Ubuntu 系统部署 PostgreSQL 主从复制 + 流复制（Streaming Replication）完整操作指南
PostgreSQL 集群是通过网络连接的多个 PostgreSQL 服务器实例协同工作，以提供高可用性、性能优化和数据安全保障的解决方案。
PostgreSQL 集群核心组件与角色
- Primary Node（主节点）
- 功能：处理所有写操作（INSERT/UPDATE/DELETE），维护最新数据状态，是集群的核心数据源。
- 特点：唯一写入入口，数据变更通过复制机制同步至备节点。
- Standby Node（备节点）
- 功能：通过复制主节点数据保持一致性，可处理读操作（SELECT）实现读写分离。
- 扩展性：支持一主多备架构，备节点数量可按需扩展。
- Failover（故障转移）
- 机制：主节点故障时，系统自动将服务切换至备节点，确保业务连续性。
- 触发条件：通过心跳检测或第三方工具（如Patroni）监控节点健康状态。
- Switchover（手动切换）
- 场景：计划内维护时，管理员手动触发主备角色切换，实现零停机升级或配置调整。
高可用性实现原理
1. 数据冗余机制
- WAL（Write-Ahead Logging）
- 作用：所有数据修改先写入日志文件，故障时可恢复至一致状态。
- 应用：流复制、逻辑复制均依赖WAL传输数据变更。
- Replication Slots（复制槽）
- 作用：防止主节点过早回收未同步的WAL日志，避免备节点数据缺失。
- 适用场景：异步复制中确保数据完整性。
- Heartbeat 检测
- 机制：通过定期通信（如TCP保活包）监控节点状态，快速发现故障并触发切换。
2. 复制模式
- 同步复制（Synchronous Replication）
- 特点：主节点等待备节点确认数据写入后才返回成功，确保零数据丢失。
- 代价：性能开销较高，延迟增加。
- 异步复制（Asynchronous Replication）
- 特点：主节点不等待备节点确认，性能更高。
- 风险：极端情况下可能丢失少量数据。
PostgreSQL 主流集群方案
1. 原生流复制（Streaming Replication）
- 原理：主节点通过流式传输WAL日志至备节点，备节点重放日志保持数据一致。
- 特点：
- 支持同步/异步复制，配置简单。
- 原生支持，无需额外工具。
- 适用场景：高可用性、读写分离（如Web应用、数据分析）。
2. 逻辑复制（Logical Replication）
- 原理：将数据变更解析为SQL或特定格式事件，发送至备节点重放。
- 特点：
- 支持表级复制，灵活选择复制对象。
- 允许跨版本/跨数据库复制，但延迟可能较高。
- 适用场景：数据迁移、跨库同步、细粒度控制需求。
3. 第三方工具方案
| 工具 | 原理 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| Patroni | 基于etcd/ZooKeeper实现自动化故障切换和配置管理。 | 提供自动检测、切换、丰富的API和监控接口。 | 高度自动化、灵活的高可用集群。 |
| Pgpool-II | 作为中间件提供连接池、负载均衡、高可用性功能。 | 支持多种负载策略、并行查询、查询缓存。 | 连接池、负载均衡、高并发场景。 |
| Repmgr | 管理基于流复制的集群，提供命令行工具和守护进程。 | 支持故障检测、自动转移、日志通知。 | 简化流复制集群的管理和监控。 |
4. 分布式数据库解决方案
| 方案 | 原理 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| Postgres-XC/XL | 分离SQL解析层和数据存取层，实现分布式架构。 | 支持水平扩展、全局事务管理（GTM）、复制/分片模式。 | 大规模数据、高并发OLTP系统。 |
| Citus | 以插件形式扩展PostgreSQL，实现自动分片和复制。 | 提供透明数据分布、查询处理机制，支持多租户。 |
✅ 部署目标
- 主节点（Primary）：
192.168.22.131 - 备节点（Standby）：
192.168.22.215 - PostgreSQL 版本：14（Ubuntu 官方仓库）
- 复制用户：
replicator，密码：StrongPass123 - 数据目录：
/var/lib/postgresql/14/main - 配置目录：
/etc/postgresql/14/main
一、两台机器都安装 PostgreSQL 14
# 更新系统
sudo apt update# 安装 PostgreSQL 14
sudo apt install -y postgresql-14 postgresql-client-14# 确保服务运行（主库需要，备库后续会重建数据）
sudo systemctl start postgresql@14-main
sudo systemctl enable postgresql@14-main二、配置主节点（192.168.22.131）
1. 创建复制用户
sudo -u postgres psql -c "CREATE USER replicator WITH REPLICATION ENCRYPTED PASSWORD 'StrongPass123';"2. 修改 postgresql.conf
sudo sed -i "s/#listen_addresses = 'localhost'/listen_addresses = '*'/g" /etc/postgresql/14/main/postgresql.conf
sudo sed -i "s/wal_level = minimal/wal_level = replica/g" /etc/postgresql/14/main/postgresql.conf# 添加或确保以下参数（追加到文件末尾）
cat <<EOF | sudo tee -a /etc/postgresql/14/main/postgresql.conf# Replication settings
max_wal_senders = 10
wal_keep_size = 1GB
hot_standby = on
EOF3. 配置 pg_hba.conf 允许备库复制
echo "host replication replicator 192.168.22.215/32 md5" | sudo tee -a /etc/postgresql/14/main/pg_hba.conf4. 重启主库
sudo systemctl restart postgresql@14-main三、配置备节点（192.168.22.215）
1. 停止 PostgreSQL 并清空数据目录
sudo systemctl stop postgresql@14-main
sudo rm -rf /var/lib/postgresql/14/main/*2. 删除原有目录并设置目录权限
sudo rm -rf /var/lib/postgresql/14/main
sudo mkdir -pv /var/lib/postgresql/14/main
sudo chown postgres:postgres /var/lib/postgresql/14/main
sudo chmod 0755 /var/lib/postgresql/14/main3. 使用 pg_basebackup 拉取备份
sudo -u postgres pg_basebackup \-h 192.168.22.131 \-U replicator \-D /var/lib/postgresql/14/main \-P -v -R -W参数说明：
-h：主库 IP-U：复制用户名-D：本地数据目录-P：显示进度-v：详细输出-R：关键！ 自动生成standby.signal并在postgresql.auto.conf中写入 primary_conninfo-W：提示输入密码
执行后会提示输入 replicator 的密码，输入密码：StrongPass123
-R 参数会自动生成 standby.signal 和连接信息。
4. 确认关键文件存在
ls /var/lib/postgresql/14/main/standby.signal # 应存在
5. 修改目录权限（关键！）
sudo chmod 0700 /var/lib/postgresql/14/main
5. 启动备库
sudo systemctl start postgresql@14-main四、验证复制是否成功
在主库插入测试数据：
sudo -u postgres psql -c "CREATE TABLE IF NOT EXISTS test_sr (id SERIAL, msg TEXT);"
sudo -u postgres psql -c "INSERT INTO test_sr (msg) VALUES ('Replication works');"在备库查询（只读）：
sudo -u postgres psql -c "SELECT * FROM test_sr;"✅ 如果看到数据，说明 流复制部署成功！
五、查看复制状态
在主库执行：
SELECT * FROM pg_stat_replication;在备库执行：
SELECT * FROM pg_stat_wal_receiver;
通过本文的逐步操作，我们成功在 Ubuntu 系统上搭建了一套稳定、安全的 PostgreSQL 14 主从流复制架构。整个过程涵盖了主库配置、复制用户创建、备库初始化、权限修正以及状态验证等关键环节，并特别规避了常见的陷阱——如 wal_keep_size 单位格式错误、数据目录权限不合规、Bash 特殊字符解析冲突等问题。