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PostgreSQL 主备流复制机制介绍/搭建步骤

链接：http://blog.itpub.net/28602568/viewspace-2107799/

标题：PostgreSQL 主备流复制机制介绍/搭建步骤

PostgreSQL主备流复制机制介绍

PostgreSQL在9.0之后引入了主备流复制机制，通过流复制，备库不断的从主库同步相应的数据，并在备库apply每个WAL record，这里的流复制每次传输单位是WAL日志的record。

而PostgreSQL9.0之前提供的方法是主库写完一个WAL日志文件后，才把WAL日志文件传送到备库，这样的方式导致主备延迟特别大。

同时PostgreSQL9.0之后提供了Hot Standby，备库在应用WAL record的同时也能够提供只读服务，大大提升了用户体验。

PG主备流复制的核心部分由walsender，walreceiver和startup三个进程组成。

walsender进程是用来发送WAL日志记录的

walreceiver进程是用来接收WAL日志记录的

startup进程是用来apply日志的

下图是PG主备总体框架图：

walsender和walreceiver进程流复制过程

walsender和walreceiver交互主要分为以下几个步骤：

walreceiver启动后通过recovery.conf文件中的primary_conninfo参数信息连向主库，主库通过连接参数replication=true启动walsender进程；
walreceiver执行identify_system命令，获取主库systemid/timeline/xlogpos等信息，执行TIMELINE_HISTORY命令拉取history文件；
执行wal_startstreaming开始启动流复制，通过walrcv_receive获取WAL日志，期间也会回应主库发过来的心跳信息(接收位点、flush位点、apply位点)，向主库发送feedback信息(最老的事务id)，避免vacuum删掉备库正在使用的记录；
执行walrcv_endstreaming结束流复制，等待startup进程更新receiveStart和receiveStartTLI，一旦更新，进入步骤2。

图2. PG流复制过程

walreceiver和startup进程

startup进程进入standby模式和apply日志主要过程：

读取pg_control文件，找到redo位点;读取recovery.conf，如果配置standby_mode=on则进入standby模式。
如果是Hot Standby需要初始化clog、subtrans、事务环境等。初始化redo资源管理器，比如Heap、Heap2、Database、XLOG等。
读取WAL record，如果record不存在需要调用XLogPageRead->WaitForWALToBecomeAvailable->RequestXLogStreaming唤醒walreceiver从walsender获取WAL record。

对读取的WAL record进行redo，通过record->xl_rmid信息，调用相应的redo资源管理器进行redo操作。比如heap_redo的XLOG_HEAP_INSERT操作，就是通过record的信息在buffer page中增加一个record：

MemSet((char *) htup, 0, sizeof(HeapTupleHeaderData)); /* PG73FORMAT: get bitmap [+ padding] [+ oid] + data */ memcpy((char *) htup + offsetof(HeapTupleHeaderData, t_bits), (char *) xlrec + SizeOfHeapInsert + SizeOfHeapHeader, newlen); newlen += offsetof(HeapTupleHeaderData, t_bits); htup->t_infomask2 = xlhdr.t_infomask2; htup->t_infomask = xlhdr.t_infomask; htup->t_hoff = xlhdr.t_hoff; HeapTupleHeaderSetXmin(htup, record->xl_xid); HeapTupleHeaderSetCmin(htup, FirstCommandId); htup->t_ctid = xlrec->target.tid; offnum = PageAddItem(page, (Item) htup, newlen, offnum, true, true); if (offnum == InvalidOffsetNumber) elog(PANIC, "heap_insert_redo: failed to add tuple"); freespace = PageGetHeapFreeSpace(page); /* needed to update FSM below */ PageSetLSN(page, lsn); if (xlrec->flags&XLOG_HEAP_ALL_VISIBLE_CLEARED) PageClearAllVisible(page); MarkBufferDirty(buffer);

还有部分redo操作(vacuum产生的record)需要检查在Hot Standby模式下的查询冲突，比如某些tuples需要remove，而存在正在执行的query可能读到这些tuples，这样就会破坏事务隔离级别。通过函数ResolveRecoveryConflictWithSnapshot检测冲突，如果发生冲突，那么就把这个query所在的进程kill掉。

检查一致性，如果一致了，Hot Standby模式可以接受用户只读查询；更新共享内存中XLogCtlData的apply位点和时间线；如果恢复到时间点，时间线或者事务id需要检查是否恢复到当前目标；
回到步骤3，读取next WAL record。

图3. PG standby模式和apply日志过程

如上postgresql主备流复制机制介绍信息来源于网站 http://mysql.taobao.org/monthly/2015/10/04/

搭建步骤

环境：

Wonhigh-Test15 10.240.1.101 -->主

Wonhigh-Test16 10.240.1.102 -->备

前提：主备机器都安装DB..【搭建步骤可参考 http://blog.itpub.net/28602568/viewspace-1841163/ 】

primary 主

参数文件配置

[postgres@Wonhigh-Test15 data]$ grep -v "^#" postgresql.conf
默认配置：
max_connections = 100
shared_buffers = 128MB
dynamic_shared_memory_type = posix
log_timezone = 'PRC'
datestyle = 'iso, ymd'
timezone = 'PRC'
lc_messages = 'zh_CN.UTF-8' # locale for system error message
lc_monetary = 'zh_CN.UTF-8' # locale for monetary formatting
lc_numeric = 'zh_CN.UTF-8' # locale for number formatting
lc_time = 'zh_CN.UTF-8' # locale for time formatting
default_text_search_config = 'pg_catalog.simple'

#主备配置更改部分

wal_level = hot_standby   # 这个是设置主为wal的主机
max_wal_senders = 32 # 这个设置了可以最多有几个流复制连接，差不多有几个备，就设置几个
wal_keep_segments = 256 #设置流复制保留的最多的xlog数目
wal_sender_timeout = 60s   #设置流复制主机发送数据的超时时间
max_connections = 100   # 这个设置要注意下，备库的max_connections必须要大于主库的

listen_addresses = '*'
[postgres@Wonhigh-Test15 data]$
访问权限配置

[postgres@Wonhigh-Test15 data]$ grep -v "^#" pg_hba.conf |grep replication

host replication replica 10.240.1.102/32 md5
[postgres@Wonhigh-Test15 data]$

DB同步账号配置

[postgres@Wonhigh-Test15 data]$ psql -c"CREATE ROLE replica login replication encrypted password 'replica';"

standby 备

复制主库到备库...前提/data/pgsql/data/需要为空

[postgres@Wonhigh-Test16 ~]$ pg_basebackup -D /data/pgsql/data/ -Fp -Xs -v -P -h 10.240.1.101 -U replica -p5432 --password
Password:
transaction log start point: 0/2000028 on timeline 1
pg_basebackup: starting background WAL receiver
41369/41369 kB (100%), 1/1 tablespace
transaction log end point: 0/20000F0
pg_basebackup: waiting for background process to finish streaming ...
pg_basebackup: base backup completed
[postgres@Wonhigh-Test16 ~]$

配置参数文件postgresql.conf

hot_standby = on ＃说明这台机器不仅仅是用于数据归档，也用于数据查询 <若是off的话启动DB链接时会报错psql: FATAL: the database system is starting up>

max_standby_streaming_delay = 30s # 数据流备份的最大延迟时间

wal_receiver_status_interval = 1s # 多久向主报告一次备的状态，当然备每次数据复制都会向主报告状态，这里只是设置最长的间隔时间

hot_standby_feedback = on # 如果有错误的数据复制，是否向主进行反馈

配置recover.conf文件

$ cp /usr/local/pgsql/share/recovery.conf.sample /data/pgsql/data/recovery.conf

$ grep -v '^#' /data/pgsql/data/recovery.conf

standby_mode = 'on' # 这个说明这台机器为备库
trigger_file = '/data/pgsql/data/postgresql.trigger.1949'
primary_conninfo = 'host=10.240.1.101 port=5432 user=replica password=replica keepalives_idle=60' # 这个说明这台机器对应主库的信息

recovery_target_timeline = 'latest' # 这个说明这个流复制同步到最新的数据

启动备库

$ pg_ctl restart -D /data/pgsql/data/ -l /data/pgsql/log.log

查看复制状态

postgres=# /x --
Expanded display is on.
postgres=# select * from pg_stat_replication;

-[ RECORD 1 ]----+------------------------------

pid | 8964 # sender的进程

usesysid | 16384 # 复制的用户id

usename | replica # 复制的用户用户名

application_name | walreceiver

client_addr | 10.240.1.102 # 复制的客户端地址

client_hostname |

client_port | 50511 # 复制的客户端端口

backend_start | 2016-05-25 17:29:53.874416+08 # 这个主备搭建的时间

backend_xmin |

state | streaming # 同步状态 startup: 连接中、catchup: 同步中、streaming: 同步

sent_location | 0/3012290 # Master传送WAL的位置

write_location | 0/3012290 # Slave接收WAL的位置

flush_location | 0/3012290 # Slave同步到磁盘的WAL位置

replay_location | 0/3012290 # Slave同步到数据库的WAL位置

sync_priority | 0 #同步Replication的优先度 0: 异步、1～?: 同步(数字越小优先度越高)

sync_state | async # 有三个值，async: 异步、sync: 同步、potential: 虽然现在是异步模式，但是有可能升级到同步模式

postgres=#

查看主从进程

-->查看wal sender进程 -->walsender进程是用来发送WAL日志记录的

《主》$ ps -ef |grep sender|grep -v grep
postgres 8964 4365 0 17:29 ? 00:00:00 postgres: wal sender process replica 10.240.1.102(50511) streaming 0/3012368

-->查看receiver/start进程 --> walreceiver进程是用来接收WAL日志记录的,startup进程是用来apply日志的

《备》$ ps -ef |grep receiver|grep -v grep

postgres 21103 21098 0 17:29 ? 00:00:00 postgres: wal receiver process streaming 0/3012368