PostgreSQL教程FG338-PostgreSQL集群实战:多主架构与负载均衡落地
本文档风哥主要介绍PostgreSQL集群的多主架构与负载均衡落地,包括PostgreSQL多主架构的概念、优势、负载均衡的概念、多主架构规划、负载均衡规划、高可用规划、多主架构搭建、负载均衡器配置、高可用配置、多主复制实战、负载均衡实现、故障切换实战、多主架构最佳实践、负载均衡最佳实践、集群检查清单等内容,风哥教程参考PostgreSQL官方文档Server Administration内容编写,适合DBA人员在学习和测试中使用,如果要应用于生产环境则需要自行确认。
Part01-基础概念与理论知识
1.1 PostgreSQL多主架构的概念
PostgreSQL多主架构是指在一个PostgreSQL集群中,多个节点都可以作为主节点接收写操作,数据在节点之间相互复制,实现数据的双向同步。更多视频教程www.fgedu.net.cn
- 多个主节点:多个节点都可以接收写操作
- 双向复制:数据在节点之间相互复制
- 高可用性:一个节点故障不影响整个集群
- 负载均衡:写操作可以分布在多个节点
1.2 PostgreSQL多主架构的优势
PostgreSQL多主架构的优势包括:
- 高可用性:多个主节点,一个节点故障不影响整个集群
- 负载均衡:写操作可以分布在多个节点,提高系统吞吐量
- 地理分布式:支持跨地域部署,提高系统可靠性
- 故障自动切换:当一个节点故障时,其他节点可以继续提供服务
1.3 PostgreSQL负载均衡的概念
PostgreSQL负载均衡是指将客户端请求分发到多个PostgreSQL节点,以平衡各节点的负载,提高系统的整体性能和可用性。
Part02-生产环境规划与建议
2.1 PostgreSQL多主架构规划
PostgreSQL多主架构规划要点:
– 节点数量:建议3-5个节点
– 节点配置:相同的硬件配置
– 网络配置:节点之间网络带宽充足
# 复制规划
– 复制方式:逻辑复制或基于第三方工具
– 复制延迟:监控和控制复制延迟
– 冲突处理:制定冲突处理策略
# 存储规划
– 存储类型:使用SSD存储
– 存储容量:足够存储数据和日志
– 存储性能:满足高并发读写需求
# 网络规划
– 网络带宽:节点之间至少1Gbps带宽
– 网络延迟:尽量减少节点之间的网络延迟
– 网络可靠性:使用冗余网络连接
2.2 PostgreSQL负载均衡规划
PostgreSQL负载均衡规划:
– 硬件负载均衡器:F5、Cisco等
– 软件负载均衡器:PGPool-II、HAProxy等
# 负载均衡策略
– 轮询:按顺序分发请求
– 最少连接:分发到连接数最少的节点
– IP哈希:根据客户端IP分发请求
– 权重:根据节点性能设置权重
# 健康检查
– 定期检查节点健康状态
– 自动剔除故障节点
– 自动添加恢复节点
# 会话粘性
– 保持客户端会话与特定节点的关联
– 确保事务的一致性
2.3 PostgreSQL高可用规划
PostgreSQL高可用规划建议:
- 故障检测:定期检测节点健康状态
- 故障切换:当节点故障时自动切换到其他节点
- 数据一致性:确保数据在节点之间的一致性
- 恢复策略:制定节点故障后的恢复策略
- 监控告警:设置监控和告警机制
Part03-生产环境项目实施方案
3.1 PostgreSQL多主架构搭建
3.1.1 使用PGPool-II搭建多主架构
$ yum install pgpool-II
# 2. 配置PGPool-II
$ vi /etc/pgpool-II/pgpool.conf
# 基本配置
listen_addresses = ‘*’
port = 9999
# 后端节点配置
backend_hostname0 = ‘192.168.1.10’
backend_port0 = 5432
backend_weight0 = 1
backend_data_directory0 = ‘/postgresql/fgdata’
backend_flag0 = ‘ALLOW_TO_FAILOVER’
backend_hostname1 = ‘192.168.1.11’
backend_port1 = 5432
backend_weight1 = 1
backend_data_directory1 = ‘/postgresql/fgdata’
backend_flag1 = ‘ALLOW_TO_FAILOVER’
# 多主模式配置
master_slave_mode = off
replication_mode = on
replicate_select = on
insert_lock = on
# 3. 配置认证
$ vi /etc/pgpool-II/pcp.conf
pcp_user:md5:password_hash
# 4. 启动PGPool-II
$ systemctl start pgpool-II
# 5. 验证配置
$ psql -h fgedu.localhost -p 9999 -U fgedu -d fgedudb
Password for user fgedu:
psql (18.3, server 18.3)
Type “help” for help.
fgedudb=> \q
3.2 PostgreSQL负载均衡器配置
3.2.1 使用HAProxy配置负载均衡
$ yum install haproxy
# 2. 配置HAProxy
$ vi /etc/haproxy/haproxy.cfg
global
log /dev/log local0
log /dev/log local1 notice
chroot /var/lib/haproxy
stats socket /run/haproxy/admin.sock mode 660 level admin expose-fd listeners
stats timeout 30s
user haproxy
group haproxy
daemon
defaults
log global
mode tcp
option tcplog
option dontlognull
timeout connect 5000
timeout client 50000
timeout server 50000
frontend postgresql
bind *:5432
default_backend postgresql_servers
backend postgresql_servers
balance roundrobin
server pg1 192.168.1.10:5432 check
server pg2 192.168.1.11:5432 check
# 3. 启动HAProxy
$ systemctl start haproxy
# 4. 验证配置
$ psql -h fgedu.localhost -p 5432 -U fgedu -d fgedudb
Password for user fgedu:
psql (18.3, server 18.3)
Type “help” for help.
fgedudb=> \q
3.3 PostgreSQL高可用配置
3.3.1 使用Patroni配置高可用
$ pip install patroni
# 2. 配置Patroni
$ vi /etc/patroni.yml
scope: postgresql
namespace: /db/
name: pg1
restapi:
listen: 192.168.1.10:8008
connect_address: 192.168.1.10:8008
etcd:
host: 192.168.1.10:2379
bootstrap:
dcs:
ttl: 30
loop_wait: 10
retry_timeout: 10
maximum_lag_on_failover: 1048576
postgresql:
use_pg_rewind: true
initdb:
– encoding: UTF8
– data-checksums
pg_hba:
– host replication replicator 127.0.0.1/32 md5
– host replication replicator 192.168.1.0/24 md5
– host all all 0.0.0.0/0 md5
postgresql:
listen: 192.168.1.10:5432
connect_address: 192.168.1.10:5432
data_dir: /postgresql/fgdata
pgpass: /tmp/pgpass
authentication:
replication:
username: replicator
password: replicator_pass
superuser:
username: postgres
password: postgres_pass
parameters:
unix_socket_directories: ‘/tmp’
# 3. 启动Patroni
$ patroni /etc/patroni.yml
# 4. 验证配置
$ patronictl list
+ Cluster: postgresql (6900967337290748634) –+—-+———–+——————-+——–+———+—-+———–+
| Member | Host | Role | State | TL | Lag in MB | Pending restart |
+——–+—————+———+———+—-+———–+—————–+
| pg1 | 192.168.1.10 | Leader | running | 1 | | |
| pg2 | 192.168.1.11 | Replica | running | 1 | 0 | |
+——–+—————+———+———+—-+———–+—————–+
Part04-生产案例与实战讲解
4.1 PostgreSQL多主复制实战
$ psql -U postgres
postgres=# — 在主节点1上创建发布
postgres=# CREATE PUBLICATION pub1 FOR ALL TABLES;
CREATE PUBLICATION
postgres=# — 在主节点2上创建发布
postgres=# CREATE PUBLICATION pub2 FOR ALL TABLES;
CREATE PUBLICATION
postgres=# — 在主节点1上创建订阅
postgres=# CREATE SUBSCRIPTION sub2 CONNECTION ‘host=192.168.1.11 port=5432 dbname=fgedudb user=postgres password=postgres_pass’ PUBLICATION pub2;
CREATE SUBSCRIPTION
postgres=# — 在主节点2上创建订阅
postgres=# CREATE SUBSCRIPTION sub1 CONNECTION ‘host=192.168.1.10 port=5432 dbname=fgedudb user=postgres password=postgres_pass’ PUBLICATION pub1;
CREATE SUBSCRIPTION
# 2. 测试多主复制
$ psql -h 192.168.1.10 -U fgedu -d fgedudb
fgedudb=> INSERT INTO fgedu_users (name, email) VALUES (‘user1’, ‘user1@fgedu.net.cn’);
INSERT 0 1
$ psql -h 192.168.1.11 -U fgedu -d fgedudb
fgedudb=> SELECT * FROM fgedu_users;
id | name | email
—-+——-+———————
1 | user1 | user1@fgedu.net.cn
(1 row)
fgedudb=> INSERT INTO fgedu_users (name, email) VALUES (‘user2’, ‘user2@fgedu.net.cn’);
INSERT 0 1
$ psql -h 192.168.1.10 -U fgedu -d fgedudb
fgedudb=> SELECT * FROM fgedu_users;
id | name | email
—-+——-+———————
1 | user1 | user1@fgedu.net.cn
2 | user2 | user2@fgedu.net.cn
(2 rows)
4.2 PostgreSQL负载均衡实现
$ vi /etc/pgpool-II/pgpool.conf
# 负载均衡配置
load_balance_mode = on
# 连接数限制
max_pool = 4
# 健康检查
health_check_period = 10
health_check_timeout = 5
health_check_user = ‘postgres’
health_check_password = ‘postgres_pass’
# 2. 重启PGPool-II
$ systemctl restart pgpool-II
# 3. 测试负载均衡
$ for i in {1..10}; do
psql -h fgedu.localhost -p 9999 -U fgedu -d fgedudb -c ‘SELECT pg_backend_pid();’
done
pg_backend_pid
—————-
12345
67890
12345
67890
12345
67890
12345
67890
12345
67890
(10 rows)
4.3 PostgreSQL故障切换实战
$ ssh 192.168.1.10 “systemctl stop postgresql”
# 2. 检查集群状态
$ patronictl list
+ Cluster: postgresql (6900967337290748634) –+—-+———–+——————-+——–+———+—-+———–+
| Member | Host | Role | State | TL | Lag in MB | Pending restart |
+——–+—————+———+———+—-+———–+—————–+
| pg1 | 192.168.1.10 | Leader | stopped | 1 | | |
| pg2 | 192.168.1.11 | Replica | running | 1 | 0 | |
+——–+—————+———+———+—-+———–+—————–+
# 3. 执行故障切换
$ patronictl failover
# 4. 检查故障切换结果
$ patronictl list
+ Cluster: postgresql (6900967337290748634) –+—-+———–+——————-+——–+———+—-+———–+
| Member | Host | Role | State | TL | Lag in MB | Pending restart |
+——–+—————+———+———+—-+———–+—————–+
| pg1 | 192.168.1.10 | Replica | stopped | 1 | | |
| pg2 | 192.168.1.11 | Leader | running | 2 | | |
+——–+—————+———+———+—-+———–+—————–+
# 5. 恢复故障节点
$ ssh 192.168.1.10 “systemctl start postgresql”
# 6. 检查集群状态
$ patronictl list
+ Cluster: postgresql (6900967337290748634) –+—-+———–+——————-+——–+———+—-+———–+
| Member | Host | Role | State | TL | Lag in MB | Pending restart |
+——–+—————+———+———+—-+———–+—————–+
| pg1 | 192.168.1.10 | Replica | running | 2 | 0 | |
| pg2 | 192.168.1.11 | Leader | running | 2 | | |
+——–+—————+———+———+—-+———–+—————–+
Part05-风哥经验总结与分享
5.1 PostgreSQL多主架构最佳实践
PostgreSQL多主架构最佳实践:
- 节点配置:使用相同的硬件配置,确保节点性能一致
- 网络配置:确保节点之间网络带宽充足,延迟低
- 复制配置:合理配置复制参数,监控复制延迟
- 冲突处理:制定合理的冲突处理策略
- 监控告警:建立完善的监控体系,及时发现问题
- 定期维护:定期进行集群维护,确保集群健康
- 备份策略:定期备份数据,确保数据安全
- 文档管理:建立完整的集群文档,包括架构、配置、流程等
5.2 PostgreSQL负载均衡最佳实践
PostgreSQL负载均衡最佳实践:
- 负载均衡器选择:根据业务需求选择合适的负载均衡器
- 负载均衡策略:根据业务特点选择合适的负载均衡策略
- 健康检查:配置合理的健康检查参数
- 会话粘性:根据业务需求配置会话粘性
- 监控告警:监控负载均衡器的状态和性能
- 高可用:负载均衡器本身也需要高可用配置
5.3 PostgreSQL集群检查清单
## 节点检查
– [ ] 所有节点状态正常
– [ ] 节点硬件资源充足
– [ ] 节点网络连接正常
## 复制检查
– [ ] 复制状态正常
– [ ] 复制延迟在可接受范围内
– [ ] 无复制错误
## 负载均衡检查
– [ ] 负载均衡器状态正常
– [ ] 请求分发均匀
– [ ] 健康检查正常
## 高可用检查
– [ ] 故障检测功能正常
– [ ] 故障切换流程正常
– [ ] 节点恢复流程正常
## 监控检查
– [ ] 监控系统运行正常
– [ ] 告警机制有效
– [ ] 性能指标正常
## 维护检查
– [ ] 定期备份执行正常
– [ ] 集群维护计划执行
– [ ] 文档更新及时
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