PostgreSQL 流复制 + 自动故障转移

症状

目标：使用流复制为 PostgreSQL 搭建 hot standby，并加入 Patroni/repmgr 实现自动故障转移。

1. 在主库上设置 WAL 和连接参数

对于流复制，wal_level 至少须为 'replica'。max_wal_senders 必须覆盖副本数 + 备份连接数，并须通过 wal_keep_size 或复制槽防止 WAL 被过早删除。这些更改需要重启。

PostgreSQL

ALTER SYSTEM SET wal_level = 'replica';
ALTER SYSTEM SET max_wal_senders = 10;
ALTER SYSTEM SET max_replication_slots = 10;
ALTER SYSTEM SET hot_standby = on;
-- To apply the postgresql.conf change:
-- systemctl restart postgresql

2. 定义复制角色和 pg_hba 访问

创建一个带 REPLICATION 属性的角色，供备库连接使用。在 pg_hba.conf 中添加一行，允许从备库 IP 访问 'replication' 数据库，并用 pg_reload_conf() 重新加载。

PostgreSQL

CREATE ROLE replicator WITH REPLICATION LOGIN PASSWORD 'secret';
-- Add to pg_hba.conf:
-- host replication replicator 10.0.0.20/32 scram-sha-256
SELECT pg_reload_conf();

3. 在主库上创建持久复制槽

物理复制槽可防止主库在备库落后时删除所需的 WAL；用复制槽管理比 wal_keep_size 更安全。我们将在备库配置中使用该槽名。

PostgreSQL

SELECT pg_create_physical_replication_slot('standby1_slot');
SELECT slot_name, active, restart_lsn FROM pg_replication_slots;

4. 在备库服务器上用 pg_basebackup 做基础备份

在备库数据目录为空的情况下，从主库获取完整副本。-R 参数会自动写入 standby.signal 文件和 primary_conninfo；-C 还可以创建复制槽。槽名通过 -S 传入。

PostgreSQL

pg_basebackup -h 10.0.0.10 -U replicator -D /var/lib/pgsql/data \
  -R -X stream -S standby1_slot -P -v

5. 验证 primary_conninfo 和 hot_standby，启动备库

检查 -R 写入的 postgresql.auto.conf 中的 primary_conninfo（host、user、slot）；standby.signal 文件的存在决定备库模式。hot_standby=on 时备库接受只读查询。启动服务。

PostgreSQL

-- Expected in postgresql.auto.conf:
-- primary_conninfo = 'host=10.0.0.10 user=replicator password=secret'
-- primary_slot_name = 'standby1_slot'
-- systemctl start postgresql
SELECT pg_is_in_recovery();  -- should return true on the standby

6. 从主库监控复制延迟

在主库上，pg_stat_replication 显示每个备库的已发送/已重放 LSN 和延迟。write/flush/replay lag 应保持较小；若使用同步副本，sync_state 为 'sync'。

PostgreSQL

SELECT client_addr, state, sync_state,
       pg_wal_lsn_diff(sent_lsn, replay_lsn) AS replay_lag_bytes,
       write_lag, flush_lag, replay_lag
FROM pg_stat_replication;

7. 加入 Patroni 或 repmgr 实现自动故障转移

单纯的流复制需要手动 promote。自动故障转移需要集群管理器：Patroni（基于 etcd/Consul 的领导者选举 + 自动 promote）或 repmgr（由 repmgrd 监控/故障转移）。在应用端，用 HAProxy/pgBouncer 提供单一端点。若需要手动 promote：pg_ctl promote。promote 之前，务必确认旧主库确实已停止且应用无法写入（脑裂风险）。将旧主库作为新主库的备库重新加入需要 pg_rewind；为此必须启用 wal_log_hints = on 或数据校验和。

PostgreSQL

-- Manual promote (if there is no cluster manager):
pg_ctl promote -D /var/lib/pgsql/data
-- or via SQL:
SELECT pg_promote();
-- With Patroni: patronictl -c /etc/patroni.yml switchover mycluster

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