【PostgreSQL 】运维篇——PostgreSQL 高可用性架构

最新推荐文章于 2025-03-24 09:41:13 发布

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数据库的可用性和可靠性是至关重要的，随着业务需求的增长，系统必须能够持续运行，并在发生故障时迅速恢复。高可用性（HA）解决方案确保数据库系统能够在出现硬件故障、软件故障或其他意外情况下保持可用性，从而最小化停机时间和数据丢失。

PostgreSQL提供了多种高可用性解决方案，包括主从复制、流复制和故障转移。这些解决方案可以帮助企业实现数据的冗余备份、负载均衡和快速恢复。以下是对这些解决方案的详细讨论和具体示例。

1. 主从复制

主从复制是一种基本的高可用性方案，其中一个主数据库（Master）负责处理所有写操作，而一个或多个从数据库（Standby）则用于处理只读查询。这种配置可以提高系统的可用性和性能。

实现步骤

示例环境：

主数据库：pg_master
从数据库：pg_standby

步骤 1：配置主数据库

**修改postgresql.conf**：在主数据库的配置文件中，启用归档和日志发送。

wal_level = replica  # 设置WAL级别为replica
max_wal_senders = 3  # 允许最多3个WAL发送器
wal_keep_segments = 64  # 保留64个WAL段
archive_mode = on  # 启用归档模式
archive_command = 'cp %p /var/lib/postgresql/archive/%f'  # 设置归档命令

**修改pg_hba.conf**：允许从数据库连接到主数据库。

host    replication     all             <standby_ip>/32         md5

重启主数据库：
```
sudo systemctl restart postgresql
```

步骤 2：配置从数据库

备份主数据库：在从数据库上执行以下命令，创建主数据库的备份：

pg_basebackup -h <master_ip> -D /var/lib/postgresql/data -U <replication_user> -P --wal-method=stream

**创建recovery.conf**：在从数据库的数据目录中创建recovery.conf文件，配置从数据库连接到主数据库。

standby_mode = 'on'
primary_conninfo = 'host=<master_ip> port=5432 user=<replication_user> password=<password>'
trigger_file = '/tmp/postgresql.trigger.5432'  # 用于故障转移的触发文件

启动从数据库：启动从数据库，它将连接到主数据库并开始接收WAL日志。
```
sudo systemctl start postgresql
```

2. 流复制

流复制是PostgreSQL的一个重要特性，允许从数据库实时接收主数据库的WAL（Write-Ahead Logging）数据。这种方式可以实现几乎实时的数据同步。

实现步骤

流复制的配置与主从复制类似，但它使用了更高效的WAL传输方式。

示例环境：

主数据库：pg_master
从数据库：pg_standby

步骤 1：配置主数据库

与主从复制相同，首先在主数据库的postgresql.conf中进行如下配置：

wal_level = replica
max_wal_senders = 3
wal_keep_segments = 64

步骤 2：配置从数据库

备份主数据库：在从数据库上执行以下命令，创建主数据库的备份：

pg_basebackup -h <master_ip> -D /var/lib/postgresql/data -U <replication_user> -P --wal-method=stream

**创建recovery.conf**：在从数据库的数据目录中创建recovery.conf文件，配置从数据库连接到主数据库。

standby_mode = 'on'
primary_conninfo = 'host=<master_ip> port=5432 user=<replication_user> password=<password>'
trigger_file = '/tmp/postgresql.trigger.5432'

启动从数据库：启动从数据库，它将连接到主数据库并开始接收WAL日志。
```
sudo systemctl start postgresql
```

3. 故障转移

故障转移是指在主数据库发生故障时，自动或手动将从数据库提升为新的主数据库。这可以确保系统的持续可用性。

实现步骤

示例环境：

主数据库：pg_master
从数据库：pg_standby

步骤 1：手动故障转移

创建触发文件：在从数据库上创建触发文件，以便将其提升为主数据库。
```
touch /tmp/postgresql.trigger.5432
```
验证从数据库状态：在从数据库上，使用以下命令确认它已成功提升为主数据库：
```
SELECT pg_is_in_recovery();  -- 返回false表示当前数据库是主数据库
```

步骤 2：自动故障转移（使用工具）

可以使用工具如Patroni或repmgr来实现自动故障转移。这些工具可以监控主数据库的状态，并在检测到故障时自动进行故障转移。

示例：使用repmgr

安装repmgr：在主从数据库上安装repmgr。
```
sudo apt-get install repmgr
```

配置repmgr：创建repmgr.conf配置文件，指定主数据库和从数据库的连接信息。

node_id=1
node_name='pg_master'
conninfo='host=<master_ip> user=<repmgr_user> dbname=repmgr'
data_directory='/var/lib/postgresql/data'
log_file='/var/log/repmgr/repmgr.log'

初始化repmgr：在主数据库上初始化repmgr。
```
repmgr primary register
```
配置从数据库：在从数据库上配置repmgr，使用类似的步骤进行注册。
启动监控：启动repmgr守护进程，以监控主数据库的状态并处理故障转移。
```
repmgrd -d /var/log/repmgr/repmgrd.log
```