PostgreSQL：详解如何搭建流复制集群

搭建 PostgreSQL 流复制（Streaming Replication）集群是实现高可用、读写分离和灾难恢复的关键技术之一。流复制基于主从架构，主节点（Primary）将 WAL（Write-Ahead Logging）日志实时传输到一个或多个备节点（Standby），备节点重放这些日志以保持与主节点的数据同步。

一、前置知识

1.1 流复制原理

• PostgreSQL 使用 WAL 日志记录所有数据变更。
• 主库将 WAL 日志通过网络实时发送给备库（物理复制）。
• 备库以只读模式运行，可提供查询服务（Hot Standby）。
• 支持同步复制（synchronous_commit = on）和异步复制（默认）。

1.2 架构说明

• 主节点（Primary）：接受写操作，生成 WAL。
• 备节点（Standby）：接收并应用 WAL，只读。
• 可扩展为一主多从架构。
• 配合 pg_rewind、repmgr 或 Patroni 可实现自动故障切换（本篇聚焦基础流复制，不涉及 HA 工具）。

二、环境准备

2.1 系统要求

• 操作系统：Linux（如 CentOS 7/8、Ubuntu 20.04+）
• PostgreSQL 版本：建议 12+（本文以 14 为例）
• 主备节点时间同步（NTP）
• 主备节点网络互通（开放 PostgreSQL 端口，默认 5432）

2.2 节点信息示例

注意：主备节点 PostgreSQL 版本必须一致。

三、安装 PostgreSQL

在主备节点上分别安装相同版本的 PostgreSQL。

以 CentOS 为例：

# 添加官方仓库sudoyuminstall-y https://download.postgresql.org/pub/repos/yum/reporpms/EL-7-x86_64/pgdg-redhat-repo-latest.noarch.rpm# 安装 PostgreSQL 14sudoyuminstall-y postgresql14-server postgresql14-contrib# 初始化数据库（仅在主节点执行一次）sudo/usr/pgsql-14/bin/postgresql-14-setup initdb

Ubuntu 用户可使用 apt 安装，流程类似。

四、配置主节点（Primary）

4.1 修改 postgresql.conf

编辑/var/lib/pgsql/14/data/postgresql.conf：

# 监听地址（允许远程连接） listen_addresses = '*' # WAL 相关设置 wal_level = replica # 必须为 replica 或 logical max_wal_senders = 10 # 允许的最大 WAL 发送进程数 wal_keep_size = 1GB # 保留的 WAL 文件大小（PostgreSQL 13+） # 对于旧版本（<13），使用 wal_keep_segments = 32 # 启用 Hot Standby 支持（虽在主库设置，但影响备库行为） hot_standby = on # 可选：启用同步复制（需配合 synchronous_standby_names） # synchronous_commit = on # synchronous_standby_names = 'pg-standby'

4.2 配置 pg_hba.conf

编辑/var/lib/pgsql/14/data/pg_hba.conf，添加复制用户访问权限：

# TYPE DATABASE USER ADDRESS METHOD host replication repuser 192.168.1.11/32 md5 host all all 0.0.0.0/0 md5 # 根据安全策略调整

replication是一个虚拟数据库名，专用于流复制连接。

4.3 创建复制用户

登录主库，创建专用复制用户：

CREATEUSERrepuserWITHREPLICATIONENCRYPTED PASSWORD'StrongPass123!';

4.4 重启主库

sudosystemctl restart postgresql-14

验证监听状态：

ss -tulnp|grep5432

五、配置备节点（Standby）

5.1 清理原有数据目录（如有）

sudosystemctl stop postgresql-14sudorm-rf /var/lib/pgsql/14/data/*

5.2 使用 pg_basebackup 初始化备库

从主库拉取基础备份：

sudo-u postgres pg_basebackup\-h192.168.1.10\-U repuser\-D /var/lib/pgsql/14/data\-P\-v\-R\-X stream\-C\-S standby_slot_1

参数说明：

• -h：主库 IP
• -U：复制用户
• -D：目标数据目录
• -P：显示进度
• -v：详细输出
• -R：自动生成 recovery.conf（PG 12+ 会生成 standby.signal 和 postgresql.auto.conf）
• -X stream：以流方式传输 WAL
• -C：在主库创建复制槽（replication slot）
• -S：指定复制槽名称（可选）

注意：PostgreSQL 12 起不再使用recovery.conf，而是使用standby.signal文件和postgresql.auto.conf中的primary_conninfo。

5.3 验证生成的文件

执行后，应看到：

• /var/lib/pgsql/14/data/standby.signal（空文件，标识为备库）
• postgresql.auto.conf中包含primary_conninfo = '...'

若未自动生成，可手动创建：

# 创建 standby.signalsudo-u postgrestouch/var/lib/pgsql/14/data/standby.signal# 编辑 postgresql.auto.conf（或直接在 postgresql.conf 中添加）primary_conninfo='host=192.168.1.10 port=5432 user=repuser password=StrongPass123! application_name=pg-standby'

5.4 启动备库

sudosystemctl start postgresql-14

六、验证流复制状态

6.1 在主库查看复制状态

SELECT*FROMpg_stat_replication;

关键字段：

• application_name：应为pg-standby
• state：应为streaming
• sync_state：异步为async，同步为sync

6.2 在备库查看是否只读

SHOWhot_standby;-- 应为 onSELECTpg_is_in_recovery();-- 应返回 true

尝试写入应报错：

INSERTINTOtestVALUES(1);-- ERROR: cannot execute INSERT in a read-only transaction

6.3 检查延迟

主库执行：

SELECTapplication_name,pg_wal_lsn_diff(pg_current_wal_lsn(),replay_lsn)ASbytes_lagFROMpg_stat_replication;

若bytes_lag接近 0，说明同步良好。

七、高级配置（可选）

7.1 使用复制槽（Replication Slot）

复制槽可防止主库过早清理 WAL，避免备库因断连导致无法追平。

已在pg_basebackup -C -S中创建。也可手动创建：

-- 在主库执行SELECT*FROMpg_create_physical_replication_slot('standby_slot_1');

并在备库primary_conninfo中添加：

primary_conninfo = '... slot=standby_slot_1'

7.2 同步复制

若需强一致性，配置同步复制：

主库postgresql.conf：

synchronous_commit = on synchronous_standby_names = 'FIRST 1 (pg-standby)'

重启主库。此时主库事务需等待至少一个同步备库确认后才提交。

7.3 归档与 PITR（时间点恢复）

可结合 WAL 归档实现更完整的备份策略：

# postgresql.conf archive_mode = on archive_command = 'cp %p /path/to/archive/%f'

八、故障处理与切换

8.1 主库宕机：手动提升备库

在备库执行：

sudo-u postgres pg_ctl promote -D /var/lib/pgsql/14/data

或创建promote.trigger文件（PG 12+）：

sudo-u postgrestouch/var/lib/pgsql/14/data/promote.trigger

备库将变为新主库。

8.2 原主库恢复后重新加入（作为新备库）

原主库需重建数据目录（或使用 pg_rewind）：

# 停止原主库sudosystemctl stop postgresql-14# 使用 pg_rewind（需在原主库配置中启用 wal_log_hints=on 或 data checksums）pg_rewind\--target-pgdata=/var/lib/pgsql/14/data\--source-server='host=192.168.1.11 port=5432 user=repuser password=StrongPass123!'# 清理旧配置，创建 standby.signalrm-f /var/lib/pgsql/14/data/postmaster.pidtouch/var/lib/pgsql/14/data/standby.signal# 启动sudosystemctl start postgresql-14

若未启用 checksums 或 wal_log_hints，则只能通过pg_basebackup重新初始化。

九、监控与维护

• 定期检查pg_stat_replication延迟
• 监控磁盘空间（WAL 积累可能导致主库磁盘满）
• 使用pg_controldata查看数据库状态
• 设置日志归档和定期逻辑备份（pg_dump）

总结：PostgreSQL 流复制搭建核心步骤：

1. 主库配置 WAL 和复制权限；
2. 创建复制用户；
3. 使用pg_basebackup初始化备库；
4. 启动备库并验证同步状态。

虽然流复制本身不提供自动故障转移，但它是构建高可用架构的基础。生产环境中建议结合 Patroni + etcd/ZooKeeper 或 repmgr 实现自动化管理。

注意事项：

• 主备 OS、PostgreSQL 版本、编译选项必须一致；
• 时间必须同步（NTP）；
• 网络稳定性和带宽影响复制性能；
• 避免在备库执行 DDL（即使只读，某些操作可能阻塞 WAL 应用）。

通过以上步骤，即可成功搭建一个稳定可靠的 PostgreSQL 流复制集群。