作為一個(gè)開發(fā)者，我們知道一個(gè)網(wǎng)站如果數(shù)據(jù)丟失和停機(jī)，即使是很少、很短暫，也可能是災(zāi)難性的，并且降低生產(chǎn)力、可訪問性和產(chǎn)品信心。

為保護(hù)站點(diǎn)的完整性，建立防范停機(jī)或數(shù)據(jù)丟失的措施至關(guān)重要。

數(shù)據(jù)復(fù)制是一種自動(dòng)備份過程，數(shù)據(jù)會(huì)從其主數(shù)據(jù)庫復(fù)制到另一個(gè)遠(yuǎn)程位置以進(jìn)行妥善保管。對于運(yùn)行數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的任何站點(diǎn)或應(yīng)用程序來說，它都是一項(xiàng)不可或缺的技術(shù)。我們還可以利用復(fù)制的數(shù)據(jù)庫來處理只讀 SQL，從而允許在系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行更多進(jìn)程。

在兩個(gè)數(shù)據(jù)庫之間設(shè)置復(fù)制是很有必要了，它提供了針對意外事故的容錯(cuò)能力，這也是在災(zāi)難期間實(shí)現(xiàn)高可用性的最佳策略。

在本文中，我們將深入探討 PostgreSQL 復(fù)制的不同策略。

什么是 PostgreSQL 復(fù)制？

PostgreSQL 復(fù)制是將數(shù)據(jù)從PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器復(fù)制到另一臺(tái)服務(wù)器的過程。源數(shù)據(jù)庫服務(wù)器也稱為“主”服務(wù)器，而接收復(fù)制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器稱為“副本”服務(wù)器。

PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫遵循簡單的復(fù)制模型，其中所有寫入都轉(zhuǎn)到主節(jié)點(diǎn)。然后主節(jié)點(diǎn)可以應(yīng)用這些更改并將它們廣播到輔助節(jié)點(diǎn)。

什么是自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移？

故障轉(zhuǎn)移是一種在主服務(wù)器因一些原因失效時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)的方法。不過只要你配置了 PostreSQL 來進(jìn)行物理流復(fù)制，就不會(huì)因主服務(wù)器故障而停機(jī)。

請注意，故障轉(zhuǎn)移過程可能需要一些時(shí)間來設(shè)置和啟動(dòng)。PostgreSQL 中沒有用于監(jiān)視和確定服務(wù)器故障范圍的內(nèi)置工具，因此需要我們自行發(fā)揮。

不過幸運(yùn)的是，我們需要依賴 PostgreSQL 進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移。有專用工具來進(jìn)行自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移和自動(dòng)切換到備用數(shù)據(jù)庫，從而減少數(shù)據(jù)庫停機(jī)時(shí)間。

通過設(shè)置故障轉(zhuǎn)移復(fù)制，即使主服務(wù)器崩潰時(shí)，也可以通過備用服務(wù)器切換來保證高可用性。

使用 PostgreSQL 復(fù)制的好處

以下是利用 PostgreSQL 復(fù)制的一些主要優(yōu)勢：

• 數(shù)據(jù)遷移：可以通過更改數(shù)據(jù)庫服務(wù)器硬件或通過系統(tǒng)部署來使用 PostgreSQL 復(fù)制進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移。
• 容錯(cuò)性：如果主服務(wù)器發(fā)生故障，備用服務(wù)器可以充當(dāng)服務(wù)器，因?yàn)橹鞣?wù)器和備用服務(wù)器包含的數(shù)據(jù)是相同的。
• 聯(lián)機(jī)事務(wù)處理 (OLTP) 性能：可以通過移除報(bào)告查詢負(fù)載來改進(jìn) OLTP 系統(tǒng)的事務(wù)處理時(shí)間和查詢時(shí)間。事務(wù)處理時(shí)間是在事務(wù)完成之前執(zhí)行給定查詢所花費(fèi)的持續(xù)時(shí)間。
• 并行系統(tǒng)測試：在升級新系統(tǒng)時(shí)，需要確保系統(tǒng)能夠很好地處理現(xiàn)有數(shù)據(jù)，因此需要在部署前使用生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫副本進(jìn)行測試。

PostgreSQL 復(fù)制的工作原理

通常，一般的機(jī)構(gòu)中只有一種方法可以設(shè)置備份和復(fù)制。然而，PostgreSQL 可以有三種，分別如下：

1. 流復(fù)制：將數(shù)據(jù)從主節(jié)點(diǎn)復(fù)制到從節(jié)點(diǎn)，然后將數(shù)據(jù)復(fù)制到 S3 等文件服務(wù)器進(jìn)行備份存儲(chǔ)。
2. 卷級復(fù)制：在存儲(chǔ)層復(fù)制數(shù)據(jù)，從主節(jié)點(diǎn)開始復(fù)制到從節(jié)點(diǎn)，然后將數(shù)據(jù)復(fù)制到 S3 等進(jìn)行備份存儲(chǔ)。
3. 增量備份：從主節(jié)點(diǎn)復(fù)制數(shù)據(jù)，同時(shí)從 S3 等文件服務(wù)器存儲(chǔ)構(gòu)建新的輔助節(jié)點(diǎn)，允許直接從主節(jié)點(diǎn)流式傳輸。

方法一：流復(fù)制

PostgreSQL 流復(fù)制也稱為 WAL 復(fù)制，可以在服務(wù)器上安裝 PostgreSQL 后無縫設(shè)置。這種復(fù)制方法基于將 WAL 文件從主數(shù)據(jù)庫復(fù)制到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫來完成的。

通過使用主從配置來實(shí)現(xiàn) PostgreSQL 流式復(fù)制。主服務(wù)器是處理主數(shù)據(jù)庫及其所有操作的主要實(shí)例。輔助服務(wù)器充當(dāng)補(bǔ)充實(shí)例并執(zhí)行復(fù)制對主數(shù)據(jù)庫所做的所有更改，并在此過程中生成相同的副本。主服務(wù)器是讀/寫服務(wù)器，而輔助服務(wù)器只是只讀的。

這種方法需要同時(shí)配置主節(jié)點(diǎn)和備節(jié)點(diǎn)。以下部分將闡明配置所涉及的步驟。

配置主節(jié)點(diǎn)

通過執(zhí)行以下步驟來配置主節(jié)點(diǎn)：

第一步：初始化數(shù)據(jù)庫

我們可以利用 initdb 程序命令來初始化數(shù)據(jù)庫。接下來，使用命令創(chuàng)建具有復(fù)制權(quán)限的新用戶：

CREATE USER 'example_username' REPLICATION LOGIN ENCRYPTED PASSWORD 'example_password';

用戶在查詢時(shí)，必須提供密碼和用戶名。REPLICATION 關(guān)鍵字用于為用戶提供所需的權(quán)限。示例如下：

CREATE USER 'rep_username' REPLICATION LOGIN ENCRYPTED PASSWORD 'rep_password';

第二步：配置流屬性

接下來，使用 PostgreSQL 配置文件 ( postgresql.conf )配置流媒體屬性，如下：

wal_level = logical
wal_log_hints = on
max_wal_senders = 8
max_wal_size = 1GB
hot_standby = on

配置解析：

• wal_level：此參數(shù)用于啟用 PostgreSQL 流復(fù)制，值包括minimal、replica或logical。
• wal_log_hints：控制在 WAL 日志文件中是否包含有關(guān)寫入哪個(gè)數(shù)據(jù)文件的提示信息。當(dāng)該參數(shù)設(shè)置為 ON 時(shí)，WAL 日志中的每個(gè)記錄將包含有關(guān)數(shù)據(jù)文件的信息，以便在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫恢復(fù)時(shí)可以更快地定位需要恢復(fù)的數(shù)據(jù)。當(dāng)備用服務(wù)器與主服務(wù)器不同步時(shí)，此參數(shù)是pg_rewind 功能所必需的。
• max_wal_senders：指定可以與備用服務(wù)器建立的最大并發(fā)連接數(shù)。
• max_wal_size：指定可保留在日志文件中的 WAL 文件的大小。
• hot_standby：當(dāng)它設(shè)置為 ON 時(shí)，可以利用此參數(shù)與輔助設(shè)備建立讀取連接。

第三步：創(chuàng)建新條目

修改 postgresql.conf 文件中的參數(shù)后， pg_hba.conf 文件中的新 replication 條目可以允許服務(wù)器相互建立連接以進(jìn)行復(fù)制。

可以在 PostgreSQL 的數(shù)據(jù)目錄中找到這個(gè)文件，配置條目如下：

host replication rep_user IPaddress md5

執(zhí)行以下代碼片段后，主服務(wù)器就允許調(diào)用的用戶（rep_user）通過使用指定的 IP 進(jìn)行連接并充當(dāng)備用服務(wù)器進(jìn)行復(fù)制。示例：

host replication rep_user 192.168.0.22/32 md5

配置備節(jié)點(diǎn)

步驟 1：備份主節(jié)點(diǎn)

要配置備用節(jié)點(diǎn)，需要用 pg_basebackup 程序生成主節(jié)點(diǎn)的備份，這將作為備用節(jié)點(diǎn)的起點(diǎn)。命令如下：

pg_basebackp -D  -h  -X stream -c fast -U rep_user -W

上述語法中使用的參數(shù)如下：

• -h：主要主機(jī)。
• -D：表示當(dāng)前正在處理的目錄。
• -C：設(shè)置檢查點(diǎn)。
• -X：此參數(shù)可用于包含必要的事務(wù)日志文件。
• -W：設(shè)置用戶在連接到數(shù)據(jù)庫之前提示用戶輸入密碼。

步驟 2：設(shè)置復(fù)制節(jié)點(diǎn)配置文件

接下來，我們需要檢查復(fù)制配置文件是否存在。如果沒有，生成復(fù)制配置文件，名稱為：recovery.conf。

在 PostgreSQL 安裝的數(shù)據(jù)目錄中創(chuàng)建此文件，也可以用 pg_basebackup 程序-R 選項(xiàng)自動(dòng)生成。

recovery.conf文件應(yīng)包含以下命令：

standby_mode = 'on'

primary_conninfo = 'host=<master_host> port=<postgres_port> user=<replication_user> password=<password> application_name="host_name"'

recovery_target_timeline = 'latest'

上述命令中使用的參數(shù)如下：

• primary_conninfo：通過利用連接字符串在主服務(wù)器和輔助服務(wù)器之間建立連接。
• standby_mode：通過啟用"pg_standby_mode"模式，備用服務(wù)器可以在主服務(wù)器失效時(shí)，接管主服務(wù)器的職責(zé)，確保數(shù)據(jù)的可用性和持久性。
• recovery_target_timeline：設(shè)置恢復(fù)時(shí)間線。在數(shù)據(jù)庫恢復(fù)時(shí)，需要指定恢復(fù)的時(shí)間線，以便將備份數(shù)據(jù)正確地還原到指定的時(shí)間點(diǎn)。

要建立連接，需要提供用戶名、IP 地址和密碼作為 primary_conninfo 參數(shù)的值。示例：

primary_conninfo = 'host=192.168.0.26 port=5432 user=rep_user password=rep_pass'

步驟 3：重新啟動(dòng)備份服務(wù)器

最后，重新啟動(dòng)備份服務(wù)器以完成配置過程。

然而，流復(fù)制會(huì)帶來一些挑戰(zhàn)，例如：

• 各種 PostgreSQL 客戶端（用不同的編程語言編寫）與單個(gè)端點(diǎn)進(jìn)行交互。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，這些客戶端將繼續(xù)重試相同的 DNS 或 IP 名稱。這使得故障轉(zhuǎn)移對應(yīng)用程序可見。
• PostgreSQL 復(fù)制沒有內(nèi)置的故障轉(zhuǎn)移和監(jiān)控功能。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，我們需要將一個(gè)備份節(jié)點(diǎn)提升為新的主節(jié)點(diǎn)。這種提升需要讓用戶無感知，且不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致問題。
• PostgreSQL 需要復(fù)制主節(jié)點(diǎn)的整個(gè)狀態(tài)。當(dāng)你需要開發(fā)一個(gè)新的備份節(jié)點(diǎn)時(shí)，需要從主節(jié)點(diǎn)重放狀態(tài)變化的整個(gè)歷史，這會(huì)導(dǎo)致很大的資源消耗，并且使得刪除頭部節(jié)點(diǎn)和創(chuàng)建新節(jié)點(diǎn)的成本很高。

方法二：RBD（塊設(shè)備復(fù)制）

?RBD 方法依賴于磁盤鏡像（也稱為卷復(fù)制）。在這種方法中，更改被寫入一個(gè)持久卷，該卷被同步鏡像到另一個(gè)卷。

RBD 是一個(gè)基于Ceph分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的塊設(shè)備復(fù)制方案，用于在PostgreSQL數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)高可用性和容錯(cuò)性。它通過將主服務(wù)器上的數(shù)據(jù)塊實(shí)時(shí)復(fù)制?到備用服務(wù)器上，以確保在主服務(wù)器出現(xiàn)故障或宕機(jī)時(shí)，備用服務(wù)器可以立即接管其職責(zé)。

RBD是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備的復(fù)制方案，它可以在多個(gè)Ceph節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)復(fù)制，并通過Ceph的故障轉(zhuǎn)移機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的可用性和一致性。在RBD中，主服務(wù)器和備用服務(wù)器之間通過Ceph集群的網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)塊的實(shí)時(shí)復(fù)制和同步。

與其他流復(fù)制方案相比，RBD具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 數(shù)據(jù)復(fù)制速度更快：RBD通過Ceph的對象存儲(chǔ)方式來管理數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)復(fù)制和同步，比傳統(tǒng)的流復(fù)制方案速度更快。
2. 數(shù)據(jù)安全性更高：RBD可以使用Ceph的數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)壓縮功能，提高數(shù)據(jù)的安全性和傳輸效率。
3. 可擴(kuò)展性更好：RBD可以根據(jù)需要對Ceph存儲(chǔ)集群進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足不同的存儲(chǔ)需求。
4. 系統(tǒng)穩(wěn)定性更高：由于RBD是基于Ceph的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，因此具有更好的容錯(cuò)性和可靠性，可以確保數(shù)據(jù)的可用性和一致性。

方法三：WAL

WAL 由段文件組成（默認(rèn)為 16 MB）。每個(gè)段都有一個(gè)或多個(gè)記錄。日志序列記錄 (LSN) 是指向 WAL 中記錄的指針，用于記錄在日志文件中保存的位置（position/location）。

備份服務(wù)器利用 WAL 段（在 PostgreSQL 術(shù)語中也稱為 XLOGS）從其主服務(wù)器不斷復(fù)制更改。你可以通過在DBMS中使用預(yù)寫日志（write-ahead logging）來為數(shù)據(jù)提供持久性和原子性，具體做法是在將字節(jié)數(shù)組數(shù)據(jù)塊（每個(gè)塊都帶有唯一的LSN）應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫之前，將它們序列化并寫入穩(wěn)定的存儲(chǔ)介質(zhì)

將變更應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫可能會(huì)引起各種文件系統(tǒng)操作。一個(gè)相關(guān)的問題是，在文件系統(tǒng)更新過程中，如果服務(wù)器由于停電而發(fā)生故障，數(shù)據(jù)庫如何確保原子性。具體做法是當(dāng)數(shù)據(jù)庫啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)開始一個(gè)啟動(dòng)或重放過程，該過程可以讀取可用的WAL段，并將它們與存儲(chǔ)在每個(gè)數(shù)據(jù)頁上的LSN進(jìn)行比較（每個(gè)數(shù)據(jù)頁都標(biāo)記有影響該頁的最新WAL記錄的LSN）。

基于日志發(fā)送的復(fù)制（塊級）

流復(fù)制改進(jìn)了日志發(fā)送的過程。與等待WAL切換不同，記錄在創(chuàng)建時(shí)就被發(fā)送，從而減少了復(fù)制延遲。

流復(fù)制也勝過日志發(fā)送，因?yàn)閭浞莘?wù)器通過復(fù)制協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上與主服務(wù)器建立連接。主服務(wù)器可以直接通過這個(gè)連接發(fā)送WAL記錄，而不必依賴于用戶提供的腳本。

基于日志發(fā)送的復(fù)制（文件級）

日志發(fā)送是將日志文件復(fù)制到另一臺(tái)PostgreSQL服務(wù)器，通過重放WAL文件生成另一臺(tái)備用服務(wù)器。且此服務(wù)器被配置為在恢復(fù)模式下工作，目的是為了在監(jiān)聽新的 WAL 文件，并進(jìn)行應(yīng)用。

備份服務(wù)器將成為主 PostgreSQL 服務(wù)器的熱備份。它還可以配置為只讀副本，可以提供只讀查詢。

WAL 歸檔

在創(chuàng)建 WAL 文件時(shí)將其復(fù)制到除pg_wal子目錄以外的任何位置以將其歸檔稱為 WAL 歸檔。每次創(chuàng)建 WAL 文件時(shí)，PostgreSQL 都會(huì)調(diào)用用戶提供的腳本進(jìn)行歸檔。

該腳本可以利用該scp命令將文件復(fù)制到一個(gè)或多個(gè)位置，例如 NFS 。存檔后，可以利用 WAL 段文件恢復(fù)數(shù)據(jù)庫到任何給定時(shí)間點(diǎn)。

其他基于日志的配置如下：

• 同步復(fù)制：在提交每個(gè)同步復(fù)制事務(wù)之前，主服務(wù)器會(huì)等待備用服務(wù)器以確認(rèn)它們已獲取數(shù)據(jù)。這種配置的好處是不會(huì)因?yàn)椴⑿袑懭脒M(jìn)程而導(dǎo)致任何沖突。
• 同步多主復(fù)制：這種情況下，每個(gè)服務(wù)器都可以接受寫入請求，并且在每個(gè)事務(wù)提交之前，修改后的數(shù)據(jù)從原始服務(wù)器傳輸?shù)矫總€(gè)其他服務(wù)器。它利用 2PC 協(xié)議并遵守全有或全無規(guī)則。

WAL 流協(xié)議詳細(xì)信息

WAL接收器的進(jìn)程運(yùn)行在備用服務(wù)器上，利用recovery.conf中提供的primary_conninfo參數(shù)中的連接詳細(xì)信息，通過TCP/IP連接到主服務(wù)器。

開始流式復(fù)制時(shí)，前端可以在啟動(dòng)消息中發(fā)送復(fù)制參數(shù)。值為true、yes、1或ON的布爾值讓后端知道它需要進(jìn)入物理復(fù)制walsender模式。

WAL發(fā)送器是在主服務(wù)器上運(yùn)行的另一個(gè)進(jìn)程，負(fù)責(zé)在生成WAL記錄時(shí)將其發(fā)送到備用服務(wù)器。WAL接收器將WAL記錄保存在WAL中，就像本地的客戶端連接一樣。

一旦WAL記錄到達(dá)WAL段文件，備用服務(wù)器就不斷地重放WAL，以使主服務(wù)器和備用服務(wù)器保持最新同步狀態(tài)。

PostgreSQL 復(fù)制的要素

接下來我們將更深入地了解 PostgreSQL 復(fù)制的常用模型（單主復(fù)制和多主復(fù)制）、類型（物理復(fù)制和邏輯復(fù)制）以及模式（同步和異步）。

PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫復(fù)制模型

可擴(kuò)展性是指向現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)添加更多資源/硬件，以增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)和處理更多數(shù)據(jù)的能力，可以進(jìn)行水平和垂直擴(kuò)展。PostgreSQL 復(fù)制是水平可伸縮性的一個(gè)例子，它比垂直可伸縮性更難實(shí)現(xiàn)。主要通過單主復(fù)制（SMR）和多主復(fù)制（MMR）來實(shí)現(xiàn)水平擴(kuò)展。

單主復(fù)制僅允許在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上修改數(shù)據(jù)，并將這些修改復(fù)制到一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)。副本數(shù)據(jù)庫中的復(fù)制表不允許接受任何更改，但來自主服務(wù)器的更改除外。

大多數(shù)時(shí)候，SMR 足以滿足應(yīng)用程序的需求，因?yàn)樗呐渲煤凸芾聿荒敲磸?fù)雜，而且不會(huì)發(fā)生沖突。單主復(fù)制也是單向的，因?yàn)閺?fù)制數(shù)據(jù)主要在一個(gè)方向上流動(dòng)，從主數(shù)據(jù)庫到副本數(shù)據(jù)庫。

在某些情況下，單靠 SMR 可能不夠，你可能需要實(shí)施 MMR。MMR 允許多個(gè)節(jié)點(diǎn)充當(dāng)主節(jié)點(diǎn)。對多個(gè)指定主數(shù)據(jù)庫中表行的更改將復(fù)制到每個(gè)其他主數(shù)據(jù)庫中的對應(yīng)表。在這個(gè)模型中，經(jīng)常采用沖突解決方案來避免重復(fù)主鍵等問題。

使用 MMR 有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即：

• 在主機(jī)故障的情況下，其他主機(jī)仍然可以提供更新和插入服務(wù)。
• 主節(jié)點(diǎn)分布在幾個(gè)不同的位置，因此所有主節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障的可能性很小。
• 能夠使用主數(shù)據(jù)庫的廣域網(wǎng) (WAN)，這些主數(shù)據(jù)庫在地理位置上可以靠近客戶端組，同時(shí)保持網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)一致性。

然而，實(shí)施 MMR 的缺點(diǎn)是復(fù)雜性和沖突難以解決。

一些機(jī)構(gòu)和應(yīng)用程序提供 MMR 解決方案，因?yàn)?PostgreSQL 本身并不支持。這些解決方案可能是開源的、免費(fèi)的或付費(fèi)的。如雙向復(fù)制 (BDR)，它是異步的并且基于 PostgreSQL 邏輯解碼功能。

由于 BDR 應(yīng)用程序在其他節(jié)點(diǎn)上重放事務(wù)，如果正在應(yīng)用的事務(wù)與在接收節(jié)點(diǎn)上提交的事務(wù)之間存在沖突，重放操作可能會(huì)失敗。

PostgreSQL 復(fù)制的類型

PostgreSQL 復(fù)制有兩種類型：邏輯復(fù)制和物理復(fù)制。

一個(gè)簡單的 initdb 邏輯操作，將會(huì)執(zhí)行為集群創(chuàng)建基準(zhǔn)目錄的物理操作。同樣，一個(gè)簡單的邏輯操作（CREATE DATABASE）將執(zhí)行為在基準(zhǔn)目錄中創(chuàng)建子目錄的物理操作。

物理復(fù)制通常處理文件和目錄。它不知道這些文件和目錄代表什么。物理復(fù)制方法用于在另一臺(tái)機(jī)器上維護(hù)單個(gè)集群的完整數(shù)據(jù)副本，并且在文件系統(tǒng)級別或磁盤級別進(jìn)行，并使用精確的塊地址。

邏輯復(fù)制是一種根據(jù)復(fù)制標(biāo)識（通常是主鍵）復(fù)制數(shù)據(jù)實(shí)體及其修改的方法。與物理復(fù)制不同，它處理數(shù)據(jù)庫、表和 DML 操作，并在數(shù)據(jù)庫集群級別完成。它使用發(fā)布和訂閱模型，一個(gè)訂閱者可以訂閱發(fā)布者節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)或多個(gè)發(fā)布。

復(fù)制過程首先對發(fā)布者數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)進(jìn)行快照，然后將其復(fù)制到訂閱者。訂閱者從他們訂閱的發(fā)布中提取數(shù)據(jù)，并可能稍后重新發(fā)布數(shù)據(jù)，以允許級聯(lián)復(fù)制或更復(fù)雜的配置。訂閱者以與發(fā)布者相同的順序應(yīng)用數(shù)據(jù)，以便保證單個(gè)訂閱內(nèi)的發(fā)布的事務(wù)一致性，也稱為事務(wù)復(fù)制。

邏輯復(fù)制的典型場景如下：

• 將單個(gè)數(shù)據(jù)庫（或數(shù)據(jù)庫的子集）中的增量更改發(fā)送給訂閱者。
• 在多個(gè)數(shù)據(jù)庫之間共享數(shù)據(jù)庫的一個(gè)子集。
• 在單個(gè)更改到達(dá)訂閱者時(shí)觸發(fā)它們的觸發(fā)事件。
• 將多個(gè)數(shù)據(jù)庫合并為一個(gè)。
• 為不同的用戶組提供對復(fù)制數(shù)據(jù)的訪問。

訂閱者數(shù)據(jù)庫的行為方式與任何其他 PostgreSQL 實(shí)例相同，并且可以通過定義其發(fā)布來用作其他數(shù)據(jù)庫的發(fā)布者。

當(dāng)訂閱者被應(yīng)用程序配置成只讀時(shí)，單個(gè)訂閱不會(huì)發(fā)生沖突。不過，如果應(yīng)用程序或其他訂閱者對同一組表進(jìn)行了寫入，則可能會(huì)出現(xiàn)沖突。

PostgreSQL 同時(shí)支持這兩種機(jī)制。邏輯復(fù)制允許對數(shù)據(jù)復(fù)制和安全性進(jìn)行細(xì)粒度控制。

復(fù)制模式

PostgreSQL 復(fù)制主要有兩種模式：同步和異步。同步復(fù)制允許同時(shí)將數(shù)據(jù)寫入主服務(wù)器和從服務(wù)器，而異步復(fù)制確保數(shù)據(jù)先寫入主服務(wù)器，然后再復(fù)制到從服務(wù)器。

在同步模式復(fù)制中，只有當(dāng)這些更改已復(fù)制到所有副本時(shí)，主數(shù)據(jù)庫上的事務(wù)才被視為完成。副本服務(wù)器必須始終可用，以便在主服務(wù)器上完成事務(wù)。同步復(fù)制模式用于具有即時(shí)故障轉(zhuǎn)移要求的高端事務(wù)環(huán)境。

在異步模式下，當(dāng)只在主服務(wù)器上完成更改時(shí)，可以聲明主服務(wù)器上的事務(wù)已完成。這些更改隨后會(huì)及時(shí)復(fù)制到副本中。副本服務(wù)器可以在一段時(shí)間內(nèi)保持不同步，稱為復(fù)制滯后。在崩潰的情況下，可能會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，但異步復(fù)制提供的開銷很小，因此在大多數(shù)情況下是可以接受的（不會(huì)使主服務(wù)器負(fù)擔(dān)過重）。

如何設(shè)置 PostgreSQL 復(fù)制

接下來，我們將演示如何在 Linux 操作系統(tǒng)上設(shè)置 PostgreSQL 復(fù)制過程。對于本例，我們將使用 Ubuntu 18.04 LTS 和 PostgreSQL 10。

一、安裝

通過以下步驟在 Linux 上安裝 PostgreSQL：

1. 首先，通過在終端中鍵入以下命令來導(dǎo)入 PostgreSQL 簽名密鑰

wget -q https://www.postgresql.org/media/keys/ACCC4CF8.asc -O- | sudo apt-key add -

2. 然后，添加 PostgreSQL 存儲(chǔ)庫：

echo "deb http://apt.postgresql.org/pub/repos/apt/ bionic-pgdg main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/postgresql.list

3. 更新存儲(chǔ)庫索引：

sudo apt-get update

4. 使用 apt 命令安裝 PostgreSQL 包：

sudo apt-get install -y postgresql-10

5. 最后，使用以下命令為 PostgreSQL 用戶設(shè)置密碼：

sudo passwd postgres

在進(jìn)行 PostgreSQL 復(fù)制過程之前，主服務(wù)器和備份服務(wù)器都必須安裝 PostgreSQL。

在兩臺(tái)服務(wù)器上設(shè)置 PostgreSQL 后，可以繼續(xù)進(jìn)行主服務(wù)器和備份服務(wù)器的復(fù)制設(shè)置。

二、主服務(wù)器配置

1. 首先，使用以下命令登錄到 PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫：

su - postgres

2. 使用以下命令創(chuàng)建復(fù)制用戶：

psql -c "CREATEUSER replication REPLICATION LOGIN CONNECTION LIMIT 1 ENCRYPTED PASSWORD'YOUR_PASSWORD';"

3. 在 Ubuntu 中使用任何 nano 應(yīng)用程序編輯pg_hba.cnf并添加以下配置：

nano /etc/postgresql/10/main/pg_hba.conf

4. 使用以下命令配置該文件：

host replication  replication  MasterIP/24  md5

5. 打開并編輯postgresql.conf，并進(jìn)行以下配置：

nano /etc/postgresql/10/main/postgresql.conf

配置如下：

listen_addresses = 'localhost,MasterIP'
wal_level = replica
wal_keep_segments = 64
max_wal_senders = 10

6. 最后，在主服務(wù)器中重啟 PostgreSQL：

systemctl restart postgresql

至此，主服務(wù)器配置已經(jīng)完成。

三、備份服務(wù)器配置

1. 使用以下命令登錄到 PostgreSQL RDMS：

su - postgres

2. 停止 PostgreSQL 服務(wù)，使用以下命令對其進(jìn)行處理：

systemctl stop postgresql

3. 使用以下命令編輯pg_hba.conf文件并添加以下配置：

nano /etc/postgresql/10/main/pg_hba.conf

host replication  replication  MasterIP/24  md5

4. 在備份服務(wù)器打開并編輯postgresql.conf并放入以下配置，如果有注釋則取消注釋：

nano /etc/postgresql/10/main/postgresql.conf
listen_addresses = 'localhost,SecondaryIP'
wal_keep_segments = 64
wal_level = replica
hot_standby = on
max_wal_senders = 10

SecondaryIP是從服務(wù)器的地址。

5. 訪問備份服務(wù)器中的 PostgreSQL 數(shù)據(jù)目錄并刪除所有內(nèi)容：

cd /var/lib/postgresql/10/main
rm -rfv *

6. 將 PostgreSQL 主服務(wù)器數(shù)據(jù)目錄文件復(fù)制到 PostgreSQL 從服務(wù)器數(shù)據(jù)目錄，并在從服務(wù)器中寫入以下命令：

pg_basebackup -h MasterIP -D /var/lib/postgresql/11/main/ -P -U
replication --wal-method=fetch

7. 輸入主服務(wù)器 PostgreSQL 密碼并按回車鍵。接下來，為恢復(fù)配置添加以下命令：

// "Edit" Command
nano /var/lib/postgresql/10/main/recovery.conf
// Configuration
standby_mode   = 'on'
primary_conninfo = 'host=MasterIP port=5432 user=replication password=YOUR_PASSWORD'
trigger_file = '/tmp/MasterNow'

這里YOUR_PASSWORD是主服務(wù)器 PostgreSQL 創(chuàng)建的復(fù)制用戶的密碼。

8. 設(shè)置密碼后，必須重新啟動(dòng)備份 PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫：

systemctl start postgresql

四、測試配置是否成功

現(xiàn)在已經(jīng)執(zhí)行完了這些配置，讓我們測試復(fù)制過程并觀察從服務(wù)器數(shù)據(jù)庫是否正常。

首先，我們在主服務(wù)器中創(chuàng)建一個(gè)表，并觀察它是否反映在備份服務(wù)器上。

1. 由于我們在主服務(wù)器中創(chuàng)建表，因此需要登錄到主服務(wù)器：

su - postgres
psql

2. 現(xiàn)在我們創(chuàng)建一個(gè)名為“testtable”的簡單表，并通過在終端中運(yùn)行以下 PostgreSQL 查詢將數(shù)據(jù)插入表中：

CREATE TABLE testtable (websites varchar(100));
INSERT INTO testtable VALUES ('section.com');
INSERT INTO testtable VALUES ('google.com');
INSERT INTO testtable VALUES ('github.com');

3. 登錄從服務(wù)器觀察從服務(wù)器PostgreSQL數(shù)據(jù)庫：

su - postgres psql

4. 現(xiàn)在，檢查表 'testtable' 是否存在，并且可以通過在終端中運(yùn)行以下 PostgreSQL 查詢來返回?cái)?shù)據(jù)。

select * from testtable;

查詢結(jié)果如下：

|  websites  |

-------------------

| section.com |

| google.com |

| github.com  |

--------------------

那么測試成功，主服務(wù)器數(shù)據(jù)已經(jīng)同步到從服務(wù)器上了。

PostgreSQL 手動(dòng)故障轉(zhuǎn)移步驟

讓我們回顧一下 PostgreSQL 手動(dòng)故障轉(zhuǎn)移的步驟：

1. 使用非常規(guī)手段將主服務(wù)器崩潰。
2. 通過在從服務(wù)器上運(yùn)行以下命令來提升從服務(wù)（切為主服務(wù)）：

./pg_ctl promote -D ../sb_data/
server promoting

3. 連接到提升后的從服務(wù)并插入一行：

-bash-4.2$ ./edb-psql -p 5432 edb

Password:

psql.bin (10.7)

Type "help" for help.

edb=# insert into abc values(4,'Four');

如果插入正常，則從服務(wù)（以前是只讀服務(wù)）已提升為新的主服務(wù)。

如何在 PostgreSQL 中自動(dòng)進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移

設(shè)置自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移很容易，需要使用到 EDB PostgreSQL 故障轉(zhuǎn)移管理器 (EFM)。在每個(gè)主節(jié)點(diǎn)和備用節(jié)點(diǎn)上下載并安裝 EFM 后，你可以創(chuàng)建一個(gè) EFM 集群，該集群由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、一個(gè)或多個(gè)備用節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)可選的 Witness 節(jié)點(diǎn)組成，該節(jié)點(diǎn)在發(fā)生故障時(shí)確認(rèn)斷言。

EFM 持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀況并根據(jù)系統(tǒng)事件發(fā)送電子郵件警報(bào)。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，它會(huì)自動(dòng)切換到最新的備用服務(wù)并重新配置所有其他備用服務(wù)以識別新的主節(jié)點(diǎn)。

它還會(huì)重新配置負(fù)載平衡器（例如 pgPool）并防止發(fā)生“裂腦”（當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都認(rèn)為它們是主節(jié)點(diǎn)時(shí)）。

總結(jié)

由于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大，可伸縮性和安全性已成為數(shù)據(jù)庫管理中最重要的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在事務(wù)環(huán)境中。雖然我們可以通過向現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)添加更多資源/硬件來垂直提高可擴(kuò)展性，但這并不總是可行的，因?yàn)樘砑有掠布切枰杀镜摹?/p>

因此，就需要 PostgreSQL 復(fù)制發(fā)揮作用了，它實(shí)現(xiàn)了水平可擴(kuò)展，即向現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)添加更多節(jié)點(diǎn)，而不是增加現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)的硬件配置。