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Formation	Module W2A
Titre	Réplication Physique : fondamentaux
Révision	24.09
PDF	https://dali.bo/w2a_pdf
EPUB	https://dali.bo/w2a_epub
HTML	https://dali.bo/w2a_html
Slides	https://dali.bo/w2a_slides
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Versions de PostgreSQL couvertes

Ce document ne couvre que les versions supportées de PostgreSQL au moment de sa rédaction, soit les versions 12 à 16.

Réplication physique : fondamentaux

Introduction

Principes
Mise en place
Administration

Objectifs

Connaître les avantages et limites de la réplication physique
Savoir la mettre en place
Savoir administrer et superviser une solution de réplication physique

Concepts / principes

Les journaux de transactions contiennent toutes les modifications
- utilisation du contenu des journaux
Le serveur secondaire doit posséder une image des fichiers à un instant t
La réplication modifiera les fichiers
- d’après le contenu des journaux suivants

Chaque transaction, implicite ou explicite, réalisant des modifications sur la structure ou les données d’une base est tracée dans les journaux de transactions. Ces derniers contiennent des informations d’assez bas niveau, comme les blocs modifiés sur un fichier suite, par exemple, à un UPDATE. La requête elle-même n’apparaît jamais. Les journaux de transactions sont valables pour toutes les bases de données de l’instance.

Les journaux de transactions sont déjà utilisés en cas de crash du serveur. Lors du redémarrage, PostgreSQL rejoue les transactions qui n’auraient pas été synchronisées sur les fichiers de données.

Comme toutes les modifications sont disponibles dans les journaux de transactions et que PostgreSQL sait rejouer les transactions à partir des journaux, il suffit d’archiver les journaux sur une certaine période de temps pour pouvoir les rejouer.

Principales évolutions de la réplication physique

8.2 : Réplication par journaux (log shipping), Warm Standby
9.0 : Réplication en streaming, Hot Standby
9.1 à 9.3 : Réplication synchrone, cascade, pg_basebackup
9.4 : Slots de réplication, délai de réplication, décodage logique
9.5 : pg_rewind, archivage depuis un serveur secondaire
9.6 : Rejeu synchrone
10 : Réplication synchrone sur base d’un quorum, slots temporaires
12 : Déplacement de la configuration du recovery.conf vers le postgresql.conf
13 : Sécurisation des slots
15 : rejeu accéléré

La mise en place de la réplication a été très progressive au fil des versions. Elle pouvait être simpliste au départ, mais elle est à présent au point, et beaucoup plus complète. L’historique permet d’expliquer certaines particularités et complexités.

La version 8.0, en 2005, contenait déjà tout le code qui permet aujourd’hui, après un crash du serveur, de relire les journaux pour rendre à nouveau cohérents les fichiers de données. Pour répliquer une instance, il a suffit d’automatiser l’envoi des journaux vers un serveur secondaire, qui passe son temps à les rejouer, journal après journal (log shipping), pour obtenir un serveur prêt à prendre le relai du primaire (Warm Standby).

Le serveur secondaire a ensuite été rendu utilisable pour des requêtes en lecture seule (Hot Standby).

La réplication a été ensuite améliorée : elle peut se faire en continu (streaming replication) et non plus journal par journal, pour réduire le retard du secondaire. Elle peut être synchrone, avec différents niveaux d’arbitrage entre performance et sécurité, et même s’effectuer en cascade, ou avec un délai, et cela en log shipping comme en streaming.

Puis, l’ajout des slots de réplication a permis au serveur primaire de connaître la position de ses serveurs secondaires, pour savoir quels journaux de transactions sont encore nécessaires.

En parallèle, différents éléments ont été apportés, permettant l’apparition de la réplication logique (qui n’a pas grand-chose à voir avec la réplication physique) en version 10.

L’outil pg_rewind a été ajouté pour faciliter la reconstruction d’un ancien serveur primaire devenu secondaire. Il est plus flexible depuis PostgreSQL 13 et peut utiliser un secondaire comme référence depuis la version 14.

La version 10 ajoute la possibilité d’appliquer arbitrairement une réplication synchrone à un sous-ensemble d’un groupe d’instances (_quorum), et non plus juste par ordre de priorité, avec ce paramétrage :

synchronous_standby_names = [FIRST]|[ANY] num_sync (node1, node2,...)

À partir de PostgreSQL 10, les slots de réplication peuvent être temporaires, et ne durer que le temps de la connexion qui l’a créé.

La version 12 ne change rien sur le fond, mais opère une modification technique lourde : le fichier de paramétrage traditionnel sur le secondaire, recovery.conf, disparaît, et ses paramètres sont déplacés dans postgresql.conf (ou postgresql.auto.conf), ce qui facilite la centralisation de la configuration, et évite d’avoir à redémarrer systématiquement après modification des paramètres concernés. Nous ne parlerons pas ici du paramétrage d’avant la version 12.

La version 13 supprime le plus gros inconvénient des slots de réplication en posant un maximum à la volumétrie qu’ils peuvent conserver (max_slot_wal_keep_size).

La version 15 accélère le rejeu du log shipping.

Parallèlement à tout cela, les différents outils externes ont également beaucoup progressé, notamment pg_basebackup.

Avantages

Système de rejeu éprouvé
Mise en place simple
Pas d’arrêt ou de blocage des utilisateurs
Réplique tout

Inconvénients

Réplication de l’instance complète
Serveur secondaire uniquement en lecture
Impossible de changer d’architecture
Même version majeure de PostgreSQL pour tous les serveurs

De manière assez étonnante, l’avantage de tout répliquer est aussi un inconvénient : avec la réplication interne physique de PostgreSQL, il n’est pas possible de ne répliquer qu’une seule base ou que quelques tables.

De même, il n’est pas possible de créer des objets supplémentaires sur le serveur secondaire, comme des index ou des tables de travail, ce qui serait pourtant bien pratique pour de la création de rapports ou pour stocker des résultats intermédiaires de calculs statistiques. Le serveur secondaire est vraiment réservé aux opérations de lecture seule (sauvegardes, répartition de la charge en lecture…) Ces limites ont motivé le développement de la réplication logique pour certains cas d’usage qui ne relèvent pas de la haute disponibilité.

La réplication se passe au niveau du contenu des fichiers et des journaux de transactions. En conséquence, il n’est pas possible d’avoir deux nœuds du système de réplication avec une architecture différente. Par exemple, ils doivent être tous les deux 32 bits ou 64 bits, mais pas un mélange. De même, les deux nœuds doivent être big endian ou little endian, et doivent aussi être à la même version majeure (pas forcément mineure, ce qui facilite les mises à jours mineures). Pour éviter tout problème de librairie, il est même conseillé d’utiliser des systèmes les plus proches possibles (même distribution de même niveau de mise à jour).

Mise en place de la réplication par streaming

Réplication en flux
Un processus du serveur primaire discute avec un processus du serveur secondaire
- d’où un lag moins important
Asynchrone ou synchrone
En cascade

Le serveur PostgreSQL secondaire lance un processus appelé walreceiver, dont le but est de se connecter au serveur primaire et d’attendre les modifications de la réplication.

Le walreceiver a donc besoin de se connecter sur le serveur PostgreSQL primaire. Ce dernier doit être configuré pour accepter cette connexion. Quand elle est acceptée par le serveur primaire, le serveur PostgreSQL du serveur primaire lance un nouveau processus, appelé walsender. Ce dernier a pour but d’envoyer les données de réplication au serveur secondaire. Les données de réplication sont envoyées suivant l’activité et certains paramètres de configuration.

Cette méthode permet une réplication plus proche du serveur primaire que le log shipping. On peut même configurer un mode synchrone : un client du serveur primaire ne récupère pas la main tant que ses modifications ne sont pas enregistrées sur le serveur primaire et sur le serveur secondaire synchrone. Cela s’effectue à la validation de la transaction, implicite ou lors d’un COMMIT.

Enfin, la réplication en cascade permet à un secondaire de fournir les informations de réplication à un autre secondaire, déchargeant ainsi le serveur primaire d’un certain travail et diminuant aussi la bande passante réseau utilisée par le serveur primaire.

Serveur primaire (1/2) - Configuration

Dans postgresql.conf :

wal_level = replica (ou logical)
max_wal_senders = X
- 1 par client par streaming
- défaut : 10
wal_sender_timeout = 60s

Il faut tout d’abord s’assurer que PostgreSQL enregistre suffisamment d’informations pour que le serveur secondaire puisse rejouer toutes les modifications survenant sur le serveur primaire. Dans certains cas, PostgreSQL peut économiser l’écriture de journaux quand cela ne pose pas de problème pour l’intégrité des données en cas de crash. Par exemple, sur une instance sans archivage ni réplication, il est inutile de tracer la totalité d’une transaction qui commence par créer une table, puis qui la remplit. En cas de crash pendant l’opération, l’opération complète est annulée, la table n’existera plus : PostgreSQL peut donc écrire directement son contenu sur le disque sans journaliser.

Cependant, pour restaurer cette table ou la répliquer, il est nécessaire d’avoir les étapes intermédiaires (le contenu de la table) et il faut donc écrire ces informations supplémentaires dans les journaux.

Le paramètre wal_level fixe le comportement à adopter. Comme son nom l’indique, il permet de préciser le niveau d’informations que l’on souhaite avoir dans les journaux. Il connaît trois valeurs :

Le niveau replica est adapté à l’archivage ou la réplication, en plus de la sécurisation contre les arrêts brutaux. C’est le niveau par défaut. L’optimisation évoquée plus haut n’est pas possible.
Le niveau minimal n’offre que la protection contre les arrêts brutaux, mais ne permet ni réplication ni sauvegarde PITR. Ce niveau ne sert plus guère qu’aux environnements ni archivés, ni répliqués, pour réduire la quantité de journaux générés, comme dans l’optimisation ci-dessus.
Le niveau logical est le plus complet et doit être activé pour l’utilisation du décodage logique, notamment pour utiliser la réplication logique. Il n’est pas nécessaire pour la sauvegarde PITR ou la réplication physique, ni incompatible.

Le serveur primaire accepte un nombre maximum de connexions de réplication : il s’agit du paramètre max_wal_senders. Il faut compter au moins une connexion pour chaque serveur secondaire susceptible de se connecter, ou les outils utilisant le streaming comme pg_basebackup ou pg_receivewal. Il est conseillé de prévoir « large » d’entrée : l’impact mémoire est négligeable, et cela évite d’avoir à redémarrer l’instance primaire à chaque modification. La valeur par défaut de 10 devrait suffire dans la plupart des cas.

Le paramètre wal_sender_timeout permet de couper toute connexion inactive après le délai indiqué par ce paramètre. Par défaut, le délai est d’une minute. Cela permet au serveur primaire de ne pas conserver une connexion coupée ou dont le client a disparu pour une raison ou une autre. Le secondaire retentera par la suite une connexion complète.

Serveur primaire (2/2) - Authentification

Le serveur secondaire doit pouvoir se connecter au serveur primaire
Pseudo-base replication
Utilisateur dédié conseillé avec attributs LOGIN et REPLICATION
Configurer pg_hba.conf :

   host replication user_repli 10.2.3.4/32   scram-sha-256

Recharger la configuration

Il est nécessaire après cela de configurer le fichier pg_hba.conf. Dans ce fichier, une ligne (par secondaire) doit indiquer les connexions de réplication. L’idée est d’éviter que tout le monde puisse se connecter pour répliquer l’intégralité des données.

Pour distinguer une ligne de connexion standard et une ligne de connexion de réplication, la colonne indiquant la base de données doit contenir le mot « replication ». Par exemple :

host   replication   user_repli   10.0.0.2/32   scram-sha-256

Dans ce cas, l’utilisateur user_repli pourra entamer une connexion de réplication vers le serveur primaire à condition que la demande de connexion provienne de l’adresse IP 10.0.0.2 et que cette demande de connexion précise le bon mot de passe au format scram-sha-256.

Un utilisateur dédié à la réplication est conseillé pour des raisons de sécurité. On le créera avec les droits suivants :

CREATE ROLE user_repli LOGIN REPLICATION ;

et bien sûr un mot de passe complexe.

Les connexions locales de réplication sont autorisées par défaut sans mot de passe.

Après modification du fichier postgresql.conf et du fichier pg_hba.conf, il est temps de demander à PostgreSQL de recharger sa configuration. L’action reload suffit dans tous les cas, sauf celui où max_wal_senders est modifié (auquel cas il faudra redémarrer PostgreSQL).

Serveur secondaire (1/4) - Copie des données

Copie des données du serveur primaire (à chaud !) :

Copie généralement à chaud donc incohérente !
Le plus simple : pg_basebackup
- simple mais a des limites
Idéal : outil PITR
Possible : rsync, cp…
- ne pas oublier pg_backup_start()/pg_backup_stop() !
- exclure certains répertoires et fichiers
- garantir la disponibilité des journaux de transaction

La première action à réaliser ressemble beaucoup à ce que propose la sauvegarde en ligne des fichiers. Il s’agit de copier le répertoire des données de PostgreSQL ainsi que les tablespaces associés.

Rappelons que généralement cette copie aura lieu à chaud, donc une simple copie directe sera incohérente.

pg_basebackup :

L’outil le plus simple est pg_basebackup. Ses avantages sont sa disponibilité et sa facilité d’utilisation. Il sait ce qu’il n’y a pas besoin de copier et peut inclure les journaux nécessaires pour ne pas avoir à paramétrer l’archivage.

Il peut utiliser la connexion de réplication déjà prévue pour le secondaire, poser des slots temporaires ou le slot définitif.

Pour faciliter la mise en place d’un secondaire, il peut générer les fichiers de configuration à partir des paramètres qui lui ont été fournis (option --write-recovery-conf).

Malgré beaucoup d’améliorations dans les dernières versions, la limite principale de pg_basebackup reste d’exiger un répertoire cible vide : on doit toujours recopier l’intégralité de la base copiée. Cela peut être pénible lors de tests répétés avec une grosse base, ou avec une liaison instable.

Outils PITR :

L’idéal est un outil de restauration PITR permettant la restauration en mode delta, par exemple pgBackRest avec l’option --delta. Ne sont restaurés que les fichiers ayant changé, et le primaire n’est pas chargé par la copie.

rsync :

Un script de copie reste une option possible. Il est possible de le faire manuellement, tout comme pour une sauvegarde PITR.

Une copie manuelle implique que les journaux sont archivés par ailleurs.

Rappelons les trois étapes essentielles :

le pg_backup_start() ;
la copie des fichiers : généralement avec rsync --whole-file, ou tout moyen permettant une copie fiable et rapide ;
le pg_backup_stop().

On exclura les fichiers inutiles lors de la copie qui pourraient gêner un redémarrage, notamment le fichier postmaster.pid et les répertoires pg_wal, pg_replslot, pg_dynshmem, pg_notify, pg_serial, pg_snapshots, pg_stat_tmp, pg_subtrans, pgslq_tmp*. La liste complète figure dans la documentation officielle.

Serveur secondaire (2/4) - Fichiers de configuration

postgresql.conf & postgresql.auto.conf
- paramètres
standby.signal (dans PGDATA)
- vide

Au choix, les paramètres sont à ajouter dans postgresql.conf, dans un fichier appelé par ce dernier avec une clause d’inclusion, ou dans postgresql.auto.conf (forcément dans le répertoire de données pour ce dernier, et qui surcharge les fichiers précédents). Cela dépend des habitudes, de la méthode d’industrialisation…

S’il y a des paramètres propres au primaire dans la configuration d’un secondaire, ils seront ignorés, et vice-versa. Dans les cas simples, le postgresql.conf peut donc être le même.

Puis il faut créer un fichier vide nommé standby.signal dans le répertoire PGDATA, qui indique à PostgreSQL que le serveur doit rester en recovery permanent.

Au cas où vous rencontreriez un vieux serveur en version antérieure à la 12 : jusqu’en version 11, on activait le mode standby non dans la configuration, mais en créant un fichier texte recovery.conf dans le PGDATA de l’instance, et en y plaçant le paramètre standby_mode à on. Les autres paramètres sont les mêmes. Toute modification impliquait un redémarrage.

Serveur secondaire (2/4) - Paramètres

primary_conninfo (streaming) :

primary_conninfo = 'user=postgres host=prod port=5434
 passfile=/var/lib/postgresql/.pgpass
 application_name=secondaire2 '

Optionnel :
- primary_slot_name
- recovery_command
- wal_receiver_timeout

PostgreSQL doit aussi savoir comment se connecter au serveur primaire. C’est le paramètre primary_conninfo qui le lui dit. Il s’agit d’un DSN standard où il est possible de spécifier l’adresse IP de l’hôte ou son alias, le numéro de port, le nom de l’utilisateur, etc. Il est aussi possible de spécifier le mot de passe, mais c’est risqué en terme de sécurité. En effet, PostgreSQL ne vérifie pas si ce fichier est lisible par quelqu’un d’autre que lui. Il est donc préférable de placer le mot de passe dans le fichier .pgpass, généralement dans ~postgres/ sur le secondaire, fichier qui n’est utilisé que s’il n’est lisible que par son propriétaire. Par exemple :

primary_conninfo = 'user=postgres host=prod passfile=/var/lib/postgresql/.pgpass'

Toutes les options de la libpq sont accessibles. Par exemple, cette chaîne de connexion a été générée pour un nouveau secondaire par pg_basebackup -R :

primary_conninfo = 'host=prod user=postgres passfile=''/var/lib/postgresql/.pgpass'' channel_binding=prefer port=5436 sslmode=prefer sslcompression=0 sslcertmode=allow sslsni=1 ssl_min_protocol_version=TLSv1.2 gssencmode=prefer krbsrvname=postgres gssdelegation=0 target_session_attrs=any load_balance_hosts=disable

S’y trouvent beaucoup de paramétrage par défaut dépendant de méthodes d’authentification, ou pour le SSL.

Parmi les autres paramètres optionnels de primary_conninfo, il est conseillé d’ajouter application_name, par exemple avec le nom du serveur. Cela facilite la supervision. C’est même nécessaire pour paramétrer une réplication synchrone.

primary_conninfo = 'user=postgres host=prod passfile=/var/lib/postgresql/.pgpass  application_name=secondaire2 '

Si application_name n’est pas fourni, le cluster_name du secondaire sera utilisé, mais il est rarement correctement configuré (par défaut, il vaut 16/main sur Debian/Ubuntu, et n’est pas configuré sur Red Hat/Rocky Linux).

De manière optionnelle, nous verrons que l’on peut définir aussi deux paramètres :

primary_slot_name, pour sécuriser la réplication avec un slot de réplication ;
restore_command, pour sécuriser la réplication avec un accès à la sauvegarde PITR.

Le paramètre wal_receiver_timeout sur le secondaire est le symétrique de wal_sender_timeout sur le primaire. Il indique au bout de combien de temps couper une connexion inactive. Le secondaire retentera la connexion plus tard.

Serveur secondaire (3/4) - Démarrage

Démarrer PostgreSQL
Suivre dans les traces que tout va bien

Processus

Sur le primaire :

walsender ... streaming 0/3BD48728

Sur le secondaire :

walreceiver streaming 0/3BD48728

Sur le primaire, un processus walsender apparaît pour chaque secondaire connecté. Son nom de processus est mis à jour en permanence avec l’emplacement dans le flux de journaux de transactions :

 postgres: 16/secondaire1: walsender postgres [local] streaming 15/6A6EF408
 postgres: 16/secondaire2: walsender postgres [local] streaming 15/6A6EF408

Symétriquement, sur chaque secondaire, un process walreceiver apparaît.

 postgres: 16/secondaire2: walreceiver streaming 0/DD73C218

Promotion

Attention au split-brain !
Vérification avant promotion
Promotion : méthode et déroulement
Retour à l’état stable

Attention au split-brain !

Si un serveur secondaire devient le nouveau primaire
- s’assurer que l’ancien primaire ne reçoit plus d’écriture
Éviter que les deux instances soient ouvertes aux écritures
- confusion et perte de données !

Vérification avant promotion

Primaire :

# systemctl stop postgresql-14

$ pg_controldata -D /var/lib/pgsql/14/data/ \
| grep -E '(Database cluster state)|(REDO location)'
Database cluster state:               shut down
Latest checkpoint's REDO location:    0/3BD487D0

Secondaire :

$ psql -c 'CHECKPOINT;'
$ pg_controldata -D /var/lib/pgsql/14/data/ \
| grep -E '(Database cluster state)|(REDO location)'
Database cluster state:               in archive recovery
Latest checkpoint's REDO location:    0/3BD487D0

Avant une bascule, il est capital de vérifier que toutes les modifications envoyées par le primaire sont arrivées sur le secondaire. Si le primaire a été arrêté proprement, ce sera le cas. Après un CHECKPOINT sur le secondaire, on y retrouvera le même emplacement dans les journaux de transaction.

Ce contrôle doit être systématique avant une bascule. Même si toutes les écritures applicatives sont stoppées sur le primaire, quelques opérations de maintenance peuvent en effet écrire dans les journaux et provoquer un écart entre les deux serveurs (divergence). Il n’y aura alors pas de perte de données mais cela pourrait gêner la transformation de l’ancien primaire en secondaire, par exemple.

Noter que pg_controldata n’est pas dans les chemins par défaut des distributions. La fonction SQL pg_control_checkpoint() affiche les même informations, mais n’est bien sûr pas accessible sur un primaire arrêté.

Promotion du standby : méthode

Shell :
- pg_ctl promote
SQL :
- fonction pg_promote()
Déclenchement par fichier :
- promote_trigger_file(<=v15)

Promotion du standby : déroulement

Une promotion déclenche :

déconnexion de la streaming replication (bascule programmée)
rejeu des dernières transactions en attente d’application
choix d’une nouvelle timeline du journal de transaction
suppression du fichier standby.signal
nouvelle timeline et fichier .history
ouverture aux écritures

La promotion se déroule en bonne partie comme un recovery après restauration PITR.

Une fois l’instance promue, elle finit de rejouer les derniers journaux de transaction en provenance du serveur principal en sa possession, puis se déconnecte de celui-ci (si l’on est encore connecté en streaming).

Le dernier journal reçu de l’ancien primaire est souvent incomplet. Il est renommé avec le suffixe .partial et archivé. Cela évite un conflit de nom éventuel avec le même fichier issu de l’ancien serveur, qui a pu aussi être archivé, à un point éventuellement postérieur à la divergence.

Ensuite, l’instance choisit une nouvelle timeline pour son journal de transactions. Rappelons que la timeline est le premier numéro dans le nom du segment (fichier WAL) ; par exemple une timeline 5 pour un fichier nommé 000000050000003200000031). Le nouveau primaire choisit généralement le numéro suivant celui du primaire (à moins que les archives ne contiennent d’autres timelines de numéro supérieur, s’il y a eu plusieurs restaurations et retours en arrière, et il choisit alors le numéro suivant la dernière).

Le choix d’une nouvelle timeline permet à PostgreSQL de rendre les journaux de transactions de ce nouveau serveur en écriture incompatibles avec son ancien serveur principal. De plus, des journaux de nom différent permet l’archivage depuis ce primaire sans perturber l’ancien s’il existe encore. Il n’y a plus de fichier en commun même si l’espace d’archivage est partagé.

Les timelines ne changent pas que lors des promotions, mais aussi lors des restaurations PITR. En général, on désire que les secondaires (parfois en cascade) suivent. Heureusement, ceci est le paramétrage par défaut depuis la version 12 :

recovery_target_timeline = latest

Un secondaire suit donc par défaut les évolutions de timeline de son primaire, tant que celui-ci n’effectue pas de retour en arrière.

L’instance crée un fichier d’historique dans pg_wal/, par exemple 00000006.history pour la nouvelle timeline 6. C’est un petit fichier texte qui contient les différentes timelines ayant mené à la nouvelle. Ce fichier est immédiatement archivé s’il y a archivage.

Enfin, l’instance autorise les connexions en lecture et en écriture.

Opérations après promotion du standby

VACUUM ANALYZE conseillé
- calcul d’informations nécessaires pour autovacuum

Retour à l’état stable

Si un standby a été momentanément indisponible, reconnexion directe possible si :
- journaux nécessaires encore présents sur primaire (slot, wal_keep_size/wal_keep_segments)
- journaux nécessaires présents en archives (restore_command)
Sinon
- « décrochage »
- reconstruction nécessaire

Si un serveur secondaire est momentanément indisponible mais revient en ligne sans perte de données (réseau coupé, problème OS…), alors il a de bonnes chances de se « raccrocher » à son serveur primaire. Il faut bien sûr que l’ensemble des journaux de transaction depuis son arrêt soit accessible à ce serveur, sans exception.

En cas de réplication par streaming : le primaire ne doit pas avoir recyclé les journaux après ses checkpoints. Il les aura conservés s’il y a un slot de réplication actif dédié à ce secondaire, ou si on a monté wal_keep_size (ou wal_keep_segments jusque PostgreSQL 12 compris) assez haut par rapport à l’activité en écriture sur le primaire. Les journaux seront alors toujours disponibles sur le principal et le secondaire rattrapera son retard par streaming. Si le primaire n’a plus les journaux, il affichera une erreur, et le secondaire tentera de se rabattre sur le log shipping, s’il est aussi configuré.

En cas de réplication par log shipping, il faut que la restore_command fonctionne, que le stock des journaux remonte assez loin dans le temps (jusqu’au moment où le secondaire a perdu contact), et qu’aucun journal ne manque ou ne soit corrompu. Sinon le secondaire se bloquera au dernier journal chargé. En cas d’échec, ou si le dernier journal disponible vient d’être rejoué, le secondaire basculera sur le streaming, s’il est configuré.

Si le secondaire ne peut rattraper le flux des journaux du primaire, il doit être reconstruit par l’une des méthodes précédentes.

Retour à l’état stable, suite

Synchronisation automatique une fois la connexion rétablie
Mais reconstruction obligatoire :
- si le serveur secondaire était plus avancé que le serveur promu (« divergence »)
Reconstruire les serveurs secondaires à partir du nouveau principal :
- rsync, restauration PITR, plutôt que pg_basebackup
- pg_rewind
Reconstruction : manuelle !
Tablespaces !

Un secondaire qui a bien « accroché » son primaire se synchronise automatiquement avec lui, que ce soit par streaming ou log shipping. C’est notamment le cas si l’on vient de le construire depuis une sauvegarde ou avec pg_basebackup, et que l’archivage ou le streaming alimentent correctement le secondaire. Cependant, il y a des cas où un secondaire ne peut être simplement raccroché à un primaire, notamment si le secondaire se croit plus avancé que le primaire dans le flux des journaux.

Le cas typique est un ancien primaire que l’on veut transformer en secondaire d’un ancien secondaire promu. Si la bascule s’était faite proprement, et que l’ancien primaire avait pu envoyer tous ses journaux avant de s’arrêter ou d’être arrêté, il n’y a pas de problème. Si le primaire a été arrêté violemment, sans pouvoir transmettre tous ses journaux, l’ancien secondaire n’a rejoué que ce qu’il a reçu, puis a ouvert en écriture sa propre timeline depuis un point moins avancé que là où le primaire était finalement arrivé avant d’être arrêté. Les deux serveurs ont donc « divergé », même pendant très peu de temps. Les journaux non envoyés au nouveau primaire doivent être considérés comme perdus. Quand l’ancien primaire revient en ligne, parfois très longtemps après, il voit que sa timeline est plus avancée que la version qu’en a gardée le nouveau primaire. Il ne sait donc pas comment appliquer les journaux qu’il reçoit du nouveau primaire.

La principale solution, et la plus simple, reste alors la reconstruction du secondaire à raccrocher.

L’utilisation de pg_basebackup est possible mais déconseillée si la volumétrie est importante : cet outil impose une copie de l’ensemble des données du serveur principal, et ce peut être long.

La durée de reconstruction des secondaires peut être optimisée en utilisant des outils de synchronisation de fichiers pour réduire le volume des données à transférer. Les outils de restauration PITR offrent souvent une restauration en mode delta (notamment l’option --delta de pgBackRest) et c’est ce qui est généralement à privilégier. Dans un script de sauvegarde PITR, rsync --whole-file reste une bonne option.

Le fait de disposer de l’ensemble des fichiers de configuration sur tous les nœuds permet de gagner un temps précieux lors des phases de reconstruction, qui peuvent également être scriptées.

Par contre, les opérations de reconstructions se doivent d’être lancées manuellement pour éviter tout risque de corruption de données dues à des opérations automatiques externes, comme lors de l’utilisation de solutions de haute disponibilité.

Enfin, on rappelle qu’il ne faut pas oublier de prendre en compte les tablespaces lors de la reconstruction.

Une alternative à la reconstruction est l’utilisation de l’outil pg_rewind pour « rembobiner » l’ancien primaire, si tous les journaux nécessaires sont disponibles.

Conclusion

Système de réplication fiable
Simple à maîtriser et à configurer

Quiz

https://dali.bo/w2a_quiz

Travaux pratiques

Sur Rocky Linux 8 ou 9

Réplication asynchrone en flux avec un seul secondaire

Promotion de l’instance secondaire

Retour à la normale

Sur Debian 12

Réplication asynchrone en flux avec un seul secondaire

Promotion de l’instance secondaire

Retour à la normale

Travaux pratiques (solutions)

Sur Rocky Linux 8 ou 9

Ensuite, afin de réaliser l’ensemble des TP, configurer 4 services PostgreSQL « instance[1-4] ».

# cp /lib/systemd/system/postgresql-16.service \
                          /etc/systemd/system/instance1.service

# sed -i "s|/var/lib/pgsql/16/data/|/var/lib/pgsql/16/instance1/|" \
                          /etc/systemd/system/instance1.service

# cp /lib/systemd/system/postgresql-16.service \
                          /etc/systemd/system/instance2.service

# sed -i "s|/var/lib/pgsql/16/data/|/var/lib/pgsql/16/instance2/|" \
                          /etc/systemd/system/instance2.service

# cp /lib/systemd/system/postgresql-16.service \
                          /etc/systemd/system/instance3.service

# sed -i "s|/var/lib/pgsql/16/data/|/var/lib/pgsql/16/instance3/|" \
                          /etc/systemd/system/instance3.service

# cp /lib/systemd/system/postgresql-16.service \
                          /etc/systemd/system/instance4.service

# sed -i "s|/var/lib/pgsql/16/data/|/var/lib/pgsql/16/instance4/|" \
                          /etc/systemd/system/instance4.service

Réplication asynchrone en flux avec un seul secondaire

Créer l’instance principale dans /var/lib/pgsql/16/instance1.

# export PGSETUP_INITDB_OPTIONS='--data-checksums'
# /usr/pgsql-16/bin/postgresql-16-setup initdb instance1
Initializing database ... OK
# systemctl start instance1

Mettre en place la configuration de la réplication par streaming.
L’utilisateur dédié sera nommé repli.

Depuis la version 10, le comportement de PostgreSQL a changé et la réplication est activée par défaut en local.

Nous allons cependant modifier le fichier /var/lib/pgsql/16/instance1/pg_hba.conf pour que l’accès en réplication soit autorisé pour l’utilisateur repli :

host  replication  repli  127.0.0.1/32  md5

Cette configuration indique que l’utilisateur repli peut se connecter en mode réplication à partir de l’adresse IP 127.0.0.1. L’utilisateur repli n’existant pas, il faut le créer (nous utiliserons le mot de passe confidentiel) :

$ createuser --no-superuser --no-createrole --no-createdb --replication -P repli
Enter password for new role:
Enter it again:

Configurer ensuite le fichier .pgpass de l’utilisateur système postgres :

$ echo "*:*:*:repli:confidentiel" > ~/.pgpass
$ chmod 600 ~/.pgpass

Pour prendre en compte la configuration, la configuration de l’instance principale doit être rechargée :

$ psql -c 'SELECT pg_reload_conf()'

Créer la première instance secondaire instance2, par copie à chaud du répertoire de données avec pg_basebackup vers /var/lib/psql/16/instance2.
Penser à modifier le port de cette nouvelle instance avant de la démarrer.

Utiliser pg_basebackup pour créer l’instance secondaire :

$ pg_basebackup -D /var/lib/pgsql/16/instance2 -P -R -c fast -h 127.0.0.1 -U repli

25314/25314 kB (100%), 1/1 tablespace

L’option -R ou --write-recovery-conf de pg_basebackup a préparé la configuration de la mise en réplication en créant le fichier standby.signal ainsi qu’en configurant primary_conninfo dans le fichier postgresql.auto.conf (dans les versions antérieures à la 11, il renseignerait recovery.conf) :

$ cat /var/lib/pgsql/16/instance2/postgresql.auto.conf

primary_conninfo = 'user=repli passfile=''/var/lib/pgsql/.pgpass''
                    host=127.0.0.1 port=5432 sslmode=prefer sslcompression=0
                    gssencmode=prefer krbsrvname=postgres target_session_attrs=any'

$ ls /var/lib/pgsql/16/instance2/standby.signal

/var/lib/pgsql/16/instance2/standby.signal

Il faut désormais positionner le port d’écoute dans le fichier de configuration, c’est-à-dire /var/lib/pgsql/16/instance2/postgresql.conf :

port=5433

Démarrer instance2 et s’assurer que la réplication fonctionne bien avec ps.
Tenter de se connecter au serveur secondaire.
Créer quelques tables pour vérifier que les écritures se propagent du primaire au secondaire.

Il ne reste désormais plus qu’à démarrer l’instance secondaire :

# systemctl start instance2

La commande ps suivante permet de voir que les deux serveurs sont lancés :

$ ps -o pid,cmd fx

La première partie concerne le serveur secondaire :

PID CMD
9671 /usr/pgsql-16/bin/postmaster -D /var/lib/pgsql/16/instance2/
9673  \_ postgres: logger
9674  \_ postgres: startup   recovering 000000010000000000000003
9675  \_ postgres: checkpointer
9676  \_ postgres: background writer
9677  \_ postgres: stats collector
9678  \_ postgres: walreceiver   streaming 0/3000148

La deuxième partie concerne le serveur principal :

PID CMD
9564 /usr/pgsql-16/bin/postmaster -D /var/lib/pgsql/16/instance1/
9566  \_ postgres: logger
9568  \_ postgres: checkpointer
9569  \_ postgres: background writer
9570  \_ postgres: walwriter
9571  \_ postgres: autovacuum launcher
9572  \_ postgres: stats collector
9573  \_ postgres: logical replication launcher
9679  \_ postgres: walsender repli 127.0.0.1(58420) streaming 0/3000148

Pour différencier les deux instances, il est possible d’identifier le répertoire de données (l’option -D), les autres processus sont des fils du processus postmaster. Il est aussi possible de configurer le paramètre cluster_name.

Nous avons bien les deux processus de réplication en flux wal sender et wal receiver.

Créons quelques données sur le principal et assurons-nous qu’elles soient transmises au secondaire :

$ createdb b1

$ psql b1

psql (16.1)
Type "help" for help.

b1=# CREATE TABLE t1(id integer);

CREATE TABLE

b1=# INSERT INTO t1 SELECT generate_series(1, 1000000);

INSERT 0 1000000

On constate que le flux a été transmis :

b1=# \! ps -o pid,cmd fx | egrep "(startup|walsender|walreceiver)"

 9674  \_ postgres: startup   recovering 000000010000000000000006
 9678  \_ postgres: walreceiver   streaming 0/6D4CD28
 9679  \_ postgres: walsender repli 127.0.0.1(58420) streaming 0/6D4CD28
[...]

Essayons de nous connecter au secondaire et d’exécuter quelques requêtes :

$ psql -p 5433 b1

psql (16.1)
Type "help" for help.

b1=# SELECT COUNT(*) FROM t1;

  count
---------
 1000000

b1=# CREATE TABLE t2(id integer);

ERROR:  cannot execute CREATE TABLE in a read-only transaction

On peut se connecter, lire des données, mais pas écrire.

Le comportement est visible dans les logs de l’instance secondaire dans le répertoire
/var/lib/pgsql/16/instance2/log :

... LOG:  database system is ready to accept read only connections

PostgreSQL indique bien qu’il accepte des connexions en lecture seule.

Promotion de l’instance secondaire

En respectant les étapes de vérification de l’état des instances, effectuer une promotion contrôlée de l’instance secondaire.

Arrêt de l’instance primaire et vérification de son état :

# systemctl stop instance1

$ /usr/pgsql-16/bin/pg_controldata -D /var/lib/pgsql/16/instance1/ \
| grep -E '(cluster)|(REDO)'

Database cluster state:               shut down
Latest checkpoint's REDO location:    0/6D4E5C8

Vérification de l’instance secondaire :

$ psql -p 5433 -c 'CHECKPOINT;'

$ /usr/pgsql-16/bin/pg_controldata -D /var/lib/pgsql/16/instance2/ \
| grep -E '(cluster)|(REDO)'

Database cluster state:               in archive recovery
Latest checkpoint's REDO location:    0/6D4E5C8

L’instance principale est bien arrêtée, l’instance secondaire est bien en archive recovery et les deux sont bien synchronisées.

Promotion de l’instance secondaire :

$ /usr/pgsql-16/bin/pg_ctl -D /var/lib/pgsql/16/instance2 promote

waiting for server to promote.... done
server promoted

Tenter de se connecter au serveur secondaire fraîchement promu.
Les écritures y sont-elles possibles ?

Connectons-nous à ce nouveau primaire et tentons d’y insérer des données :

$ psql -p 5433 b1
psql (16.1)
Type "help" for help.

b1=# CREATE TABLE t2(id integer);

CREATE TABLE

b1=# INSERT INTO t2 SELECT generate_series(1, 1000000);

INSERT 0 1000000

Les écritures sont désormais bien possible sur cette instance.

Retour à la normale

Reconstruire l’instance initiale (/var/lib/pgsql/16/instance1) comme nouvelle instance secondaire en repartant d’une copie complète de instance2 en utilisant pg_basebackup.

Afin de rétablir la situation, nous pouvons réintégrer l’ancienne instance primaire en tant que nouveau secondaire. Pour ce faire, nous devons re-synchroniser les données. Utilisons pg_basebackup comme précédemment après avoir mis de côté les fichiers de l’ancien primaire :

$ mv /var/lib/pgsql/16/instance1 /var/lib/pgsql/16/instance1.old

$ pg_basebackup -D /var/lib/pgsql/16/instance1 -P -R -c fast \
-h 127.0.0.1 -p 5433 -U repli

104385/104385 kB (100%), 1/1 tablespace

Créer le fichier standby.signal s’il n’existe pas déjà. Contrôler postgresql.auto.conf (qui contient potentiellement deux lignes primary_conninfo !) et adapter le port :

$ touch /var/lib/pgsql/16/instance1/standby.signal

$ cat /var/lib/pgsql/16/instance1/postgresql.auto.conf

primary_conninfo = 'user=repli passfile=''/var/lib/pgsql/.pgpass'' host=127.0.0.1 port=5433 sslmode=prefer sslcompression=0 gssencmode=prefer krbsrvname=postgres target_session_attrs=any'

Repositionner le port d’écoute dans le fichier /var/lib/pgsql/16/instance1/postgresql.conf :

port=5432

Enfin, démarrer le service :

# systemctl start instance1

Démarrer cette nouvelle instance.
Vérifier que les processus adéquats sont bien présents, et que les données précédemment insérées dans les tables créées plus haut sont bien présentes dans l’instance reconstruite.

Les processus adéquats sont bien présents :

$ ps -o pid,cmd fx | egrep "(startup|walsender|walreceiver)"

12520  \_ postgres: startup   recovering 00000002000000000000000A
12524  \_ postgres: walreceiver   streaming 0/A000148
12525  \_ postgres: walsender repli 127.0.0.1(38614) streaming 0/A000148

$ psql -p 5432 b1

psql (16.1)
Type "help" for help.

En nous connectant à la nouvelle instance secondaire (port 5432), vérifions que les données précédemment insérées dans la table t2 sont bien présentes :

b1=# SELECT COUNT(*) FROM t2;

  count
---------
 1000000

Inverser à nouveau les rôles des deux instances afin que instance2 redevienne l’instance secondaire.

Afin que l’instance 5432 redevienne primaire et celle sur le port 5433 secondaire, on peut ré-appliquer la procédure de promotion vue précédemment dans l’autre sens.

Arrêt de l’instance primaire et vérification de son état :

# systemctl stop instance2

$ /usr/pgsql-16/bin/pg_controldata -D /var/lib/pgsql/16/instance2/ \
| grep -E '(cluster)|(REDO)'

Database cluster state:               shut down
Latest checkpoint's REDO location:    0/C000060

Vérification de l’instance secondaire :

$ psql -p 5432 -c 'CHECKPOINT;'
$ /usr/pgsql-16/bin/pg_controldata -D /var/lib/pgsql/16/instance1/ \
| grep -E '(cluster)|(REDO)'

Database cluster state:               in archive recovery
Latest checkpoint's REDO location:    0/C000060

L’instance principale est bien arrêtée, l’instance secondaire est bien en archive recovery et les deux sont bien synchronisées.

Promotion de l’instance secondaire :

$ /usr/pgsql-16/bin/pg_ctl -D /var/lib/pgsql/16/instance1 promote

waiting for server to promote.... done
server promoted

Afin que instance2 redevienne l’instance secondaire, créer le fichier standby.signal, démarrer le service et vérifier que les processus adéquats sont bien présents :

$ touch /var/lib/pgsql/16/instance2/standby.signal

# systemctl start instance2

$  ps -o pid,cmd fx | egrep "(startup|walsender|walreceiver)"

 5844  \_ postgres: startup   recovering 00000003000000000000000C
 5848  \_ postgres: walreceiver   streaming 0/C0001F0
 5849  \_ postgres: walsender repli 127.0.0.1(48230) streaming 0/C0001F0

Sur Debian 12

Cette solution se base sur un système Debian 12, installé à minima depuis les paquets du PGDG, et en anglais.

Le prompt # indique une commande à exécuter avec l’utilisateur root. Le prompt $ est utilisé pour les commandes de l’utilisateur postgres.

La mise en place d’une ou plusieurs instances sur le même poste est décrite plus haut.

En préalable, nettoyer les instances précédemment créées sur le serveur.

# pg_dropcluster --stop 16 main
# pg_dropcluster --stop 16 infocentre

Réplication asynchrone en flux avec un seul secondaire

Créer l’instance1, qui sera l’instance principal.

# pg_createcluster 16 instance1
Creating new PostgreSQL cluster 16/instance1 ...
...
Ver Cluster   Port Status Owner    Data directory                   //
16  instance1 5432 down   postgres /var/lib/postgresql/16/instance1 //

Log file
/var/log/postgresql/postgresql-16-instance1.log

Le répertoire des données se trouvera sous /var/lib/postgresql/16/instance1.

Démarrer l’instance, soit avec :

# pg_ctlcluster start 16 instance1

soit explicitement via systemd :

# systemctl start postgresql@16-instance1

Vérifier la configuration de la réplication par streaming.
L’utilisateur dédié sera nommé repli.

Depuis la version 10, le comportement de PostgreSQL a changé et la réplication est activée par défaut en local.

Au sein du fichier /etc/postgresql/16/instance1/pg_hba.conf, l’entrée ci-dessous montre que tout utilisateur authentifié (avec l’attribut REPLICATION) aura accès en réplication à l’instance :

host    replication     all             127.0.0.1/32            scram-sha-256

Bien que facultatif dans le cadre du TP, pour restreindre l’accès uniquement au rôle repli, il suffit de remplacer la valeur all dans le champ dédié aux utilisateurs, par repli :

host    replication     repli            127.0.0.1/32            scram-sha-256

Créer le rôle repli, qui sera dédié à la réplication, en lui affectant le mot de passe confidentiel :

$ createuser --no-superuser --no-createrole --no-createdb --replication -P repli
Enter password for new role:
Enter it again:

Configurer ensuite le fichier .pgpass de l’utilisateur système postgres :

$ echo '*:*:*:repli:confidentiel' >> ~/.pgpass
$ chmod 600 ~/.pgpass

Il faut recharger la configuration pour qu’elle soit pris en compte par l’instance :

$ psql -c 'SELECT pg_reload_conf()'

Créer la première instance secondaire instance2, par copie à chaud du répertoire de données avec pg_basebackup vers /var/lib/postgresql/16/instance2.
Penser à copier les fichiers de configuration
Penser à modifier le port de cette nouvelle instance avant de la démarrer.

Utiliser pg_basebackup pour créer l’instance secondaire :

$ pg_basebackup -D /var/lib/postgresql/16/instance2 -P -R -c fast -h 127.0.0.1 \
-U repli

23134/23134 kB (100%), 1/1 tablespace

L’option -R ou --write-recovery-conf de pg_basebackup a préparé la configuration de la mise en réplication en créant le fichier standby.signal ainsi qu’en configurant primary_conninfo dans le fichier postgresql.auto.conf (dans les versions antérieures à la 11, il renseignerait recovery.conf) :

$ cat /var/lib/postgresql/16/instance2/postgresql.auto.conf

primary_conninfo = 'user=repli passfile=''/var/lib/postgresql/.pgpass''
                    channel_binding=prefer host=127.0.0.1 port=5432
                    sslmode=prefer sslcompression=0 sslcertmode=allow sslsni=1
                    ssl_min_protocol_version=TLSv1.2
                    gssencmode=prefer krbsrvname=postgres gssdelegation=0
                    target_session_attrs=any load_balance_hosts=disable'

$ file /var/lib/postgresql/16/instance2/standby.signal

/var/lib/postgresql/16/instance2/standby.signal: empty

Il faut copier le répertoire contenant les fichiers de configuration de l’instance1 :

$ cp -r /etc/postgresql/16/instance1 /etc/postgresql/16/instance2

Puis, nous devons adapater la configuration présente dans le fichier postgresql.conf.

$ sed -n -e "s/instance1/instance2/p" -e "s/5432/5433/p" \
/etc/postgresql/16/instance2/postgresql.conf

data_directory = '/var/lib/postgresql/16/instance2'
hba_file = '/etc/postgresql/16/instance2/pg_hba.conf'
ident_file = '/etc/postgresql/16/instance2/pg_ident.conf'
external_pid_file = '/var/run/postgresql/16-instance2.pid'
port = 5433
cluster_name = '16/instance2'

La commande suivante permet de rendre les modifications effectives :

$ sed -i -e "s/instance1/instance2/" -e "s/5432/5433/" \
/etc/postgresql/16/instance2/postgresql.conf

Démarrer instance2 et s’assurer que la réplication fonctionne bien avec ps.
Tenter de se connecter au serveur secondaire.
Créer quelques tables pour vérifier que les écritures se propagent du primaire au secondaire.

Il ne reste désormais plus qu’à démarrer l’instance secondaire :

# systemctl start  postgresql@16-instance2

La commande ps suivante permet de voir que les deux serveurs sont lancés :

$ ps -o pid,cmd fx

La première partie concerne le serveur secondaire :

 PID CMD
5321 /usr/lib/postgresql/16/bin/postgres -D /var/lib/postgresql/16/instance2 -c config_file=/etc/postgresql/16/instance2/postgresql.conf
5322  \_ postgres: 16/instance2: checkpointer 
5323  \_ postgres: 16/instance2: background writer 
5324  \_ postgres: 16/instance2: startup recovering 000000010000000000000003
5325  \_ postgres: 16/instance2: walreceiver streaming 0/3000148

La deuxième partie concerne le serveur principal :

 PID CMD
4562 /usr/lib/postgresql/16/bin/postgres -D /var/lib/postgresql/16/instance1 -c config_file=/etc/postgresql/16/instance1/postgresql.conf
4563  \_ postgres: 16/instance1: checkpointer 
4564  \_ postgres: 16/instance1: background writer 
4566  \_ postgres: 16/instance1: walwriter 
4567  \_ postgres: 16/instance1: autovacuum launcher 
4568  \_ postgres: 16/instance1: logical replication launcher 
5326  \_ postgres: 16/instance1: walsender repli 127.0.0.1(41744) streaming 0/3000148

Pour différencier les deux instances, il est possible d’identifier le répertoire de données (l’option -D), les autres processus sont des fils du processus postmaster. Le paramètre cluster_name, déjà configuré sous Debian, permet également de reconnaitre une instance parmi d’autres.

Nous avons bien les deux processus de réplication en flux wal sender et wal receiver.

Créons quelques données sur le principal et assurons-nous qu’elles soient transmises au secondaire :

$ createdb b1

$ psql b1

psql (16.1)
Type "help" for help.

b1=# CREATE TABLE t1(id integer);

CREATE TABLE

b1=# INSERT INTO t1 SELECT generate_series(1, 1000000);

INSERT 0 1000000

On constate que le flux a été transmis :

b1=# \! ps -o pid,cmd fx | egrep "(startup|walsender|walreceiver)"

 9674  \_ postgres: startup   recovering 000000010000000000000006
 9678  \_ postgres: walreceiver   streaming 0/6D4CD28
 9679  \_ postgres: walsender repli 127.0.0.1(58420) streaming 0/6D4CD28
[...]

Essayons de nous connecter au secondaire et d’exécuter quelques requêtes :

$ psql -p 5433 b1

psql (16.1)
Type "help" for help.

b1=# SELECT COUNT(*) FROM t1;

  count
---------
 1000000

b1=# CREATE TABLE t2(id integer);

ERROR:  cannot execute CREATE TABLE in a read-only transaction

On peut se connecter, lire des données, mais pas écrire.

Le comportement est visible dans le log de l’instance secondaire dans le fichier
/var/log/postgresql/postgresql-16-instance2.log :

... LOG:  database system is ready to accept read only connections

PostgreSQL indique bien qu’il accepte des connexions en lecture seule.

Promotion de l’instance secondaire

En respectant les étapes de vérification de l’état des instances, effectuer une promotion contrôlée de l’instance secondaire.

Arrêt de l’instance primaire et vérification de son état :

# systemctl stop postgresql@16-instance1

$ /usr/lib/postgresql/16/bin/pg_controldata -D /var/lib/postgresql/16/instance1 \
| grep -E '(cluster)|(REDO)'

Database cluster state:               shut down
Latest checkpoint's REDO location:    0/3000148
Latest checkpoint's REDO WAL file:    000000010000000000000003

Vérification de l’instance secondaire :

$ psql -p 5433 -c 'CHECKPOINT'

$ /usr/lib/postgresql/16/bin/pg_controldata -D /var/lib/postgresql/16/instance2 \
| grep -E '(cluster)|(REDO)'

Database cluster state:               in archive recovery
Latest checkpoint's REDO location:    0/3000148
Latest checkpoint's REDO WAL file:    000000010000000000000003

L’instance principale est bien arrêtée, l’instance secondaire est bien en archive recovery et les deux sont bien synchronisées.

Promotion de l’instance secondaire :

$ psql -p 5433 -c 'SELECT pg_promote()'

 pg_promote 
------------
 t
(1 row)

Tenter de se connecter au serveur secondaire fraîchement promu.
Les écritures y sont-elles possibles ?

Connectons-nous à ce nouveau primaire et tentons d’y insérer des données :

$ psql -p 5433 b1
psql (16.1)
Type "help" for help.

b1=# CREATE TABLE t2(id integer);

CREATE TABLE

b1=# INSERT INTO t2 SELECT generate_series(1, 1000000);

INSERT 0 1000000

Les écritures sont désormais bien possible sur cette instance.

Retour à la normale

Reconstruire l’instance initiale (/var/lib/postgresql/16/instance1) comme nouvelle instance secondaire en repartant d’une copie complète de instance2 en utilisant pg_basebackup.

Afin de rétablir la situation, nous pouvons réintégrer l’ancienne instance primaire en tant que nouveau secondaire. Pour ce faire, nous devons re-synchroniser les données. Utilisons pg_basebackup comme précédemment après avoir mis de côté les fichiers de l’ancien primaire :

$ mv /var/lib/postgresql/16/instance1 /var/lib/postgresql/16/instance1.old

$ pg_basebackup -D /var/lib/postgresql/16/instance1 -P -R -c fast \
-h 127.0.0.1 -p 5433 -U repli

104385/104385 kB (100%), 1/1 tablespace

Vérifier la présence du fichier standby.signal. Contrôler postgresql.auto.conf (qui contient potentiellement deux lignes primary_conninfo !). Le fichiers de configuration de l’instance1 n’ayant quant à eux pas été modifiés, il n’est pas nécessaire d’adapter le port d’écoute de l’instance1 par exemple.

$ file /var/lib/postgresql/16/instance1/standby.signal

$ cat /var/lib/postgresql/16/instance1/postgresql.auto.conf

primary_conninfo = 'user=repli passfile=''/var/lib/postgresql/.pgpass''
                    channel_binding=prefer host=127.0.0.1 port=5433
                    sslmode=prefer sslcompression=0 sslcertmode=allow sslsni=1
                    ssl_min_protocol_version=TLSv1.2
                    gssencmode=prefer krbsrvname=postgres gssdelegation=0
                    target_session_attrs=any load_balance_hosts=disable'

Enfin, démarrer le service :

# systemctl start postgresql@16-instance1

Démarrer cette nouvelle instance.
Vérifier que les processus adéquats sont bien présents, et que les données précédemment insérées dans les tables créées plus haut sont bien présentes dans l’instance reconstruite.

Les processus adéquats sont bien présents :

$ ps -o pid,cmd fx | egrep "(startup|walsender|walreceiver)"

6102  \_ postgres: 16/instance1: startup recovering 000000020000000000000007
6129  \_ postgres: 16/instance1: walreceiver streaming 0/70001F0
6130  \_ postgres: 16/instance2: walsender repli 127.0.0.1(60282) streaming 0/70001F0

$ psql -p 5432 b1

psql (16.1)
Type "help" for help.

En nous connectant à la nouvelle instance secondaire (port 5432), vérifions que les données précédemment insérées dans la table t2 sont bien présentes :

b1=# SELECT COUNT(*) FROM t2;

  count
---------
 1000000

Inverser à nouveau les rôles des deux instances afin que instance2 redevienne l’instance secondaire.

Afin que l’instance 5432 redevienne primaire et celle sur le port 5433 secondaire, on peut ré-appliquer la procédure de promotion vue précédemment dans l’autre sens.

Arrêt de l’instance primaire et vérification de son état :

# systemctl stop postgresql@16-instance2

$ /usr/lib/postgresql/16/bin/pg_controldata -D /var/lib/postgresql/16/instance2/ \
| grep -E '(cluster)|(REDO)'

Database cluster state:               shut down
Latest checkpoint's REDO location:    0/70001F0
Latest checkpoint's REDO WAL file:    000000020000000000000007

Vérification de l’instance secondaire :

$ psql -p 5432 -c 'CHECKPOINT;'
$ /usr/lib/postgresql/16/bin/pg_controldata -D /var/lib/postgresql/16/instance1/ \
| grep -E '(cluster)|(REDO)'

Database cluster state:               in archive recovery
Latest checkpoint's REDO location:    0/70001F0
Latest checkpoint's REDO WAL file:    000000020000000000000007

L’instance principale est bien arrêtée, l’instance secondaire est bien en archive recovery et les deux sont bien synchronisées.

Promotion de l’instance secondaire :

$ psql -c 'SELECT pg_promote()'

 pg_promote 
------------
 t
(1 row)

Afin que instance2 redevienne l’instance secondaire, créer le fichier standby.signal, démarrer le service et vérifier que les processus adéquats sont bien présents :

$ touch /var/lib/postgresql/16/instance2/standby.signal

#  systemctl start postgresql@16-instance2

$  ps -o pid,cmd fx | egrep "(startup|walsender|walreceiver)"

6296  \_ postgres: 16/instance2: startup recovering 000000030000000000000007
6299  \_ postgres: 16/instance2: walreceiver streaming 0/7000380
6300  \_ postgres: 16/instance1: walsender repli 127.0.0.1(52208) streaming 0/7000380

Réplication Physique : fondamentaux

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Marques déposées

Versions de PostgreSQL couvertes

Réplication physique : fondamentaux

Introduction

Objectifs

Concepts / principes

Principales évolutions de la réplication physique

Avantages

Inconvénients

Mise en place de la réplication par streaming

Serveur primaire (1/2) - Configuration

Serveur primaire (2/2) - Authentification

Serveur secondaire (1/4) - Copie des données

Serveur secondaire (2/4) - Fichiers de configuration

Serveur secondaire (2/4) - Paramètres

Serveur secondaire (3/4) - Démarrage

Processus

Promotion

Attention au split-brain !

Vérification avant promotion

Promotion du standby : méthode

Promotion du standby : déroulement

Opérations après promotion du standby

Retour à l’état stable

Retour à l’état stable, suite

Conclusion

Quiz

Travaux pratiques

Sur Rocky Linux 8 ou 9

Réplication asynchrone en flux avec un seul secondaire

Promotion de l’instance secondaire

Retour à la normale

Sur Debian 12

Réplication asynchrone en flux avec un seul secondaire

Promotion de l’instance secondaire

Retour à la normale

Travaux pratiques (solutions)

Sur Rocky Linux 8 ou 9

Sur Debian 12