Как добиться отказоустойчивости в PostgreSQL

1️⃣ Как кратко ответить

Для достижения отказоустойчивости в PostgreSQL необходимо использовать репликацию и кластеризацию. Настройка асинхронной или синхронной репликации позволяет создать резервные копии данных на нескольких серверах. Использование инструментов, таких как Patroni или Pgpool-II, обеспечивает автоматическое переключение на резервный сервер в случае сбоя основного. Также важно регулярно выполнять резервное копирование и тестировать процедуры восстановления.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Отказоустойчивость в PostgreSQL — это способность системы продолжать работу в случае сбоя одного или нескольких компонентов. Это достигается за счет репликации данных и автоматического переключения на резервные серверы. Рассмотрим основные методы и инструменты, которые помогают в этом.

Репликация

Репликация — это процесс копирования данных с одного сервера (мастера) на другой сервер (реплику). В PostgreSQL поддерживаются два основных типа репликации:

• Асинхронная репликация: Данные записываются на мастер-сервер, а затем передаются на реплику. Это может привести к потере данных в случае сбоя мастера, так как не все изменения могут быть переданы на реплику вовремя.

• Синхронная репликация: Данные записываются одновременно на мастер и реплику. Это обеспечивает более высокую надежность, так как данные на реплике всегда актуальны, но может замедлить производительность из-за необходимости ожидания подтверждения от реплики.

Кластеризация

Кластеризация позволяет объединить несколько серверов в единое целое, обеспечивая балансировку нагрузки и автоматическое переключение на резервный сервер в случае сбоя. В PostgreSQL для этого используются такие инструменты, как:

• Patroni: Это инструмент для управления кластером PostgreSQL, который обеспечивает автоматическое переключение и управление конфигурацией кластера. Patroni использует консенсусный алгоритм (например, Etcd или Consul) для управления состоянием кластера.

• Pgpool-II: Это промежуточный сервер, который обеспечивает балансировку нагрузки, репликацию и автоматическое переключение. Pgpool-II может работать с несколькими экземплярами PostgreSQL, распределяя запросы между ними.

Резервное копирование и восстановление

Регулярное резервное копирование данных — это важная часть стратегии отказоустойчивости. PostgreSQL поддерживает несколько методов резервного копирования:

• pg_dump: Утилита для создания логических резервных копий базы данных. Подходит для небольших баз данных.

• pg_basebackup: Утилита для создания физических резервных копий. Подходит для больших баз данных и используется для создания реплик.

• WAL архивирование: Архивирование журналов транзакций (WAL) позволяет восстановить базу данных до любого момента времени.

Пример настройки синхронной репликации

# На мастер-сервере в файле postgresql.conf
wal_level = replica
synchronous_commit = on
synchronous_standby_names = 'standby1'
​
# На мастер-сервере в файле pg_hba.conf
host replication all 192.168.1.2/32 md5
​
# На реплике
pg_basebackup -h 192.168.1.1 -D /var/lib/postgresql/12/main -U replicator -P --wal-method=stream
​
# Включение реплики
echo "standby_mode = 'on'" >> /var/lib/postgresql/12/main/recovery.conf
echo "primary_conninfo = 'host=192.168.1.1 port=5432 user=replicator password=yourpassword'" >> /var/lib/postgresql/12/main/recovery.conf

• wal_level = replica: Устанавливает уровень журналирования транзакций, необходимый для репликации.
• synchronous_commit = on: Включает синхронную репликацию.
• synchronous_standby_names = 'standby1': Определяет имя синхронной реплики.
• pg_basebackup: Команда для создания резервной копии базы данных на реплике.
• standby_mode = 'on': Включает режим реплики.
• primary_conninfo: Указывает параметры подключения к мастер-серверу.

Эти шаги и инструменты помогают обеспечить отказоустойчивость в PostgreSQL, минимизируя время простоя и потерю данных.