一、背景和痛点
1.1 数据块损坏背景
对于任何组织，数据都是非常宝贵的资产。因此，数据存储安全至关重要。但是当数据块的运行环境出现软硬件故障或系统bug时，导致数据从缓存写入数据块时存储失败。例如以下场景：在执行数据查询时，遇到"ERROR: invalid page in block 10 of relation ‘base/13593/11025587’" 或数据库备份报错“ERROR: invalid memory alloc request size 18446744073709551613”等典型的数据块损坏故障，当业务访问数据库读取此数据块时，访问将失败；如果数据块数据无法恢复时，将导致业务数据丢失，严重影响业务数据的安全。
1.2 数据库数据块恢复痛点
1.2.1 数据坏块特征
对于数据坏块，可以分为物理坏块和逻辑坏块。
- 物理坏块，是由于硬件I/O故障或操作系统故障而引起的数据块写入错误，数据库不能识别块：校验和是无效的，块包含的全是0或块头是损坏的。
- 逻辑坏块，数据块头信息被写坏，导致头信息与数据块内容不匹配。可见，导致数据库坏块的原因很多，例如主机硬件故障、存储硬件和软件故障、操作系统故障、数据库软件故障等，甚至应用软件压力过大都可能导致数据库出现坏块。
数据块的损坏的情形比较复杂，所以如何恢复，或者是能恢复到什么情形不能一概而论。最好的情况是丢失一个数据块里面的所有记录(也有可能只丢失某些记录，但是方法比较复杂)，最坏也有可能整个表数据丢失。
1.2.2 数据块恢复的流程
以下是常见的数据块损坏的恢复流程：
例如在Oracle数据库中，对于物理损坏的数据块，可以通过RMAN块介质恢复(block media recovery)功能来完成受损块的恢复，而不需要恢复整个数据库或所有文件来修复这些少量受损的数据块。但前提条件是你得有一个可用的RMAN备份存在，因此，无论何时备份就是一切。
其他常见的数据库对数据块损坏的恢复，前提也都是要建立在有效的备份基础之上。
二、KingbaseES auto_bmr简介
对于主备复制这种集群环境，当主库数据块出现物理坏块，怎样才能快速、高效的进行恢复呢？
对于用户来讲，希望主备复制这种架构能发挥其高可用的特性，提升数据块坏块的恢复效率。
主备流复制集群中，主数据库访问持久化用户表数据、索引时，从磁盘读取数据块至共享缓冲区，如果检测到坏块，自动从备节点获取坏块的副本，并修复坏块。
三、KingbaseES auto_bmr特点
3.1 auto_bmr处理流程
3.2 auto_bmr配置参数
auto_bmr.enable_auto_bmr：是否开启自动块修复功能，取值范围0/1，默认为1，支持reload。
auto_bmr.auto_bmr_req_timeout：块自动修复的超时时间，取值范围0至INT_MAX，默认为60s，0表示不限制，支持set。
auto_bmr.auto_bmr_sess_threshold：session级最大块修复数量，取值范围0至INT_MAX，默认为100，0表示不限制，支持set。
auto_bmr.auto_bmr_sys_threshold：系统级最大块修复数量，取值范围0至INT_MAX，默认为1024，0表示不限制，支持reload。
约束
只支持主库自动块修复，需将auto_bmr.enable_auto_bmr参数设置为1,并且需创建auto_bmr扩展插件。
如果checksum没有打开，只检测块的头部是否有效；checksum打开时，同时检查块的头部和块数据是否有效。
如果开启zero_damaged_pages，此参数会在块修复结束后生效。
四、KES auto_bmr实测
4.1 查看对auto_bmr extension的支持
test=# select name from pg_available_extensions
where name like '%bmr%';
name
----------
auto_bmr
(1 row)4.2 创建auto_bmr extension
test=# create extension auto_bmr;
CREATE EXTENSION4.3 查看auto_bmr的配置
test=# select name from pg_settings where name like '%bmr%';
name
----------------------------------
auto_bmr.auto_bmr_conninfo
auto_bmr.auto_bmr_max_sess
auto_bmr.auto_bmr_req_timeout
auto_bmr.auto_bmr_sess_threshold
auto_bmr.auto_bmr_sys_threshold
auto_bmr.enable_auto_bmr
(6 rows)
test=# show auto_bmr.enable_auto_bmr ;
auto_bmr.enable_auto_bmr
--------------------------
on
(1 row)
test=# show auto_bmr.auto_bmr_sess_threshold;
auto_bmr.auto_bmr_sess_threshold
----------------------------------
100
(1 row)
test=# show auto_bmr.auto_bmr_sys_threshold;
auto_bmr.auto_bmr_sys_threshold
---------------------------------
10244.4 模拟主库数据数据块故障
4.4.1 查看表存储信息
prod=# select oid, datname from pg_database where datname='prod';
oid | datname
-------+---------
32955 | prod
(1 row)
prod=# select relname,oid from pg_class where relname='t1';
relname | oid
---------+--------
t1 | 189163
(1 row)
prod=# select pg_relation_filepath('t1');
pg_relation_filepath
----------------------
base/32955/189163
(1 row)
prod=# select count(*) from t1;
count
-------
99999
(1 row)4.4.2 模拟表数据文件块故障
[kingbase@node101 data]$ ls -lh base/32955/189163
-rw------- 1 kingbase kingbase 4.3M Nov 10 11:59 base/32955/189163
# dd破坏数据文件
[kingbase@node101 data]$ dd if=/dev/zero
of=/data/kingbase/r6ha/data/base/32955/189163 bs=8192 seek=300 count=2 conv=notrunc
2+0 records in
2+0 records out
16384 bytes (16 kB) copied, 0.000143321 s, 114 MB/s
[kingbase@node101 data]$ ls -lh base/32955/189163
-rw------- 1 kingbase kingbase 4.3M Nov 15 15:11 base/32955/189163
```4.5 auto_bmr自动修复主库数据块故障
4.5.1 清理缓存（重启数据库服务）
[kingbase@node101 bin]$ ./sys_monitor.sh restart4.5.2 访问表数据执行自动修复
如下图所示，在执行表数据查询时，出现故障，并且在执行自动修复时，无法识别funcation。
创建auto_bmr的extension。
主库sys_log:
2022-11-15 15:16:50.855
CST,"system","prod",32388,"[local]",63733c0f.7e84,10,"SELECT",2022-11-15 15:13:19 CST,10/15,0,WARNING,01000,"page is invalid:
base/32955/189163, blockNum: 75",,,,,,,,,"kingbase_*&+_"
2022-11-15 15:16:50.863
CST,"system","prod",32388,"[local]",63733c0f.7e84,11,"SELECT",2022-11-15 15:13:19 CST,10/15,0,WARNING,01000,"repair invalid
page:base/32955/189163, blockNum: 75
successfully.",,,,,,,,,"kingbase_*&+_"4.5.3 验证表数据
主库：
prod=# select count(*) from t1;
count
-------
99999
(1 row)备库：
prod=# select count(*) from t1;
count
-------
99999
(1 row)
```---如上所示，备库在表文件故障的情况下，通过auto_bmr功能读取备库数据实现了块修复。
4.5.4 测试小结
结合实际的业务场景，在主备复制这种架构下，当主库出现物理坏块时，启用Auto_bmr功能后，可以快速的通过备库的数据块修复主库的物理坏块，解决数据坏块恢复的复杂性问题，并提升了业务数据的安全性。
结语
数据存储的安全，是数据库最基本的功能。保证用户业务数据的安全，是数据库最基本的需求之一。当出现数据存储故障时，快速恢复数据也是对数据库管理最基本的诉求。Auto_bmr通过主备复制的高可用架构，有效提升了集群架构中数据坏块恢复的效率，确保了用户业务数据的安全。
