PostgreSQL 的流复制 (Streaming Replication) 是如何工作的？

推荐答案

PostgreSQL 的流复制（Streaming Replication）是一种基于 WAL（Write-Ahead Logging）日志的异步或同步复制机制。它允许主服务器（Primary）将 WAL 日志实时传输到一个或多个备用服务器（Standby），从而实现数据的实时复制和高可用性。

工作原理

1. WAL 日志生成：主服务器在执行事务时，会生成 WAL 日志记录。
2. WAL 日志传输：主服务器通过 TCP/IP 连接将 WAL 日志流式传输到备用服务器。
3. WAL 日志应用：备用服务器接收到 WAL 日志后，将其应用到本地数据库，保持与主服务器的数据一致性。
4. 同步模式：在同步模式下，主服务器会等待备用服务器确认接收到 WAL 日志后，才提交事务。在异步模式下，主服务器不会等待备用服务器的确认。

配置步骤

1. 主服务器配置：

   • 启用 WAL 日志归档：wal_level = replica
   • 配置复制用户：CREATE ROLE replication WITH REPLICATION LOGIN PASSWORD 'password';
   • 配置 pg_hba.conf 允许备用服务器连接。
   • 配置 postgresql.conf 中的 max_wal_senders 参数，设置允许的最大 WAL 发送进程数。

2. 备用服务器配置：

   • 使用 pg_basebackup 工具从主服务器获取基础备份。
   • 配置 recovery.conf 文件，指定主服务器的连接信息。
   • 启动备用服务器，开始接收和应用 WAL 日志。

本题详细解读

1. WAL 日志的作用

WAL 日志是 PostgreSQL 实现数据持久性和故障恢复的核心机制。它记录了所有对数据库的修改操作，确保即使在系统崩溃的情况下，数据库也能恢复到一致状态。

2. 流复制的优势

• 实时性：流复制能够实时传输和应用 WAL 日志，确保备用服务器的数据与主服务器保持高度一致。
• 高可用性：在主服务器发生故障时，备用服务器可以快速接管，减少系统停机时间。
• 灵活性：支持异步和同步两种模式，用户可以根据业务需求选择合适的复制模式。

3. 同步与异步复制的区别

• 同步复制：主服务器在提交事务前，必须等待至少一个备用服务器确认接收到 WAL 日志。这种方式确保了数据的强一致性，但可能会增加事务提交的延迟。
• 异步复制：主服务器在提交事务时，不需要等待备用服务器的确认。这种方式减少了事务提交的延迟，但可能会存在数据丢失的风险。

4. 流复制的限制

• 网络依赖：流复制依赖于网络连接，网络延迟或中断可能会影响复制的实时性。
• 资源消耗：流复制会增加主服务器和备用服务器的资源消耗，特别是在高并发或大数据量的场景下。

5. 实际应用场景

• 高可用性集群：通过流复制构建主从集群，确保在主服务器故障时能够快速切换到备用服务器。
• 读写分离：将读操作分发到备用服务器，减轻主服务器的负载，提高系统的整体性能。
• 数据备份：通过流复制实现实时数据备份，确保数据的安全性和可恢复性。