只读节点Online Promote机制是PolarDB PostgreSQL版将只读备库节点提升为主库节点的一种Promote能力。
前提条件
支持的PolarDB PostgreSQL版的版本如下：
PostgreSQL 14（内核小版本14.5.1.0及以上）
PostgreSQL 11（内核小版本1.1.1及以上）
您可通过如下语句查看PolarDB PostgreSQL版的内核小版本的版本号：
PostgreSQL 14
select version();PostgreSQL 11
show polar_version;
背景信息
PolarDB PostgreSQL版是基于共享存储的一写多读架构，与传统数据库的主备架构有以下不同：
Standby节点：是传统数据库的备库节点，有独立的存储，与主库节点之间通过传输完整的WAL日志来同步数据。
只读节点：Replica节点，是PolarDB PostgreSQL版的只读备库节点，与主节点共享同一份存储，与主库节点之间通过传输WAL Meta日志信息来同步数据。
传统数据库支持Standby节点升级为主库节点的Promote操作，在不重启的情况下，提升备库节点为主库节点，可以继续提供读写服务，保证了集群高可用的同时，也有效降低了实例的恢复时间RTO。
PolarDB PostgreSQL版同样需要只读备库节点提升为主库节点的Promote能力，鉴于只读节点与传统数据库Standby节点的不同，PolarDB PostgreSQL版推出了一写多读架构下只读节点的OnlinePromote机制。
使用指南
使用pg_ctl工具对Replica节点执行Promote操作：
pg_ctl promote -D [datadir]原理介绍
OnlinePromote原理触发机制。
触发机制。
PolarDB PostgreSQL版使用和传统数据库一样的备库节点Promote方法，触发条件如下：
调用pg_ctl工具的Promote命令，pg_ctl工具会向Postmaster进程发送信号，接收到信号的Postmaster进程再通知其他进程执行相应的操作，完成整个Promote操作。
在recovery.conf中定义trigger file的路径，其他组件通过生成trigger file来触发。
说明相比于传统数据库Standby节点的Promote操作，PolarDB PostgreSQL版Replica节点的OnlinePromote操作需要考虑以下几个问题：
Replica节点OnlinePromote为主库节点后，需要以读写模式重新挂载共享存储。
Replica节点会在内存中维护一些重要的控制信息，这些控制信息在主库节点上会被持久化到共享存储中。Promote过程中，这部分信息也需要持久化到共享存储。
Replica节点在内存中通过日志回放得到的数据信息，在OnlinePromote的过程中需要确认哪些数据可以写入共享存储。
Replica节点在内存中回放WAL日志时，缓冲区淘汰方法和不刷脏的特性与主库节点截然不同，OnlinePromote过程中应该如何处理。
Replica节点OnlinePromote过程中，各个子进程的处理过程。
Postmaster进程处理过程。
Postmaster进程发现trigger file文件或者接收到OnlinePromote命令后，进入OnlinePromote处理流程。
发送SIGTERM信号给当前所有Backend进程。
说明只读节点在OnlinePromote过程中可以继续提供只读服务，但是只读的数据不能保证是最新的。为了避免切换过程中从新的主库节点读到旧的数据，这里需要先将所有的Backend会话断开，等Startup进程退出后再开始对外提供读写服务。
重新以读写模式挂载共享存储。
说明需要底层存储提供相应的功能支持。
发送SIGUSR2信号给Startup进程，通知其结束回放并处理OnlinePromote操作。
发送SIGUSR2信号给Polar Worker辅助进程，通知其停止对于部分LogIndex数据的解析，因为这部分LogIndex数据只对于正常运行期间的Replica节点有用处。
发送SIGUSR2信号给LogIndex BGW（Background Ground Worker）后台回放进程，通知其处理OnlinePromote操作。
具体过程如下图：
Startup进程处理过程。
Startup进程回放完所有旧主库节点产生的WAL日志，生成相应的LogIndex数据。
确认旧主库节点最后一次的checkpoint在Replica节点也完成，目的是确保对应的checkpoint应该在Replica节点本地写入的数据落盘完毕。
等待确认LogIndex BGW进程进入POLAR_BG_WAITING_RESET状态。
将Replica节点本地的数据（如clog等）拷贝到共享存储中。
重置WAL Meta Queue内存空间，从共享存储中重新加载slot信息，并重新设置LogIndex BGW进程的回放位点为其与当前一致性位点两者的最小值，用来表示接下来LogIndex BGW进程从该位点开始新的回放。
将节点角色设置为主库节点，并设置LogIndex BGW进程的状态为POLAR_BG_ONLINE_PROMOTE，至此集群可以对外提供读写服务。
具体过程如下图所示：
LogIndex BGW进程处理过程。
LogIndex BGW进程有自己的状态机，在其生命周期内，一直按照该状态机运行，具体每个状态机的操作内容如下：
参数
说明
POLAR_BG_WAITING_RESET
LogIndex BGW进程状态重置，通知其他进程状态机发生变化。
POLAR_BG_ONLINE_PROMOTE
读取LogIndex数据，组织并分发回放任务，利用并行回放进程组回放WAL日志，该状态的进程需要回放完所有的LogIndex数据才会进行状态切换，最后推进后台回放进程的回放位点。
POLAR_BG_REDO_NOT_START
表示回放任务结束。
POLAR_BG_RO_BUF_REPLAYING
Replica节点正常运行时，进程处于该状态，读取LogIndex数据，按照WAL日志的顺序回放一定量的 WAL日志，每回放一轮，便会推进后台回放进程的回放位点。
POLAR_BG_PARALLEL_REPLAYING
LogIndex BGW进程每次读取一定量的LogIndex数据，组织并分发回放任务，利用并行回放进程组回放WAL日志，每回放一轮，便会推进后台回放进程的回放位点。
具体过程如下图所示：
LogIndex BGW进程接收到Postmaster的SIGUSR2信号后，执行OnlinePromote操作的流程如下：
将所有的LogIndex数据落盘，并切换状态为POLAR_BG_WAITING_RESET。
等待Startup进程将其切换为POLAR_BG_ONLINE_PROMOTE状态。
Replica节点在执行OnlinePromote操作前，后台回放进程只回放在buffer pool中的页面。
Replica节点处于OnlinePromote过程中时，鉴于之前主库节点可能有部分页面在内存中，未来得及落盘，所以后台回放进程按照日志顺序回放所有的WAL日志，并在回放后调用MarkBufferDirty，标记该页面为脏页，等待刷脏。
回放结束后，推进后台回放进程的回放位点，然后切换状态为POLAR_BG_REDO_NOT_START。
刷脏控制。
每个脏页都带有一个Oldest LSN，该LSN在FlushList里是有序的，目的是通过这个LSN来确定一致性位点。
Replica节点在OnlinePromote过程后，由于同时存在着回放和新的页面写入，如果像主库节点一样，直接将当前的WAL日志插入位点设为Buffer的Oldest LSN，可能会导致：比它小的 Buffer 还未落盘，但新的一致性位点已经被设置。
所以Replica节点在OnlinePromote过程中需要面对两个问题：
旧主库节点的WAL日志回放时，如何给脏页设置Oldest LSN。
新主库节点产生的脏页如何设置Oldest LSN。
说明PolarDB PostgreSQL版在Replica节点OnlinePromote的过程中，将上述两类情况产生的脏页的Oldest LSN都设置为LogIndex BGW进程推进的回放位点。只有当标记为相同Oldest LSN的Buffer都落盘了，才将一致性位点向前推进。