PostgreSQL在Ubuntu上的集群搭建方案

一、基礎環境準備

在Ubuntu系統上搭建PostgreSQL集群前，需完成以下基礎配置：

1. 安裝PostgreSQL：在所有節點執行sudo apt update && sudo apt install -y postgresql postgresql-contrib，安裝PostgreSQL數據庫及擴展工具。
2. 安裝repmgr工具：repmgr是PostgreSQL集群管理的核心工具，用于主從復制、故障檢測與自動切換。執行以下命令安裝：

   sudo apt install -y libcurl4-openssl-dev libjson-c-dev flex libselinux1-dev libzstd-dev liblz4-dev libxslt1-dev libxml2-dev libpam0g-dev libssl-dev libkrb5-dev zlib1g-dev libreadline-dev
   wget https://www.repmgr.org/download/repmgr-5.5.0.tar.gz
   tar xvf repmgr-5.5.0.tar.gz
   cd repmgr-5.5.0/
   ./configure && make && sudo make install
   

3. 配置SSH免密登錄：在主節點生成SSH密鑰（ssh-keygen），并將公鑰復制到所有從節點（ssh-copy-id <從節點IP>），確保節點間可通過SSH無密碼通信。
4. 規劃集群架構：常見架構包括“1主2備”（基礎高可用）、“1主2備+Pgpool”（負載均衡+故障轉移）。節點IP需固定，避免變動。

二、基于repmgr的主從集群搭建（基礎高可用）

1. 主節點配置

• 修改PostgreSQL配置文件（/etc/postgresql/<版本>/main/postgresql.conf）：

  wal_level = replica                # 啟用WAL日志（支持復制）
  max_wal_senders = 10               # 允許的最大WAL發送器數量（至少比備節點數多1）
  max_replication_slots = 10         # 最大復制槽數（與備節點數一致）
  hot_standby = on                   # 允許備節點以只讀模式運行
  

• 修改pg_hba.conf文件（/etc/postgresql/<版本>/main/pg_hba.conf）：
  添加以下規則，允許從節點連接主節點：

  host    replication     repmgr    <從節點IP>/32    md5
  host    repmgr          repmgr    192.168.1.0/24    trust  # 集群內部節點信任（生產環境建議用md5）
  

• 重啟PostgreSQL服務：sudo systemctl restart postgresql。
• 創建repmgr用戶與數據庫：

  sudo -u postgres psql -c "CREATE USER repmgr WITH SUPERUSER REPLICATION PASSWORD 'repmgr123';"
  sudo -u postgres createdb -O repmgr repmgr;
  ALTER USER repmgr SET search_path TO repmgr, "$user", public;
  

2. 從節點配置

• 停止PostgreSQL服務：sudo systemctl stop postgresql。
• 清空數據目錄（若為全新節點）：sudo rm -rf /var/lib/postgresql/<版本>/main/*。
• 克隆主節點數據：使用pg_basebackup從主節點同步數據：

  sudo -u postgres pg_basebackup -h <主節點IP> -D /var/lib/postgresql/<版本>/main -U repmgr -P --wal-method=stream
  

• 創建repmgr.conf文件（/etc/repmgr.conf）：

  node_id=2                          # 從節點ID（主節點為1）
  node_name='node2'                  # 節點名稱（需唯一）
  conninfo='host=<從節點IP> user=repmgr dbname=repmgr connect_timeout=2'
  data_directory='/var/lib/postgresql/<版本>/main'
  

3. 注冊與啟動集群

• 主節點注冊：在主節點執行repmgr -f /etc/repmgr.conf primary register，將主節點加入集群。
• 從節點注冊：在從節點執行repmgr -f /etc/repmgr.conf standby register，將從節點注冊到主節點。
• 驗證集群狀態：在任意節點執行repmgr -f /etc/repmgr.conf cluster show，查看集群節點狀態（主節點狀態為“primary”，從節點為“standby”）。
• 啟動repmgrd守護進程：在所有節點執行repmgrd -f /etc/repmgr.conf --daemonize，監控節點狀態并自動處理故障。

三、集成Pgpool實現負載均衡與自動故障轉移

Pgpool是一個PostgreSQL中間件，提供連接池、負載均衡、自動故障轉移功能，適用于生產級高可用場景。

1. 安裝Pgpool

在獨立節點（或主節點）安裝Pgpool：

sudo apt install -y pgpool2

2. 配置Pgpool

• 修改Pgpool配置文件（/etc/pgpool2/pgpool.conf）：

  listen_addresses = '*'             # 監聽所有IP
  backend_hostname0 = '<主節點IP>'    # 主節點IP
  backend_port0 = 5432
  backend_weight0 = 1
  backend_hostname1 = '<備節點1IP>'   # 備節點1IP
  backend_port1 = 5432
  backend_weight1 = 1
  backend_hostname2 = '<備節點2IP>'   # 備節點2IP
  backend_port2 = 5432
  backend_weight2 = 1
  sr_check_period = 10               # 主節點狀態檢查間隔（秒）
  failover_command = '/etc/pgpool2/failover.sh %d %H %P'  # 故障轉移腳本
  load_balance_mode = on             # 開啟負載均衡
  

• 創建故障轉移腳本（/etc/pgpool2/failover.sh）：
  編寫腳本實現主節點故障時自動晉升備節點（需根據環境調整路徑）：

  #!/bin/bash
  FAILED_NODE=$1
  NEW_PRIMARY=$2
  PGDATA=$3
  # 停止故障節點的Pgpool服務
  ssh postgres@$FAILED_NODE "systemctl stop pgpool"
  # 晉升備節點為主節點
  ssh postgres@$NEW_PRIMARY "pg_ctl promote -D $PGDATA"
  # 重新配置Pgpool連接
  ssh postgres@$NEW_PRIMARY "pgpool -n -f /etc/pgpool2/pgpool.conf"
  

3. 啟動Pgpool

sudo systemctl start pgpool2
sudo systemctl enable pgpool2

4. 驗證負載均衡

通過Pgpool節點連接數據庫（psql -h <PgpoolIP> -U postgres），執行查詢時，Pgpool會自動將讀請求分發到備節點，寫請求發送到主節點。

四、注意事項

1. 數據一致性：確保主從節點的wal_level、archive_mode等參數一致，避免數據丟失。
2. 安全配置：生產環境中，pg_hba.conf應使用md5或scram-sha-256認證，避免明文密碼傳輸。
3. 監控與告警：使用pg_stat_replication視圖監控復制狀態，結合Prometheus+Granafa搭建監控告警體系。
4. 備份策略：定期備份主節點數據（如使用pg_dump或barman），避免集群完全故障時數據丟失。