在 Greg Sabino Mullane 編寫的最新 Postgres 補丁中，Postgres 對數據完整性機制進行了調整：從 Postgres 18 開始，數據校驗（data checksum）功能默認啓用。
這一變更在發佈説明中看起來只是一個相對較小的調整，但針對的是數據庫運行過程中較難察覺的風險之一—靜默數據損壞（silent data corruption），對系統可靠性具有實際意義。
本文對數據校驗的工作機制、默認行為的變化，以及升級過程中需要關注的問題進行簡要説明。
什麼是 data checksum
數據校驗（data checksum）是一種簡單但非常有效的技術，用於驗證存儲在磁盤上的數據頁完整性。該功能相當於為數據庫內每個 8KB 數據塊（即 “數據頁”）生成專屬的數字指紋。
其工作機制如下：
- 生成機制：當 Postgres 將數據頁（包含表與索引數據）寫入磁盤時，系統會對數據頁內容執行特定算法計算，生成一個簡短的衍生數值，即校驗值。
- 存儲方式：生成的校驗和會與數據一同存儲在數據頁頭部。
- 校驗流程：當 Postgres 從磁盤讀取該數據頁時，會立即基於讀取的內容重新計算校驗值，並與存儲的數值進行比對。
若兩次計算的數值不一致，則表明該數據頁自上次寫入後已發生篡改或損壞。這一校驗機制至關重要，原因在於數據損壞可能以靜默形式發生。一旦檢測到數值不匹配，PostgreSQL 會立即拋出錯誤，以此警示潛在的數據問題。此外，校驗和還是 pgBackRest 工具的核心組成部分，該工具藉助校驗和完成備份文件的完整性驗證。
什麼是 initdb，它為什麼重要
initdb 是 Postgres 中用於創建新的數據庫集羣的工具，用於初始化 Postgres 存放所有永久數據的數據目錄。執行 initdb 命令時，系統將完成以下操作：
- 創建數據目錄結構；
- 創建
template1、postgres等模板數據庫； - 填充初始系統目錄表；
- 創建服務器配置文件的初始版本；
- 啓用並開始記錄數據校驗值。
其調用形式通常如下：
/usr/local/pgsql/bin/initdb -D /usr/local/pgsql/data對於使用雲託管 Postgres 服務或使用 Postgres.app 等本地工具的用户而言，通常無需直接執行 initdb 命令，因其屬於一次性的管理員配置操作。
initdb 命令的新默認參數：–data-checksums
在以往的版本中，數據庫管理員需在執行 initdb 命令時手動添加 --data-checksums 參數，才能啓用數據校驗。如果忘記添加該參數，或並不瞭解這一特性，新建集羣將不會啓用內建的數據完整性校驗機制。
如今，initdb 命令的默認行為已變更為在每次初始化 PostgreSQL 時自動啓用數據校驗功能。
- 舊版命令（默認關閉數據校驗）：
initdb -D /data/pg14 - 新版默認命令（默認開啓數據校驗）：
initdb -D /data/pg18
此項變更符合 PostgreSQL 最佳實踐規範。所有新建數據庫集羣將自動具備數據損壞防禦能力，無需管理員執行額外操作。
–no-data-checksums 參數
在某些特定場景下，可能需要顯式關閉數據校驗值機制，此時可以使用新增的參數：
initdb --no-data-checksums -D /data/pg18數據校驗與 pg_upgrade
儘管新默認值的設定具備顯著優勢，但對於使用 pg_upgrade 工具執行大版本升級的場景，可能引發兼容性問題。
pg_upgrade 工具的工作原理是將舊版本數據目錄與新版本數據目錄建立關聯，其核心要求為新舊兩個數據庫集羣的校驗和配置必須保持一致，即同時開啓或同時關閉。
若待升級的舊版 PostgreSQL 集羣創建於該功能變更之前，其校驗功能大概率處於關閉狀態，此時執行 pg_upgrade 升級操作會因配置不匹配而失敗。
在緊急升級場景下，若需對未啓用校驗和的舊集羣執行升級，管理員可在初始化新集羣時添加 --no-data-checksums 參數，使新舊集羣的配置保持一致。
為現有 Postgres 數據庫啓用數據校驗
相比長期運行在未啓用數據校驗的狀態下，更合理的做法是在下一次升級前為數據庫補充這一機制。然而，目前並不存在無需停機即可完成該操作的方式。為已有數據庫啓用數據校驗需要停機並重啓實例，在數據庫規模較大的情況下，該過程可能較為緩慢。
Postgres 提供了 pg_checksums 工具用於完成這一操作，並且相關文檔已有較為完整的説明。
在對可用性要求較高的環境中，可以先在副本節點上啓用數據校驗值，再通過故障切換的方式完成遷移。
結語
數據校驗是 Postgres 中一項非常有價值的特性，並已成為新的默認配置。對於此前尚未啓用該機制的數據庫，應儘早規劃啓用方案，尤其是在自管理環境進行主版本升級時，需要提前考慮由此帶來的升級與兼容性影響。
原文鏈接：
https://www.crunchydata.com/blog/postgres-18-new-default-for-...
作者：Greg Sabino Mullane
