PostgreSQL流式复制入门经验分享！

本篇文章中我们将深入探讨了在 PostgreSQL 中设置流复制 (SR) 的具体细节。流式复制是在PostgreSQL 托管中实现高可用性的基本构建块，它是通过运行主从配置生成的。

主从术语

主/主服务器

• 可以进行写入的服务器。
• 也称为读/写服务器。

从/备用服务器

• 数据与主服务器持续保持同步的服务器。
• 也称为备份服务器或副本。
• 暖备用服务器是在提升为主服务器之前无法连接的服务器。
• 相比之下，热备服务器可以接受连接并提供只读查询。在接下来的讨论中，我们将只关注热备服务器。

数据写入主服务器并传播到从服务器。如果现有主服务器出现问题，其中一台从服务器将接管并继续写入以确保系统的可用性。

WAL 基于运输的复制

什么是 WAL？

• WAL 代表Write-Ahead Logging。
• 它是一个日志文件，所有对数据库的修改在应用/写入数据文件之前都会写入其中。
• WAL 用于数据库崩溃后的恢复，确保数据完整性。
• WAL 用于数据库系统以实现原子性和持久性。

WAL 如何用于复制？

预写日志记录用于保持数据库服务器之间的数据同步。这是通过两种方式实现的：

基于文件的日志传送

• WAL 日志文件从主服务器传送到备用服务器以保持数据同步。
• Master可以直接将日志拷贝到备服务器存储，也可以与备服务器共享存储。
• 一个 WAL 日志文件最多可以包含 16MB 的数据。
• WAL 文件仅在达到该阈值后才会发送。
• 这将导致复制延迟，并且如果主服务器崩溃且日志未归档，也会增加丢失数据的机会。

流式 WAL 记录

• WAL 记录块由数据库服务器流式传输以保持数据同步。
• 备用服务器连接到主服务器以接收 WAL 块。
• WAL 记录在生成时进行流式传输。
• WAL 记录的流式传输不需要等待 WAL 文件被填充。
• 与基于文件的日志传送相比，这允许备用服务器保持更新。
• 默认情况下，流复制是异步的，即使它也支持同步复制。

这两种方法各有优缺点。使用基于文件的传送可实现时间点恢复和连续归档，而流可确保备用服务器上的数据即时可用。但是，您可以将 PostgreSQL 配置为同时使用这两种方法并享受好处。在这篇文章中，我们主要关注流复制以实现 PostgreSQL 高可用性。

如何设置流式复制

在 PostgreSQL 中设置流式复制非常简单。假设所有服务器上都已经安装了 PostgreSQL，您可以按照以下步骤开始：

主节点上的配置

• 使用该initdb实用程序在主节点上初始化数据库 。
• 通过运行以下命令创建具有复制权限的角色/用户。运行该命令后，您可以通过运行\du 以在 psql 上列出它们来验证它 。CREATE USER <user_name> REPLICATION LOGIN ENCRYPTED PASSWORD '<password>';
• 在主 PostgreSQL 配置 (postgresql.conf) 文件中配置与流式复制相关的属性：

# Possible values are replica|minimal|logical
wal_level = replica
# required for pg_rewind capability when standby goes out of sync with master
wal_log_hints = on
# sets the maximum number of concurrent connections from the standby servers.
max_wal_senders = 3
# The below parameter is used to tell the master to keep the minimum number of
# segments of WAL logs so that they are not deleted before standby consumes them.
# each segment is 16MB
wal_keep_segments = 8
# The below parameter enables read only connection on the node when it is in
# standby role. This is ignored when the server is running as master.
hot_standby = on

• 在 pg_hba.conf 文件中添加复制条目以允许服务器之间的复制连接：

# Allow replication connections from localhost,
# by a user with the replication privilege.
# TYPE DATABASE USER ADDRESS METHOD
host replication repl_user IPaddress(CIDR) md5

• 在主节点上重启 PostgreSQL 服务以使更改生效。

备用节点上的配置

• 使用该pg_basebackup 实用程序创建主节点的基本备份，并将其用作备用节点 的起点。

# Explaining a few options used for pg_basebackup utility
# -X option is used to include the required transaction log files (WAL files) in the
# backup. When you specify stream, this will open a second connection to the server
# and start streaming the transaction log at the same time as running the backup.
# -c is the checkpoint option. Setting it to fast will force the checkpoint to be
# created soon.
# -W forces pg_basebackup to prompt for a password before connecting
# to a database.
pg_basebackup -D <data_directory> -h <master_host> -X stream -c fast -U repl_user -W

• 如果不存在，则创建复制配置文件（如果 pg_basebackup 中提供了 -R 选项，则会自动创建）：

# Specifies whether to start the server as a standby. In streaming replication,
# this parameter must be set to on.
standby_mode = ‘on’
# Specifies a connection string which is used for the standby server to connect
# with the primary/master.
primary_conninfo = ‘host=<master_host> port=<postgres_port> user=<replication_user> password=<password> application_name=”host_name”’
# Specifies recovering to a particular timeline. The default is to recover along the
# same timeline that was current when the base backup was taken.
# Setting this to latest recovers to the latest timeline found
# in the archive, which is useful in a standby server.
recovery_target_timeline = ‘latest’

• 启动待机。

备用配置必须在所有备用服务器上完成。配置完成并启动备用服务器后，它将连接到主服务器并开始流式传输日志。这将设置复制并可以通过运行 SQL 语句进行验证 SELECT * FROM pg_stat_replication;。

默认情况下，流式复制是异步的。如果您希望使其同步，则可以使用以下参数对其进行配置：

# num_sync is the number of synchronous standbys from which transactions
# need to wait for replies.
# standby_name is same as application_name value in recovery.conf
# If all standby servers have to be considered for synchronous then set value ‘*’
# If only specific standby servers needs to be considered, then specify them as
# comma-separated list of standby_name.
# The name of a standby server for this purpose is the application_name setting of the
# standby, as set in the primary_conninfo of the
# standby’s WAL receiver.
synchronous_standby_names = ‘num_sync ( standby_name [, ...] )’

Synchronous_commit 必须为同步复制设置，这是默认设置。PostgreSQL 为同步提交提供了非常灵活的选项，并且可以在用户/数据库级别进行配置。有效值如下：

• Off - 甚至在该事务记录实际刷新到该节点上的 WAL 日志文件之前，事务提交已向客户端确认。
• 本地- 只有在将该事务记录刷新到该节点上的 WAL 日志文件后，才会向客户端确认事务提交。
• Remote_write – 只有在由 指定的服务器synchronous_standby_names 确认事务记录已写入磁盘缓存后，才向客户端确认事务提交 ，但不一定在刷新到 WAL 日志文件后。
• On – 只有在 指定的服务器synchronous_standby_names 确认事务记录刷新到 WAL 日志文件后，才会向客户端确认事务提交 。
• Remote_apply – 只有在由 指定的服务器synchronous_standby_names 确认事务记录已刷新到 WAL 日志文件并将其应用于数据库后，才会向客户端确认事务提交 。

synchronous_commit 在同步复制模式下设置 为 off 或 local 会使其像异步一样工作，并且可以帮助您获得更好的写入性能。但是，这会增加备用服务器上的数据丢失和读取延迟的风险。如果设置为 remote_apply，它将确保备用服务器上的数据立即可用，但写入性能可能会降低，因为它应该应用于所有/提到的备用服务器。

如果您计划使用连续存档和时间点恢复，则可以启用存档模式。虽然流式复制不是强制性的，但启用存档模式有额外的好处。如果归档模式未开启，那么我们需要使用复制槽 功能或确保根据负载将wal_keep_segments值设置得足够高。