构建高可用数据库:PostgreSQL主从流复制实战指南

在当今数据驱动的业务环境中,数据库的稳定性、可靠性和连续性已成为系统架构的生命线。一次意外宕机、一次磁盘故障,甚至一次误操作,都可能造成服务中断、数据丢失,进而带来难以估量的业务损失。

如何在有限资源下,以较低成本实现数据库的高可用(High Availability)与灾难恢复(Disaster Recovery)?

PostgreSQL的主从流复制(Streaming Replication) 正是这一问题的经典答案。

作为一款功能强大、开源免费的企业级关系型数据库,PostgreSQL自9.0起便原生支持基于WAL(Write-Ahead Logging)日志的流复制机制。通过部署一主一从(或多从)架构,我们不仅能实现近乎实时的数据同步,还能在主库故障时快速切换至备库,最大限度保障服务不中断、数据不丢失。

然而,理论虽简,落地却需细节把控:

  • 如何正确配置postgresql.conf 与pg_hba.conf?
  • 如何初始化从库并确保复制槽稳定?
  • 如何验证复制延迟、监控同步状态?
  • 又该如何安全地执行故障转移(Failover)?

本文将摒弃空泛理论,以CentOS/Ubuntu 环境下的PostgreSQL 14为例,手把手带你完成从零搭建、配置调优到故障演练的完整流程。无论你是DevOps工程师、DBA,还是希望提升系统容灾能力的开发者,都能通过本指南,真正掌握PostgreSQL高可用的核心实践。

让数据多一份副本,让服务少一分风险。

从今天起,告别单点故障,构建属于你的高可用数据库基石。

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1.环境准备

1.1 基础环境要求

节点类型 服务器地址 系统版本 PostgreSQL 版本 核心要求
主库(Master) 192.168.42.140(示例) CentOS 7/8/9或Ubuntu 20.04+ 14 开启网络端口、关闭防火墙 / 放行5432端口
从库(Slave/Standby) 192.168.42.145(示例) 与主库一致 与主库完全一致 与主库网络互通、磁盘空间不小于主库

1.2 安装PostgreSQL

还没安装PostgreSQL的小伙伴可以参考这篇文章哦~:谁说没公网IP不能远程连数据库?PostgreSQL+cpolar打通任督二脉

2.主库配置

2.1 修改PostgreSQL主配置文件

主配置文件路径:/var/lib/pgsql/14/data/postgresql.conf

vim /var/lib/pgsql/14/data/postgresql.conf

修改以下核心参数(取消注释并调整值):

# 1. 监听地址(允许从库连接,可指定从库IP或0.0.0.0允许所有)
listen_addresses = '*'

# 2. 开启归档模式(主从复制依赖)
archive_mode = on
archive_command = 'cp %p /var/lib/pgsql/14/archive/%f'  # %p=归档文件路径,%f=归档文件名
# 提前创建归档目录
mkdir -p /var/lib/pgsql/14/archive && chown -R postgres:postgres /var/lib/pgsql/14/archive

# 3. WAL日志配置(保证复制可靠性)
wal_level = replica  # 复制所需的WAL级别(replica/archive/logical,replica足够)
wal_buffers = 16MB   # 根据内存调整,默认通常足够
max_wal_senders = 10 # 最大并发复制连接数,大于从库数量即可
wal_keep_size = 1GB  # 保留WAL日志的大小,防止从库同步滞后导致日志被清理

# 4. 同步模式(可选,按需配置)
# synchronous_commit = on  # 默认同步提交,保证主从数据一致性;追求性能可设为off
# synchronous_standby_names = 'slave1'  # 指定从库名称(需与从库recovery.conf对应)

# 5. 其他优化(可选)
max_connections = 1000  # 大于从库的max_connections

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2.2 修改客户端认证配置文件

文件路径:/var/lib/pgsql/14/data/pg_hba.conf

vim /var/lib/pgsql/14/data/pg_hba.conf

添加从库的连接授权(允许从库 IP 通过复制用户连接):

host    replication     repl_user       192.168.42.145/32       md5 # 从库IP,repl_user为复制专用用户
host    all             all             192.168.42.0/24         md5 # 可选,允许内网其他机器连接

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2.3 创建复制专用用户

切换到postgres用户,执行 SQL 命令创建用于主从复制的专用用户(需授予复制权限):

su - postgres
psql

执行SQL:

-- 创建复制用户(密码自定义,示例:Repl@123456)
CREATE ROLE repl_user WITH REPLICATION LOGIN ENCRYPTED PASSWORD '********';

-- 验证用户(可选)
\du repl_user;

-- 退出psql
\q

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2.4 重启主库使配置生效

systemctl restart postgresql-14
systemctl status postgresql-14
sudo -u postgres psql -c "SELECT pg_is_in_recovery();" # 主库返回f(非恢复模式)

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2.5 备份主库数据(供从库初始化)

使用pg_basebackup工具备份主库数据,该工具专门用于PostgreSQL复制环境的从库初始化:

# 切换到postgres用户
su - postgres

# 执行备份(备份到临时目录,后续拷贝到从库)
pg_basebackup -h 192.168.42.140 -U repl_user -p 5432 -D /tmp/pg_master_backup -F p -X s -P -R

# 参数说明:
# -h:主库地址
# -U:复制用户
# -p:主库端口
# -D:备份目录
# -F p:输出格式为普通文件(与主库数据目录结构一致)
# -X s:备份过程中同步复制WAL日志,保证备份一致性
# -P:显示备份进度
# -R:自动生成复制所需的standby.signal文件和postgresql.auto.conf配置,简化从库配置

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备份完成后,将备份目录打包拷贝到从库的/var/lib/pgsql/14/目录下(可通过 scp 传输):

tar -zcvf pg_master_backup.tar.gz /tmp/pg_master_backup # 主库上打包备份

scp pg_master_backup.tar.gz root@192.168.1.101:/var/lib/pgsql/14  # 传输到从库

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到从库所在地址查看一下是否传送成功到/var/lib/pgsql/14:

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3.从库配置

3.1 停止从库PostgreSQL服务并清理原有数据目录

# 停止从库服务
systemctl stop postgresql-14

# 清理原有数据目录(初始化后的空目录,需替换为主库备份)
mv /var/lib/pgsql/14/data /var/lib/pgsql/14/data_bak  # 备份原有目录,防止误删
mkdir -p /var/lib/pgsql/14/data

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3.2 解压主库备份到从库数据目录

# 切换到postgres用户
su - postgres

# 解压备份包
tar -zxvf /var/lib/pgsql/14/pg_master_backup.tar.gz -C /var/lib/pgsql/14/

# 移动备份数据到data目录
mv /var/lib/pgsql/14/tmp/pg_master_backup/* /var/lib/pgsql/14/data/


# 修改目录权限(必须为postgres用户和组)
chown -R postgres:postgres /var/lib/pgsql/14/data
chmod 700 /var/lib/pgsql/14/data

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3.3 验证 / 修改从库复制配置

由于主库备份时使用了-R参数,会自动生成standby.signal(标识从库身份)和postgresql.auto.conf(包含复制连接信息),无需手动创建:

# 查看自动生成的复制配置
cat /var/lib/pgsql/14/data/postgresql.auto.conf

ls /var/lib/pgsql/14/data/

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若没有,则手动创建standby.signal并修改postgresql.conf:

# 手动创建standby.signal(标识为从库)
touch /var/lib/pgsql/14/data/standby.signal

# 编辑postgresql.conf,添加复制配置,添加以下参数:
vim /var/lib/pgsql/14/data/postgresql.conf

# 从库专属配置
hot_standby = on  # 允许从库处于恢复模式时提供查询服务(只读)
max_connections = 500  # 小于主库的max_connections
primary_conninfo = 'user=repl_user password=Repl@123456 host=192.168.42.140 port=5432'  # 主库连接信息

3.4 启动从库服务

# 启动从库
systemctl start postgresql-14
systemctl enable postgresql-14

# 验证从库状态
systemctl status postgresql-14

4.验证主从复制是否生效

4.1 主库验证复制状态

su - postgres
psql

# 查看复制连接状态(可看到从库的连接信息)
SELECT * FROM pg_stat_replication;

# 输出说明:
# - usename:repl_user(复制用户)
# - client_addr:192.168.1.101(从库IP)
# - state:streaming(表示正在流式复制)
# - sync_state:async(异步复制)或 sync(同步复制,需主库配置synchronous_commit=on)

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从提供的pg_stat_replication查询结果来看,PostgreSQL主从复制已经成功建立,并且处于正常运行状态。这是一个非常关键的监控视图,用于查看 主库上的复制连接状态。

4.2 从库验证复制状态

su - postgres
psql

# 1. 验证是否处于恢复模式(从库返回t,主库返回f)
SELECT pg_is_in_recovery();

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4.3 验证主从数据一致性

# 主库创建测试表并插入数据
# 主库执行:
CREATE DATABASE test_repl;
\c test_repl;
CREATE TABLE user_info (id int, name varchar(50));
INSERT INTO user_info VALUES (1, 'test_replication');

# 从库执行(查看是否同步到数据)
\c test_repl;
SELECT * FROM user_info; 

主库:

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从库:

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从上图我们可以看出,主从复制成功啦!

5.主从复制常用操作

5.1 切换主从(故障转移,简易版)

当主库故障时,可将从库提升为主库:

# 从库执行(停止恢复模式,提升为主库)
su - postgres
psql -c "SELECT pg_promote();"

# 验证:提升后从库pg_is_in_recovery()返回f
psql -c "SELECT pg_is_in_recovery();"

5.2 监控复制延迟

# 从库执行,查看复制延迟(单位:秒)
SELECT 
  now() - pg_last_xact_replay_timestamp() AS replication_delay;

5.3新增从库

只需重复 “从库配置” 步骤,使用主库(或现有从库,需开启级联复制)的pg_basebackup备份初始化即可。

5.4 拓展

主从复制已经成功搭建,但我们的目标远不止于此。

回想一下,在开发、测试,甚至小型项目交付中,你是否也曾陷入这样的困境:

  • “我在家搭了个PostgreSQL数据库,同事怎么连不上?”
  • “客户急着看Demo,可服务跑在内网,根本没法访问!”
  • “没有公网IP,难道只能租云服务器,或者干脆放弃远程演示?”

别焦虑——没有公网IP,并不意味着你的服务只能困在局域网里。借助一个轻量级但强大的内网穿透工具cpolar,你可以轻松将本地运行的PostgreSQL服务“暴露”到公网,自动生成一个安全、可分享的HTTPS隧道地址。无论你身处家庭宽带、公司防火墙后,还是校园网深处,外部用户都能像访问普通网站一样,通过标准端口安全连接你的数据库。本文将手把手带你完成这一过程:从零配置cpolar,到安全地将PostgreSQL服务映射至公网,打通内网与外部世界的连接通道。从此,“我的数据库在哪,服务就在哪” 不再是一句空话。准备好了吗?让我们开启这场高效、安全、低成本的“内网突围”之旅!

6.安装cpolar实现随时随地开发

6.1 什么是cpolar?

cpolar是一款安全高效的内网穿透工具,无需公网IP或复杂配置,只需一条命令,即可将本地服务器、Web服务或任意端口映射到公网,让你随时随地远程访问内网应用,特别适合开发调试、远程运维和应急部署等场景。

6.2 部署cpolar

cpolar 可以将你本地电脑中的服务(如 SSH、Web、数据库)映射到公网。即使你在家里或外出时,也可以通过公网地址连接回本地运行的开发环境。

❤️以下是安装cpolar步骤:

官网在此:https://www.cpolar.com

使用一键脚本安装命令:

sudo curl https://get.cpolar.sh | sh

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安装完成后,执行下方命令查看cpolar服务状态:(如图所示即为正常启动)

sudo systemctl status cpolar

22e5adfaf290a17fc3384bb296055259

Cpolar安装和成功启动服务后,在浏览器上输入虚拟机主机IP加9200端口即:【http://ip:9200】访问Cpolar管理界面,使用Cpolar官网注册的账号登录,登录后即可看到cpolar web 配置界面,接下来在web 界面配置即可:

打开浏览器访问本地9200端口,使用cpolar账户密码登录即可,登录后即可对隧道进行管理。

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7.配置公网地址

通过配置,你可以在本地 WSL 或 Linux 系统上运行 SSH 服务,并通过 Cpolar 将其映射到公网,从而实现从任意设备远程连接开发环境的目的。

  • 隧道名称:可自定义,本例使用了:postgres,注意不要与已有的隧道名称重复
  • 协议:tcp
  • 本地地址:192.168.42.140:5432
  • 端口类型:随机临时TCP端口
  • 地区:China Vip

ca2017e42109db812d2e340212820d18

创建成功后,打开左侧在线隧道列表,可以看到刚刚通过创建隧道生成了公网地址,接下来就可以在其他电脑或者移动端设备(异地)上,使用任意一个地址在终端中访问即可。

  • tcp 表示使用的协议类型

  • 2.tcp.vip.cpolar.cn是 Cpolar 提供的域名

  • 11084是随机分配的公网端口号

    8407d7850d35c99f422a750d2393779c

通过 Cpolar 提供的公网地址和端口,使用 SSH 协议从任意一台主机连接到postgres账号啦!

psql -h 2.tcp.vip.cpolar.cn -p 11084 -U postgres -d mydb

d49bb169f99321f1e0d09d076ac6b859

8.保留固定TCP公网地址

使用cpolar为其配置TCP地址,该地址为固定地址,不会随机变化。

image-20250814104012158

选择区域和描述:有一个下拉菜单,当前选择的是“China VIP”。
右侧输入框,用于填写描述信息。
保留按钮:在右侧有一个橙色的“保留”按钮,点击该按钮可以保留所选的TCP地址。
列表中显示了一条已保留的TCP地址记录。

  • 地区:显示为“China VIP”。

  • 地址:显示为“8.tcp.vip.cpolar.cn:13299”。

    image-20250814104103742

登录cpolar web UI管理界面,点击左侧仪表盘的隧道管理——隧道列表,找到所要配置的隧道postgres,点击右侧的编辑

image-20250814104220565

修改隧道信息,将保留成功的TCP端口配置到隧道中。

  • 端口类型:选择固定TCP端口
  • 预留的TCP地址:填写保留成功的TCP地址

点击更新

image-20250814104259825

创建完成后,打开在线隧道列表,此时可以看到随机的公网地址已经发生变化,地址名称也变成了保留和固定的TCP地址。

image-20250814104335429

最后测试一下固定的地址是否好用,测试命令:

psql -h 8.tcp.vip.cpolar.cn -p 13299 -U postgres -d mydb

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这样,我们成功打破了“没有公网 IP 就无法远程访问数据库”的固有认知。

总结

本文通过实战演示,完整搭建了PostgreSQL主从流复制架构,实现了数据实时同步与高可用保障:主库故障时可快速切换,有效避免单点风险;同时结合权限配置、网络调优与状态验证,确保复制稳定可靠。这一方案成本低、原生支持、易于维护,为开发测试及中小业务系统提供了坚实的数据底座。

感谢您对本篇文章的喜爱,有任何问题欢迎留言交流。cpolar官网-安全的内网穿透工具 | 无需公网ip | 远程访问 | 搭建网站

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