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PostgreSQL实战之物理复制和逻辑复制（五）

5 流复制主备切换

5.1 判断主备角色的五种方法

5.2 主备切换之文件触发方式

5.3 主备切换之pg_ctl promote方式

5.4 pg_rewind

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PostgreSQL实战之物理复制和逻辑复制（五）

5 流复制主备切换

        流复制的主库和备库角色不是静态存在的，在维护过程中可以对两者进行角色切换，例如当主库硬件故障或主库系统参数调整需要重启操作系统时，通常进行流复制主备切换，这一小节将介绍手工主备切换，主备切换的方式有两种，一种是通过创建触发器文件方式触发主备切换，另一种方式通过pg_ct| promot命令触发主备切换。
        目前PostgreSQL高可用方案大多基于流复制环境进行部署，流复制主备切换是PostgreSQL高可用方案的基础。

5.1 判断主备角色的五种方法

        进行流复制主备切换之前首先得知道当前数据库的角色，这里提供五种方法判断数据库角色，测试环境为一主一备，这些方法同样适用于一主多备环境，对于级联复制或逻辑复制的场景不完全适用，但基本思想是一致的。
        方式一：操作系统上查看WAL发送进程或WAL接收进程
之前介绍了流复制部署过程，大家知道流复制主库上有WAL发送进程，流复制备库上有WAL接收进程，根据这个思路，在数据库主机上执行以下命令，如果输出wa| sender ..streaming进程则说明当前数据库为主库:

[postgresepghost1 ~]$ ps -ef | grep "wa|" | grep -v "grep"
postgres 16666 166610 sep06 ? 00:00:09 postgres: wa| writer process
postgres 16672 166610 sep06 ? 00:00:13 postgres: wa| sender process repuser
192.168.28.75(57872)streaming 3/9C34BCB8
如果输出 wa| receiver .. streaming进程则说明当前数据库为备库，如下所示:
[postgres@pghost2 ~] $ ps -ef | grep "wa|" | grep -v "grep"
postgres 2729122567osep06 ?   00:00:32 postgres: wa| receiver process
    streaming 3/9C355788

           方式二：数据库上查看WAL发送进程或WAL接收进程
同样，也可以在数据库层面查看WAL发送进程和 WAL接收进程，例如在主库上查询pg_stat_rep|ication视图，如果返回记录说明是主库，备库上查询此视图无记录，如下所示:

postgres=# SELECT pid,usename,app|ication_name,c|ient_addr,state,sync_state
           FROM pg_stat_rep|ication ;
pid        |   usename  | app|ication_name |  client_addr |   state   | sync_state
-----------+------------+------------------+ -----+-------+------------------------
16672        |  repuser   |       node2      |192.168.28.75 | streaming | sync
(1 row)

同样，在备库上查看pg_stat_wal_receiver视图，如果返回记录说明是备库，流复制主库上此视图无记录，如下所示:

postgres=# SELECT pid,status,|ast_msg_send_time,|ast_msg_receipt_time,conninfo
           FROM pg_stat_wal_receiver ;
-[ RECORD1 ]------------+---------------------------------------------------
pid                        |    17551
status                    |     streaming
last_msg_send_time        |    2017-10-07 09:22:07.479282+08
last_msg_receipt_time   |     2017-10-07 09:22:07.480277+08
conninfo                |   user=repuser passfi|e=/home/postgres/.pgpass dbname=
    replication host=192.168.28.74 port=1921 application_name=slavel fallback_application_name=walreceiver sslmode=disab|e ss|compression=1 target_session_attrs=any

        方式三：通过系统函数查看
登录数据库执行以函数，如下所示:

postgres=# SELECT pg_is_in_recovery();
pg_is_in_recovery
-----------------
t
(1 row)

如果返回t说明是备库，返回f说明是主库。方式四:查看数据库控制信息
通过pg_controldata命令查看数据库控制信息，内容包含WAL日志信息、checkpoint,数据块等信息，通过Database cluster state信息可判断是主库还是备库，如下所示:

[postgresepghost1 ~]$ pg_controldata | grep clusterDatabase cluster state :
in production

以上查询结果返回in production表示为主库，返回in archive recovery表示是备库，如下所示:

[postgres@pghost2 ~] $ pg_controldata | grep clusterDatabase cluster state :
in archive recovery 

        方式四：查看数据库控制信息

通过pg_controldata命令查看数据库控制信息，内容包含WAL日志信息、checkpoint、数据块等信息，通过Database cluster state信息可判断是主库还是备库，如下所示:

[postgres@pghost1 ~] $ pg_controldata | grep cluster
Database cluster state:                in production

以上查询结果返回in production表示为主库，返回in archive recovery表示是备库，如下所示:

[postgres@pghost2 ~] $ pg_controldata | grep cluster
Database cluster state:                    in archive recovery

        方式五：通过recovery.conf 配置文件查看
根据之前小节流复制部署过程，在备库SPGDATA目录下会创建recovery.conf配置文件，如果存在这个文件说明是备库，如果SPGDATA目录不存在此文件或此文件后缀名是recovery.done 则说明是主库。

5.2 主备切换之文件触发方式

PostgreSQL9.0版本流复制主备切换只能通过创建触发文件方式进行，本章将介绍这种主备切换方式，测试环境为一主一备异步流复制环境，pghostl上的数据库为主库，pghost2上的数据库为备库，文件触发方式的手工主备切换主要步骤如下:
1）配置备库recovery.conf文件 trigger_file参数，设置激活备库的触发文件路径和名称。
2）关闭主库，建议使用-m fast模式关闭。
3）在备库上创建触发文件激活备库，如果recovery.conf变成recovery.done表示备库已经切换成主库。
4）这时需要将老的主库切换成备库，在老的主库的$PGDATA目录下创建recovery.conf文件（如果此目录下不存在recovery.conf文件，可以根据$PGHOME/recovery.conf.sample模板文件复制一个，如果此目录下存在recovery.done文件，需将recovery.done文件重命名为recovery.conf)，配置和老的从库一样，只是primary_conninfo参数中的IP换成对端IP。
5）启动老的主库，这时观察主、备进程是否正常，如果正常表示主备切换成功。首先在备库上配置recovery.conf，如下所示:

recovery_target_timeline = 'latest'
standby_mode = on
primary_conninfo = 'host=192.168.28.74  port=1921  user=repuser'
trigger_file = '/database/pg10/pg_root/.postgresql.trigger.1921'

trigger_file可以配置成普通文件或隐藏文件，调整以上参数后需重启备库使配置参数生效。
之后关闭主库，如下所示:

[postgres@pghost1 ~]$ pg_ctl stop -m fastwaiting for server to shut down . . . . done
server stopped

在备库上创建触发文件激活备库，如下所示:

[postgres@pghost2 pg_root] $ ll recovery.conf
--rw-r--r-- 1 postgres postgres 5.8K Sep 8 20:47 recovery.conf
[postgres@pghost2 pg_root]$ touch /database/pg10/pg_root/.postgresql.trigger.1921

触发器文件名称和路径需和recovery.conf配置文件trigger_file保持一致，再次查看recovery文件时，发现后辍由原来的.conf变成了.done。

[postgres@pghost2 pg_root]$ ll recovery .done
-rw一r——r-- 1 postgres postgres 5.8K Sep 8 20:47 recovery.done

查看备库数据库日志，如下所示:

根据备库以上信息，由于关闭了主库，首先日志显示连接不上主库，接着显示发现了触发文件，之后显示恢复成功，数据库切换成读写模式。
这时根据pg_controldata输出进行验证,如下所示:

[postgres@pghost2 pg_root] $ pg_controldata | grep clusterDatabase cluster state :
in production

以上显示数据库角色已经是主库角色，在pghost2上创建一张名为test_alived的表并插入数据，如下所示:

postgres=# CREATE TABLE test_alived2(id int4) ;
CREATE TABLE
postgres=#INSERT INTO test_alived2 VALUES(1);
INSERT 0 1

之后，根据步骤4）的内容我们准备将老的主库切换成备库角色，在老的主库上配置recovery.conf，如下所示:

recovery_target_timeline = ' latest'
standby mode = on
primary_conninfo = 'host=192.168.28.75  port=1921 user=repuser'  
trigger_file ='/database/pg10/pg_root/.postgresql.trigger.1921'

以上配置和 pghost2上的recovery.done配置文件一致，只是primary_conninfo参数的host选项配置成对端主机IP。
之后在pghost1上的postgres主机用户家目录创建~/.pgpass文件，如下所示:

[postgres@pghost1 ~]$ touch ~/.pgpass
[postgres@pghost1 ~]$ chmod 600~/.pgpass

并在~l.pgpass文件中插入以下内容:

192.168.28.74:1921 :replication : repuser:re12a345
192.168.28.75:1921 :replication : repuser:rel2a345

之后启动pghost1 上的数据库，如下所示:

[postgres@pghost1 ~] $ pg_ctl start

启动后观察数据库日志，发现数据库启动正常，查看数据库表，发现test_alived2表也有了，如下所示:

postgres=# SELECT * from test_alived2 ;
id
-------
(1 row)

同时,pghost1上已经有了WAL接收进程，pghost2上有了WAL发送进程，说明老的主库已经成功切换成备库，以上是主备切换的所有步骤。

5.3 主备切换之pg_ctl promote方式

 上一节介绍了以文件触发方式进行主备切换，PostgreSQL9.1版本开始支持pg_ctlpromote触发方式，相比文件触发方式操作更方便，promote命令语法如下:

pg_ctl promote [-D datadir]

-D是指数据目录，如果不指定会使用环境变量$PGDATA设置的值。promote命令发出后，运行中的备库将停止恢复模式并切换成读写模式的主库。
pg_ctl promote主备切换步骤和文件触发方式大体相同，只是步骤1中不需要配置recovery.conf配置文件中的trigger_file参数，并且步骤3中换成以pg_ctl promote方式进行主备切换，如下:
1）关闭主库,建议使用-m fast模式关闭。
2）在备库上执行pg_ctl promote命令激活备库，如果recovery.conf变成recovery.done表示备库已切换成为主库。
3）这时需要将老的主库切换成备库，在老的主库的SPGDATA目录下创建recovery.conf文件(如果此目录下不存在recovery.conf文件，可以根据$PGHOME/recovery.conf.sample模板文件复制一个，如果此目录下存在recovery.done文件，需将recovery.done文件重命名为recovery.conf)，配置和老的从库一样，只是 primary_conninfo参数中的IP换成对端IP。
4)启动老的主库，这时观察主、备进程是否正常，如果正常表示主备切换成功。
以上是pg_ctl promote主备切换的主要步骤，这一小节不进行演示了，下一小节介绍pg_rewind工具时会给出使用pg_ctl promote进行主备切换的示例。

5.4 pg_rewind

pg_rewind 是流复制维护时一个非常好的数据同步工具。
使用pg_rewind的前提条件为以下之一:
（1）postgresql.conf配置文件wal_log_hints参数设置成on。
（2）数据库安装时通过initdb初始化数据库时使用了--data-checksums选项，这个选项开启后会在数据块上进行检测以发现I/O错误，此选项只能在 initdb时设置，开启后性能有损失。