概述：

pg_auto_failover是PostgreSQL的一个扩展，用于监控和管理Postgres集群，自动触发故障转移。pg_auto_failover相比于Patroni、repmgr、Stolon和pgPool-II配置更简单，运维更方便。下面介绍下pg_auto_failover几种常用的架构。

单备库架构

pg_auto_failover一个主库，一个备库的体系架构图：

pg_auto_failover为您的PostgreSQL服务实现业务连续性。pg_auto_failover使用具有自动故障转移功能的多个节点来实现单个PostgreSQL服务，并以保证该服务对其用户和应用程序可用性的方式自动化PostgreSQL维护操作。

为此，pg_auto_failover每个PostgreSQL服务使用三个节点：

• PostgreSQL主节点；
• PostgreSQL第二节点，使用同步热备；
• 一个既充当监控者又充当协调者的pg_auto_failover Monitor节点。

pg_auto_failover监视器实现一个状态机，并依赖于PostgreSQL内核来管理HA。例如：当检测到备用节点不可用时，或者报告其滞后的WAL超过定义的阈值时（默认为1个WAL文件或16MB，可在pg_auto_failover监视器上查看 pgautofailover.promote_wal_log_threshold GUC），这是监视器会从主节点的synchronous_standby_names参数中移除备节点。在备节点恢复正常运行之前，不允许进行故障转移和切换操作，以防止数据丢失，当备节点已恢复或WAL赶上到定义的阈值内时，同步热备将自动恢复。

两备库架构

pg_auto_failover一个主库，两个备库的体系架构图：

在如图所示的体系结构中，pg_auto_failover通过使用具有自动故障转移和数据冗余多个PostgreSQL实例来实现单个PostgreSQL服务，从而实现业务连续性和数据可用性。即使在生产系统中丢失任何Postgres节点，该体系结构仍在两个不同的节点上维护数据的两个副本。

当使用多个备用数据库时，pg_auto_failover可以实现不同的架构，这取决于生产设置所需的目标和权衡。

多备库架构之三备库节点

pg_auto_failover一个主库，三个备库的体系架构图：

通过设置上述三个参数，来构建生产环境不同的Postgres架构。

上图架构下，系统设置有两个参与复制仲裁的备用节点（number_sync_standbys = 1）。系统始终至少维护两个数据集副本：一个在主数据库上，另一个在节点B或节点D上。每当丢失其中一个节点时，我们都可以保证该数据集的两个副本数据集。

除此之外，我们还有备用服务器C，它已设置为不参与复制仲裁。在节点synchronous_standby_names列表中找不到节点C。 而且，节点C的设置方式永远不会成为故障转移的候选者（candidate-priority = 0）。

此架构适合以下应用场景：节点A，B和D部署在同一数据中心或可用性区域中，而节点C部署在另一个数据中心或可用性区域中。设置这三个节点以支持主要的生产流量并实现Postgres服务和数据集的高可用性。可能会在第一个数据中心丢失的情况下为业务连续性设置节点C，或者可能是为了在另一个应用程序域上部署。

`pg_auto_failover` 是一个开源的高可用性解决方案，主要用于 PostgreSQL 数据库的自动故障转移。它基于 `repmgr` 和 `patroni` 的概念，但设计得更加轻量级和易于使用，尤其适用于中小规模的 PostgreSQL 部署。

### 功能特点

1. **自动故障转移**：

`pg_auto_failover` 可以检测到主数据库（leader）的故障，并自动将其中一个备用数据库（follower）提升为主数据库，从而确保应用程序的连续可用性。

2. **监控和报警**：

它可以监控数据库的健康状况，并在发生故障时发送报警通知，帮助管理员快速响应。

3. **简单的配置**：

相比于 `patroni` 或其他更复杂的解决方案，`pg_auto_failover` 提供了较为简单的配置方式，减少了部署和维护的复杂度。

4. **兼容性**：

它与 PostgreSQL 的流复制功能紧密集成，适用于 PostgreSQL 10 及以上版本。

5. **可扩展性**：

支持多节点集群，可以轻松扩展到多个备用数据库，提高系统的冗余和可靠性。

### 架构

`pg_auto_failover` 通常包括以下几个组件：

- **Watcher**：负责监控主数据库和备用数据库的状态，检测故障并触发故障转移。

- **Monitor**：可选组件，用于集中存储集群状态信息，提高故障检测的准确性。

- **Sentinel**：替代 Monitor 的轻量级解决方案，用于较小的部署。

### 部署与使用

部署 `pg_auto_failover` 通常涉及以下步骤：

1. **安装必要的软件包**：在所有数据库服务器上安装 PostgreSQL 和 `pg_auto_failover` 相关的软件包。

2. **配置数据库**：在主数据库和备用数据库上配置流复制，并设置 `recovery.conf`（PostgreSQL 12 之前）或 `postgresql.auto.conf`（PostgreSQL 12 及以后）文件。

3. **配置 `pg_auto_failover`**：在每个数据库服务器上配置 `pg_autoctl.conf` 文件，指定集群信息、监控间隔、报警设置等。

4. **启动 `pg_auto_failover`**：启动 `pg_auto_failover` 服务，并确保所有组件正常运行。

pg_auto_failover 搭建

环境准备

centos7.9 三台主机

192.168.131.31 failover01

192.168.131.32 failover02

192.168.131.33 failover03

创建用户

useradd postgres

echo "postgres"|passwd --stdin postgres

配置免密登录

su - postgres

ssh-keygen

ssh-copy-id failover02

安装postgres

tar -xf postgresql-14.16.tar.gz

cd postgresql-14.16/

./configure --prefix=/opt/pg14/ --with-openssl --with-gssapi

make && make install

获取源代码

获取源代码：https://github.com/hapostgres/pg_auto_failover/tags

解压到pg源码contrib目录下，执行安装

scp pg_auto_failover-2.1.tar.gz failover01:/soft

chmod 777 pg_auto_failover-2.1.tar.gz

解压到pg源码contrib目录下，执行安装（三台主机执行）

make clean && make -j 4

配置好环境变量

ln -s /opt/pg14/ /opt/pgsql

cat ~/.bash_profile

export PGPORT=5432

export PGUSER=postgres

export PGHOME=/opt/pg14

export PGDATA=/opt/pgdata

export PATH=$PGHOME/bin:$PATH

cd /soft/postgresql-14.6/contrib/pg_auto_failover-2.1/

make

make install

出现如下界面表示安装完成

查看版本

pg_autoctl --version

编译好btree_gist，因为pg_auto_failover会依赖这个插件

cd /soft/postgresql-14.6/contrib/btree_gist

make && make install

配置Monitor

pg_autoctl create monitor --pgdata /opt/pgdata --pgport 5432 --hostname failover01 --auth trust --ssl-self-signed

配置服务

pg_autoctl create monitor --pgdata /opt/pgdata --pgport 5432 --hostname failover01 --auth trust --ssl-self-signed --run &

验证Monitor节点

启动Monitor后,也会启动一个管理的数据库.自动创建了一个pg_auto_failover 数据库,

和2个角色,还有一个pgautofailover的扩展.btree_gist扩展。

使用pg_autoctl show uri命令可以看到monitor的连接字符串,

等下在创建Primary Node和Secondary Node的时候需要用到

pg_autoctl show uri

创建PrimaryNode节点

先编译安装pg_stat_stements插件，pg_auto_failover依赖

cd /soft/postgresql-14.6/contrib/pg_stat_statements/

make && make install

在pg02主机上运行pg_autoctl create postgres 命令创建PrimaryNode

pg_autoctl create postgres --hostname failover02 --auth trust --ssl-self-signed --monitor 'postgres://autoctl_node@failover01:5432/pg_auto_failover?sslmode=require' --run &

在pg03主机上运行

pg_autoctl create postgres --hostname failover02 --auth trust --ssl-self-signed --monitor 'postgres://autoctl_node@failover01:5432/pg_auto_failover?sslmode=require' --run &

查看运行状态

主备切换

pg_autoctl perform switchover

在主节点failover03执行pg_autoctl stop, 模拟主库宕机

等待一会出现

failover03执行pg_autoctl run &拉起备库 failover02的reported state 为primary

使用systemd来进行自启动

cat pgautofailover.service
[Unit]
Description = pg_auto_failover

[Service]
WorkingDirectory = /tmp/pg_autoctl/opt/pgdata
Environment = 'PGDATA=/opt/pgdata'
User = postgres
ExecStart = /opt/pg14/bin/pg_autoctl run
Restart = always
StartLimitBurst = 0

[Install]
WantedBy = multi-user.target

mv pgautofailover.service /usr/lib/systemd/system/

systemctl daemon-reload

systemctl enable pgautofailover.service

su - postgres

pg_autoctl stop monitor

su - root

systemctl start pgautofailover.service

scp pgautofailover.service failover02:/usr/lib/systemd/system/

scp pgautofailover.service failover03:/usr/lib/systemd/system/

在failover02，failover03上root用户执行：

systemctl daemon-reload

systemctl enable pgautofailover.service

所有的操作全部做完之后，全部停止。然后reboot服务器重新看一遍是否自动成功带起来集群。

删除monitor

pg_autoctl drop monitor --destroy

删除node节点

pg_autoctl drop node node_2 --destroy

参考链接：

https://www.modb.pro/db/645863

https://www.modb.pro/db/41228

https://pg-auto-failover.readthedocs.io/en/main/ref/pg_autoctl_watch.html