Vadim Yatsenko：在PGDay Israel 2026上的演讲：持久性、一致性与性能
内容提要
在PGDay Israel 2026上，Alexey Kopytov介绍了阿里云PolarDB从开源项目走向生产就绪的实践。PolarDB采用存算分离架构，读写节点共享同一存储，新增只读副本无需复制数据，故障切换无需重新同步。文章围绕五个主题展开：DataMax专用WAL日志存储节点、基于LSN的读己之写一致性、零拷贝I/O、Disk-Paxos读写租约防脑裂，以及CSN无锁快照。其核心原则是绝不因吞吐量牺牲正确性。
延伸解读
存算分离如何改变扩展与故障切换
传统 PostgreSQL 集群中，每个只读副本都保存完整数据并重放整个 WAL 流，因此扩展读能力和故障切换都要付出数据复制与重同步的代价。PolarDB 让读写节点共享同一存储，新增只读副本无需复制数据，故障切换也无需重新同步。这意味着扩展读副本和切换主节点时，不再受制于数据拷贝时间，但前提是共享存储本身可靠且一致。
五个主题背后的设计取舍
文章将 PolarDB 的实践拆为五个主题：DataMax 专用 WAL 存储节点、基于 LSN 的读己之写一致性、零拷贝 I/O、Disk-Paxos 读写租约防脑裂，以及 CSN 无锁快照。它们分别对应持久性、一致性、性能、共享存储 fencing 和快照加锁问题。核心原则是绝不因吞吐量牺牲正确性，因此这些优化并非孤立性能技巧，而是围绕正确性前提展开。
读己之写为何需要等待机制
复制延迟会破坏读己之写：客户端写入后立即读副本，可能读到旧数据。PolarDB 在代理层采用基于 LSN 的等待，让副本只有在重放到足够位置后才响应读请求。这实际上把一致性问题转化为可控的等待问题，用短暂延迟换取读请求不返回过期结果。读者应关注这种等待对延迟的影响，以及它依赖 LSN 推进的准确性。
共享存储下的防脑裂与快照优化
共享存储架构必须确保同一时刻只有一个写入者。PolarDB 使用写入共享磁盘的 Disk-Paxos 读写租约，每秒续约，并由 watchdog 执行 fencing 来防止脑裂。同时，CSN 无锁快照用少量原子计数器替代 ProcArrayLock 下的 ProcArray 遍历，降低快照获取开销。这两项分别处理写入安全与读快照性能，但都依赖底层机制正确运行，不能仅凭吞吐提升判断其可靠性。
Q&A
PolarDB 的存算分离架构相比传统 PostgreSQL 集群有什么优势？
传统 PostgreSQL 集群中，每个只读副本都保留完整数据副本并重放整个 WAL 流，扩展读和故障切换都要付出这个代价。PolarDB 将计算与存储分离，一个写节点和多个读节点共享同一存储，因此新增只读副本无需复制数据，故障切换也无需重新同步数据。
PolarDB 如何保证读写一致性中的“读己之写”？
PolarDB 在代理层实现基于 LSN 的等待机制：当客户端写入后发起读请求时，代理会等待只读副本重放 WAL 到足够新的 LSN，确保副本已包含该写入后才返回查询结果，从而避免因复制延迟导致读不到自己刚写的数据。
PolarDB 的 DataMax WAL 日志存储节点有什么作用？
DataMax 是一个专用的 WAL 日志存储节点，它持久化保存 WAL 的近同步副本，并将日志级联转发给其他节点，但自身从不重放 WAL 记录。这样将持久性问题首先作为日志问题处理：先存储 WAL，再决定是否重放。
PolarFS 如何防止脑裂（split-brain）？
PolarFS 采用 Disk-Paxos 读写租约机制：将锁直接写入共享磁盘，租约每秒续期一次，并由看门狗（watchdog）监控。如果写节点无法续期租约，看门狗会将其隔离（fencing），确保同一时刻只有一个写节点，从而防止脑裂。
PolarDB 的 CSN 无锁快照是如何提升性能的？
传统 PostgreSQL 获取快照需要遍历 ProcArray 并持有 ProcArrayLock，成为竞争点。PolarDB 引入提交序列号（CSN）MVCC，用几个原子计数器替代 ProcArray 遍历，实现无锁快照获取，减少锁竞争，提升高并发下的性能。
PolarDB 在零拷贝 I/O 方面做了什么优化？
PolarDB 为存储守护进程 pfsd 实现了零拷贝 I/O，移除了 WAL 路径上的最后一次数据拷贝，使共享存储守护进程直接原地写入调用者的缓冲区，从而减少不必要的内存拷贝，降低 I/O 路径开销。
PolarDB 在持久性、一致性和性能之间的核心设计原则是什么？
核心原则是绝不因吞吐量牺牲正确性。具体体现为：持久性首先是日志问题（先存 WAL 再决定重放）；一致性是等待问题（证明读者已追上再回答）；性能是拷贝问题（消除不必要的拷贝）；共享存储是 fencing 问题（确保只有一个写者）；快照是锁问题（读计数器而非遍历锁）。
