数据库学习教程

    流复制、逻辑复制与高可用

    PostgreSQL 的高可用建立在 WAL（Write-Ahead Log） 之上。按复制粒度分为物理复制与逻辑复制。

    WAL 回顾

    所有修改先写 WAL 再改数据页，这带来三个能力：

    1. 崩溃恢复：重放 WAL 恢复到一致状态。
    2. 物理复制：把 WAL 原样传输到备库。
    3. 时间点恢复 PITR：基于基础备份 + WAL 归档恢复到任意时刻。

    物理流复制

    主库持续把 WAL 推送给备库，备库原样重放，得到字节级一致的副本（适合只读扩展与故障切换）。

    wal_level = replica
max_wal_senders = 10
wal_keep_size = 1GB
    # 允许备库复制连接
host replication repl 10.0.0.0/24 scram-sha-256
    # 用 pg_basebackup 拉取基础备份
pg_basebackup -h 10.0.0.1 -U repl -D /var/lib/postgresql/data \
  -Fp -Xs -P -R     # -R 自动生成 standby.signal 与 primary_conninfo

# 启动备库即为只读副本
    -- 主库查看已连接的备库与落后字节
SELECT client_addr, state, sent_lsn, write_lsn, replay_lsn
FROM pg_stat_replication;

-- 备库查看是否延迟
SELECT now() - pg_last_xact_replay_timestamp() AS replay_lag;

    同步复制

    默认异步复制在故障时可能丢少量数据。配置同步复制可让主库等待备库确认：

    synchronous_commit = on
synchronous_standby_names = 'FIRST 1 (standby1, standby2)'
    Warning

    同步复制会增加事务延迟，且当所有同步备库不可用时主库写操作会阻塞。建议配置至少两个候选备库并使用 FIRST 1 (...) 语义，兼顾一致性与可用性。

    逻辑复制

    逻辑复制在逻辑层面（行变更）复制，而非物理字节，因而支持：

    • 只复制部分表、按行过滤。
    • 跨大版本升级、异构迁移。
    • 主库可读写（物理备库只读）。
    -- 主库：wal_level = logical
CREATE PUBLICATION pub_orders FOR TABLE orders, users;

-- 订阅端
CREATE SUBSCRIPTION sub_orders
CONNECTION 'host=10.0.0.1 port=5432 dbname=demo user=repl password=***'
PUBLICATION pub_orders;
    Tip

    逻辑复制不复制 DDL（表结构变更需手动同步），也不复制序列。它更适合数据同步与迁移，而不是完整的灾备方案。

    高可用与故障切换

    方案说明
    Patroni基于 etcd/Consul 的成熟 HA 编排，自动选主与切换
    repmgr社区常用的复制管理工具
    pg_auto_failover官方 Citus 团队方案，配置简单
    云托管（RDS/Aurora）厂商代管，多可用区自动切换
            ┌─────────────┐
        │  etcd/Consul│  ← 分布式一致性存储（租约与选主）
        └──────┬──────┘
     ┌─────────┴─────────┐
     ▼                   ▼
 ┌────────┐  流复制  ┌────────┐
 │ 主库    │ ───────► │ 备库    │
 │ Patroni │         │ Patroni │
 └────────┘           └────────┘
     ▲
     └── VIP / HAProxy / 客户端路由

    备份与 PITR

    # 连续归档模式
archive_mode = on
archive_command = 'cp %p /backup/wal/%f'

# 基础备份
pg_basebackup -D /backup/base -Ft -z -P

# 恢复到指定时间点（recovery.target_time）
restore_command = 'cp /backup/wal/%f %p'

    小结

    • WAL 是崩溃恢复、物理复制与 PITR 的共同基础。
    • 物理流复制得到完整副本，用于只读扩展与切换；同步复制可降低丢数据风险但增加延迟。
    • 逻辑复制灵活（部分表、跨版本），但不含 DDL 与序列。
    • 生产高可用优先选用 Patroni 或云托管方案，并配套基础备份 + WAL 归档。