PostgreSQL在Ubuntu上的集群搭建方案

一、基础环境准备

在Ubuntu系统上搭建PostgreSQL集群前，需完成以下基础配置：

安装PostgreSQL：在所有节点执行sudo apt update && sudo apt install -y postgresql postgresql-contrib，安装PostgreSQL数据库及扩展工具。

安装repmgr工具：repmgr是PostgreSQL集群管理的核心工具，用于主从复制、故障检测与自动切换。执行以下命令安装：

sudo apt install -y libcurl4-openssl-dev libjson-c-dev flex libselinux1-dev libzstd-dev liblz4-dev libxslt1-dev libxml2-dev libpam0g-dev libssl-dev libkrb5-dev zlib1g-dev libreadline-dev
wget https://www.repmgr.org/download/repmgr-5.5.0.tar.gz
tar xvf repmgr-5.5.0.tar.gz
cd repmgr-5.5.0/
./configure && make && sudo make install

配置SSH免密登录：在主节点生成SSH密钥（ssh-keygen），并将公钥复制到所有从节点（ssh-copy-id <从节点IP>），确保节点间可通过SSH无密码通信。
规划集群架构：常见架构包括“1主2备”（基础高可用）、“1主2备+Pgpool”（负载均衡+故障转移）。节点IP需固定，避免变动。

二、基于repmgr的主从集群搭建（基础高可用）

1. 主节点配置

修改PostgreSQL配置文件（/etc/postgresql/<版本>/main/postgresql.conf）：

wal_level = replica                # 启用WAL日志（支持复制）
max_wal_senders = 10               # 允许的最大WAL发送器数量（至少比备节点数多1）
max_replication_slots = 10         # 最大复制槽数（与备节点数一致）
hot_standby = on                   # 允许备节点以只读模式运行

修改pg_hba.conf文件（/etc/postgresql/<版本>/main/pg_hba.conf）：
添加以下规则，允许从节点连接主节点：

host    replication     repmgr    <从节点IP>/32    md5
host    repmgr          repmgr    192.168.1.0/24    trust  # 集群内部节点信任（生产环境建议用md5）

重启PostgreSQL服务：sudo systemctl restart postgresql。

创建repmgr用户与数据库：

sudo -u postgres psql -c "CREATE USER repmgr WITH SUPERUSER REPLICATION PASSWORD 'repmgr123';"
sudo -u postgres createdb -O repmgr repmgr;
ALTER USER repmgr SET search_path TO repmgr, "$user", public;

2. 从节点配置

停止PostgreSQL服务：sudo systemctl stop postgresql。
清空数据目录（若为全新节点）：sudo rm -rf /var/lib/postgresql/<版本>/main/*。

克隆主节点数据：使用pg_basebackup从主节点同步数据：

sudo -u postgres pg_basebackup -h <主节点IP> -D /var/lib/postgresql/<版本>/main -U repmgr -P --wal-method=stream

创建repmgr.conf文件（/etc/repmgr.conf）：

node_id=2                          # 从节点ID（主节点为1）
node_name='node2'                  # 节点名称（需唯一）
conninfo='host=<从节点IP> user=repmgr dbname=repmgr connect_timeout=2'
data_directory='/var/lib/postgresql/<版本>/main'

3. 注册与启动集群

主节点注册：在主节点执行repmgr -f /etc/repmgr.conf primary register，将主节点加入集群。
从节点注册：在从节点执行repmgr -f /etc/repmgr.conf standby register，将从节点注册到主节点。
验证集群状态：在任意节点执行repmgr -f /etc/repmgr.conf cluster show，查看集群节点状态（主节点状态为“primary”，从节点为“standby”）。
启动repmgrd守护进程：在所有节点执行repmgrd -f /etc/repmgr.conf --daemonize，监控节点状态并自动处理故障。

三、集成Pgpool实现负载均衡与自动故障转移

Pgpool是一个PostgreSQL中间件，提供连接池、负载均衡、自动故障转移功能，适用于生产级高可用场景。

1. 安装Pgpool

在独立节点（或主节点）安装Pgpool：

sudo apt install -y pgpool2

2. 配置Pgpool

修改Pgpool配置文件（/etc/pgpool2/pgpool.conf）：

listen_addresses = '*'             # 监听所有IP
backend_hostname0 = '<主节点IP>'    # 主节点IP
backend_port0 = 5432
backend_weight0 = 1
backend_hostname1 = '<备节点1IP>'   # 备节点1IP
backend_port1 = 5432
backend_weight1 = 1
backend_hostname2 = '<备节点2IP>'   # 备节点2IP
backend_port2 = 5432
backend_weight2 = 1
sr_check_period = 10               # 主节点状态检查间隔（秒）
failover_command = '/etc/pgpool2/failover.sh %d %H %P'  # 故障转移脚本
load_balance_mode = on             # 开启负载均衡

创建故障转移脚本（/etc/pgpool2/failover.sh）：
编写脚本实现主节点故障时自动晋升备节点（需根据环境调整路径）：

#!/bin/bash
FAILED_NODE=$1
NEW_PRIMARY=$2
PGDATA=$3
# 停止故障节点的Pgpool服务
ssh postgres@$FAILED_NODE "systemctl stop pgpool"
# 晋升备节点为主节点
ssh postgres@$NEW_PRIMARY "pg_ctl promote -D $PGDATA"
# 重新配置Pgpool连接
ssh postgres@$NEW_PRIMARY "pgpool -n -f /etc/pgpool2/pgpool.conf"

3. 启动Pgpool

sudo systemctl start pgpool2
sudo systemctl enable pgpool2

4. 验证负载均衡

通过Pgpool节点连接数据库（psql -h <PgpoolIP> -U postgres），执行查询时，Pgpool会自动将读请求分发到备节点，写请求发送到主节点。

四、注意事项

数据一致性：确保主从节点的wal_level、archive_mode等参数一致，避免数据丢失。
安全配置：生产环境中，pg_hba.conf应使用md5或scram-sha-256认证，避免明文密码传输。
监控与告警：使用pg_stat_replication视图监控复制状态，结合Prometheus+Granafa搭建监控告警体系。
备份策略：定期备份主节点数据（如使用pg_dump或barman），避免集群完全故障时数据丢失。

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