Ubuntu 上的 PostgreSQL 集群部署方案
一、方案总览与选型
- 生产最通用：基于 Patroni + etcd + HAProxy/Keepalived + PgBouncer 的高可用集群，支持自动故障切换（failover/switchover）、同步/异步复制、通过 REST API 管理、可接入 Kubernetes，适合大多数业务场景。
- 轻量高可用：基于 repmgr 的集群（原生流复制 + 故障检测/切换），在容器化场景可用 Bitnami/postgresql-repmgr 镜像快速落地。
- 读写分离/分库分表：基于 PL/Proxy 的代理分片方案，适合按业务键做水平拆分与结果合并。
- 大规模 MPP/OLAP：基于 Postgres-XL（含 GTM/GTM-Proxy/Coordinator/Data Node），适合复杂查询与横向扩展，但组件多、运维复杂度高。
- 入门与测试：Docker 快速起一主一从，便于功能验证与演练，不建议直接用于生产。
上述方案在 Ubuntu 上均有成熟实践与文档支撑，可按规模与一致性要求选择其一或组合落地。
二、推荐方案 生产级 Patroni + etcd + HAProxy/Keepalived + PgBouncer
- 架构与端口
- 数据库层：3 节点运行 PostgreSQL + Patroni，通过 流复制 实现主从；Patroni 提供 REST API（默认 8008） 与健康检查。
- 一致性协调：3 节点 etcd（建议奇数）用于 DCS 元数据与选主；开放 2379/2380。
- 接入层：2 台 HAProxy 做读写分离与健康检查，配合 Keepalived VIP 对外提供稳定地址；开放 5432。
- 连接池：可选 PgBouncer 在 HAProxy 之后做会话/事务级连接复用。
- 关键配置要点（Patroni 示例）
- 复制与一致性：设置 wal_level=replica（或更高）、max_wal_senders、max_replication_slots、hot_standby=on；按需启用 synchronous_commit 与 synchronous_standby_names 实现强一致。
- 故障恢复：开启 use_pg_rewind=true，配合复制槽（use_slots）加速旧主回切；设置合理的 ttl/loop_wait/retry_timeout。
- 初始化与认证：bootstrap 阶段创建复制用户与基础对象；pg_hba.conf 放行复制与业务网段（建议用 scram-sha-256）。
- 服务与 API：Patroni 以 systemd 托管，REST API 用于查询成员状态、触发 switchover/failover。
- 快速验证
- 查看集群：patronictl -c /etc/patroni.yml list（应见 Leader/Replica 状态与延迟）。
- 切换演练：patronictl switchover/switchover --force（先在测试环境验证）。
- 连接测试：应用连接 VIP:5432，读请求可指向 replica 的 HAProxy 后端，写请求指向 leader 后端。
该方案在 Ubuntu 20.04 等版本已有完整实践，包含 etcd + Patroni + PgBouncer + HAProxy + Keepalived 的组合部署与端口规划，可直接按生产规范裁剪落地。
三、其他可选方案对比与适用场景
| 方案 |
架构要点 |
一致性/切换 |
适用场景 |
复杂度 |
| repmgr |
原生流复制 + repmgrd 监控/切换 |
自动故障检测与提升，支持见证节点 |
传统主从 HA、容器化（镜像） |
中 |
| PL/Proxy |
代理节点分发 SQL，后端分片执行并合并结果 |
应用侧分片逻辑，弱一致性需自洽 |
读写分离、水平拆分 |
中-高 |
| Postgres-XL |
GTM 全局事务、Coordinator/Data Node |
强一致依赖 GTM，单点风险需高可用设计 |
MPP/大数据量 OLAP |
高 |
| Docker 一主一从 |
容器快速部署，主从同步 |
手动/脚本切换，适合演练 |
测试/CI |
低 |
| 以上方案在 Ubuntu 上均有落地教程与示例，可按业务规模、一致性需求与运维能力选择。 |
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四、部署与运维要点清单
- 基础与网络
- 所有节点启用 NTP/chrony 时钟同步；规划 VIP 与 安全组/防火墙 放行 5432（PostgreSQL）/8008（Patroni）/2379/2380（etcd）。
- 数据目录权限：0700，运行用户为 postgres；SSH 免密用于运维自动化（可选）。
- 复制与参数
- 建议：WAL 级别至少 replica；开启 hot_standby；按连接数调 max_wal_senders/replication_slots；使用 scram-sha-256 认证；必要时启用 synchronous_commit 与 synchronous_standby_names。
- 连接与负载
- 生产建议接入 PgBouncer（事务/会话池化），HAProxy 做读写分离与健康检查；对外暴露 VIP 提升可用性。
- 备份与恢复
- 结合 pgBackRest/Barman/WAL-G 做连续归档与时间点恢复（PITR）；定期演练恢复流程与 RPO/RTO 评估。
- 监控与告警
- 监控 Patroni/etcd/HAProxy 指标与复制延迟；设置主从延迟、连接数、WAL 堆积等阈值告警；保留错误日志与审计日志。
- 切换与演练
- 定期执行 switchover/failover 演练，验证 pg_rewind 回切、复制槽重建、应用重连与 VIP 漂移是否正常。
这些要点与参数在 Patroni 实践文档、流复制部署与 Ubuntu 环境指南中均有体现，可作为上线前检查清单执行。