区别，以及各自对整个PostgreSQL系统服务的影响和约束，同时重点剖析若运行中的PostgreSQL服务遇到postmaster.pid文件被删除或是文件内容被修改会发生声明？
首先可以肯定的是，这两个文件对于PostgreSQL数据库来说，都是至关重要的。但是它们之间还是有着很大的差异，即各自负责的功能不同，所谓各司其职。对于pg_control，它是PostgreSQL数据库的控制文件，是在第一次安装数据库（initdb）时候生成的，文件中存储的是当前数据库目录（PGDATA）的版本、初始化配置参数、系统唯一标识、CRC校验码等等，该文件是在initdb之后就一直存在的，PostgreSQL服务的启停不影响该文件的存在状态，也就是说这个文件只要该PGDATA数据蔟目录是有效的，那么就会一直存在。如果这个文件被删除，那么PostgreSQL数据库服务就永远起不来了。它保证了数据库的安全，同时通过读取该文件内容并进行逻辑校验，能保证不同版本的程序命令无法进行非法操作。
而postmaster.pid文件则不一样，它是随着PostgreSQL数据库服务的每次启动而创建，停止而被删除，也就是说，该文件的存在与否永远受到服务状态的影响。该文件的读取是在pg_control文件之后，而且该文件中存储的数据和系统的配置参数这些没有关系，它只记录当前启动的postmaster服务的进行PID、进程启动时间戳、数据蔟目录位置、socket套接字目录位置、共享内存key等信息，当PostgreSQL被停止后，该文件将立刻被删除，从而保证下一次的PostgreSQL服务能够正常启动。
pg_control是PostgreSQL服务能够启动的必要条件。
2. PostgreSQL服务的正常运行离不开postmaster.pid文件
当PostgreSQL服务正常启动之后，会在ServerLoop()函数中负责管理各后端辅助进程、后台进程以及和系统有关的控制文件pg_control、锁文件postmaster.pid，以及等待接收客户端的连接处理等等。该函数内部是死循环，只要PostgreSQL服务运行正常，则该函数将永远不会返回；若返回，则表明当前服务出现了异常情况，默认采取的措施是立刻停止当前的PostgreSQL服务。
在ServerLoop()函数中，会每隔1分钟去检测一次postmaster.pid文件的状态，以确认该文件没有被覆盖或是被删除。
#define SECS_PER_MINUTE 60
for( ; ; )
{
// . . . . . . 省略其余部分代码
if (now - last_lockfile_recheck_time >= 1 * SECS_PER_MINUTE)
{
if (!RecheckDataDirLockFile())
{
ereport(LOG,
(errmsg("performing immediate shutdown because data directory lock file is invalid")));
kill(MyProcPid, SIGQUIT);
}
last_lockfile_recheck_time = now;
}
//. . . . . . 省略其余部分代码
} 如果有，则立刻强制关闭服务。这样就避免了postmaster守护进程和子进程在它们的数据库消失之后仍然挂起的问题。如果在相同的地方创建(initdb)新的数据库集群，可能会导致该问题。同时还提供了一些保护，即防止数据库管理员（Database Administrator， DBA）不理智地去删除postmaster.pid文件并手动启动一个新的postmaster。
那么这里会有两种情况，第一种是直接删除postmaster.pid文件；第二种是修改该文件中的内容，但是文件依然存在。下面将分别详细进行讲解这两种情形下的PostgreSQL数据库服务的采取措施是什么。
2.1 postmaster.pid文件被删除
对应postmaster.pid文件的检测，主要由RecheckDataDirLockFile()函数负责处理。首先函数尝试打开该文件，若成功，则继续下面的流程判断处理；反之，若文件打开失败，则对open()函数返回的错误码进行判断， 若该错误码是ENOTDIR,则立刻停止该数据库服务。若为其他错误码，则继续下一次的检测逻辑。其部分代码如下：
bool
RecheckDataDirLockFile(void)
{
int fd;
int len;
long file_pid;
char buffer[BLCKSZ];
fd = open(DIRECTORY_LOCK_FILE, O_RDWR | PG_BINARY, 0);
if (fd < 0)
{
switch (errno)
{
case ENOENT:
case ENOTDIR:
/* disaster */
ereport(LOG,
(errcode_for_file_access(),
errmsg("could not open file \"%s\": %m",
DIRECTORY_LOCK_FILE)));
return false;
default:
/* non-fatal, at least for now */
ereport(LOG,
(errcode_for_file_access(),
errmsg("could not open file \"%s\": %m; continuing anyway",
DIRECTORY_LOCK_FILE)));
return true;
}
}
// . . . . . . 省略若干业务代码
} 附：ENOTDIR(open)
不是一个目录。给定的路径虽然存在，但不是一个目录。
其具体内部业务逻辑处理流程图如下所示：
结论：若运行中的PostgreSQL服务，当检测到postmaster.pid文件不存在时，则立刻停止服务。如下图所示：
2.2 postmaster.pid文件内容被修改
从2.1节中指导，若postmaster.pid文件被删除掉，则服务将在本次检测时候，立刻停止运行中的postmaster服务。 那么postmaster.pid文件不被删除，但是修改了其中的内容又会怎样呢？ 下面我们将继续分析这个问题。
这部分的业务代码如下所示：
bool
RecheckDataDirLockFile(void)
{
// . . . . . . 省略若干业务代码
len = read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);
pgstat_report_wait_end();
if (len < 0)
{
ereport(LOG,
(errcode_for_file_access(),
errmsg("could not read from file \"%s\": %m",
DIRECTORY_LOCK_FILE)));
close(fd);
return true; /* treat read failure as nonfatal */
}
buffer[len] = '\0';
close(fd);
file_pid = atol(buffer);
if (file_pid == getpid())
return true; /* all is well */
/* Trouble: someone's overwritten the lock file */
ereport(LOG,
(errmsg("lock file \"%s\" contains wrong PID: %ld instead of %ld",
DIRECTORY_LOCK_FILE, file_pid, (long) getpid())));
return false;
} 当文件成功打开之后，将返回一个指向当前内核中可用的最小文件描述符fd。然后从中读取一行数据，我们在 postmaster.pid文件都存储了什么 中介绍过，postmaster.pid文件中的第一行数据是当前运行的postmaster守护进程的PID。
因此通过判断该PID的值和getpid()函数获取的结果进行比对即可得知这个PostgreSQL服务是否正常。若正常，则getpid()和从postmaster.pid文件中获取的PID值相同，反之，则不相同。所以若该文件中，除第一行数据外，其余行数据被修改或是删除时，PostgreSQL服务仍然能够运行；反之若第一行数据被修改，那么服务也会立刻停止运行。其内部逻辑处理流程图如下所示：
当修改了第一行数据之后，PostgreSQL服务立刻停止并打印相关的日志信息。
3. 总结
本文比较详细地介绍了pg_control控制文件与postmaster.pid锁文件两者之间的区别，包括但不限于文件的生成时间、生命周期、规则以及文件大致中大致内容。同时对postmaster.pid锁文件的存在与否，以及文件中内容修改、怎么修改对PostgreSQL服务造成的不同影响进行了详细分析说明。通过文字、代码并结合流程图的方式，使文章阅读起来的效率事半功倍。
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