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PSA：SQLite WAL校验和静默失败，可能导致数据丢失 -- PSA: SQLite WAL checksums fail silently and may lose data

原文链接 | HN讨论 | 2025-07-25 01:20:53

文章摘要

SQLite在WAL模式下使用滚动校验和，但遇到校验和错误时不会报错，而是丢弃后续所有帧，即使它们未损坏。这种行为是设计上的选择，可能导致数据丢失。WAL模式通过将写入操作先记录到WAL文件中，再在检查点操作时写入主数据库文件，以提高写入吞吐量。

文章总结

SQLite WAL模式下的校验和问题可能导致数据丢失

本文是对之前两篇文章的后续讨论，主要关注SQLite在WAL（Write-Ahead Logging）模式下的校验和问题。SQLite默认不进行校验和检查，但在WAL模式下，它会使用校验和来验证数据的完整性。然而，当检测到校验和错误时，SQLite不会抛出错误，而是直接丢弃该帧及其后续的所有帧，即使这些帧并未损坏。这一行为是SQLite有意设计的，而非漏洞。

SQLite在2010年引入了WAL模式，虽然它不是默认模式，但在需要更高写入吞吐量的场景中，用户通常会启用它。在WAL模式下，写入操作首先被记录到WAL文件中，然后在检查点操作期间，数据库页面从WAL文件写入主数据库文件。WAL中的每个页面称为一个帧，每个帧包含帧号、页号、提交标记和校验和等信息。

WAL模式中的校验和采用滚动校验和机制，即第n+1帧的校验和依赖于第n帧的校验和。如果某一帧的校验和不匹配，SQLite会丢弃该帧及其后续的所有帧。这一行为在SQLite的官方文档中有明确说明。

校验和验证通常在构建WAL索引时触发，WAL索引是一个名为.db-shm的文件。在索引构建过程中，SQLite会检查每个帧的校验和。如果校验和失败，SQLite会丢弃相关帧。

触发这一问题的场景包括： 1. 用户拥有SQLite的.db和.db-wal文件，但没有对应的.db-shm文件。 2. 在WAL写入过程中发生非正常关闭，导致WAL索引未更新，SQLite在下次启动时重新构建索引。

在索引重建过程中，如果某一帧的校验和不匹配，SQLite会丢弃该帧及其后续的所有帧，即使这些帧并未损坏。值得注意的是，SQLite在最后一个连接关闭时总是会执行检查点操作并截断WAL文件。

作者对这一默认行为表示不满，认为SQLite在检测到数据损坏时应抛出错误，而不是静默丢弃数据。作者建议提供一个选项，允许用户选择是否忽略损坏并继续使用现有行为。

此外，作者提到SQLite通常运行在嵌入式环境中，可能开发者认为在这种情况下，继续运行比崩溃更为重要。与其他数据库相比，SQLite更多运行在廉价的SD卡上，数据损坏更为常见，因此SQLite的损坏检测机制显得尤为重要。

总的来说，作者认为SQLite的默认行为存在问题，建议在检测到损坏时抛出错误，并提供更灵活的恢复机制。

评论总结

评论主要围绕SQLite的WAL（Write-Ahead Logging）模式中的校验和（checksum）功能展开，讨论了其用途、局限性以及可能的改进方向。以下是主要观点和论据的总结：

  1. WAL校验和的主要用途：

    • WAL校验和主要用于检测部分写入（partial writes），而不是检测任意数据损坏。其目的是确保事务提交的完整性，而不是用于数据恢复或备份。
    • 引用评论2：“The purpose is to detect partial writes, not to detect arbitrary data corruption.”（目的是检测部分写入，而不是检测任意数据损坏。）

  2. 校验和失败的处理：

    • 当遇到校验和失败时，SQLite会恢复到最后一个有效状态，这是在这种情况下能达到的最佳结果。虽然可能会丢失一些数据，但这些数据已经无法可靠使用。
    • 引用评论3：“If you stop at the first failure, the database is restored to the last good state.”（如果在第一次失败时停止，数据库将恢复到最后一个有效状态。）

  3. 应用层处理校验和错误的可能性：

    • 有评论认为，SQLite应该提供一种机制，将校验和错误通知给应用程序，以便应用程序可以采取相应的恢复措施，例如从云端同步数据。
    • 引用评论5：“I think it is reasonable to expect there to be a way for this situation to be communicated to the application.”（我认为期望有一种方式将这种情况通知给应用程序是合理的。）

  4. Merkle哈希的潜在应用：

    • 有评论提出，Merkle哈希可能比WAL校验和更适合用于数据一致性检查，尤其是在复制系统中。Merkle哈希可以提供更强大的数据完整性验证。
    • 引用评论6：“Merkle hashes would probably be better.”（Merkle哈希可能会更好。）

  5. SQLite的现有机制：

    • SQLite已经提供了多种回调函数和钩子，理论上可以通过这些机制来处理校验和错误，但具体实现和兼容性仍需考虑。
    • 引用评论7：“there is an official check sum VFS shim, but I never used it and don't know how good it is.”（有一个官方的校验和VFS插件，但我从未使用过，也不知道它的效果如何。）

总结：评论普遍认为WAL校验和在确保事务完整性方面是有效的，但其主要用途是检测部分写入，而不是数据恢复。部分评论建议SQLite应提供更灵活的错误处理机制，并探讨了Merkle哈希在数据一致性检查中的潜在优势。