作者：Digital Observer（施嘉伟）
Oracle ACE Pro: Database
PostgreSQL ACE Partner
11年数据库行业经验，现主要从事数据库服务工作
拥有Oracle OCM、DB2 10.1 Fundamentals、MySQL 8.0 OCP、WebLogic 12c OCA、KCP、PCTP、PCSD、PGCM、OCI、PolarDB技术专家、达梦师资认证、数据安全咨询高级等认证
ITPUB认证专家、PolarDB开源社区技术顾问、HaloDB技术顾问、TiDB社区技术布道师、青学会MOP技术社区专家顾问、国内某高校企业实践指导教师

第一部分 说明

得益于PostgreSQL的开源特性，越来越多的第三方集群管理软件填补了PostgreSQL在集群方面的易用性和可靠性，patroni+etcd提供了一系列的集群管理方案。etcd负责集群状态信息的存放，用来联系各个节点，patroni负责为集群提供高可用服务，两者的集合为PostgreSQL集群提供了故障转移的高可用服务，它不仅配置简单，而且功能丰富：
 支持手动和自动故障转移
 支持一主多从、级联复制
 支持同步、异步模式
 支持使用watchdog防止脑裂

1.1 前期准备

本文使用3个节点的部署规划（一主两从）：

操作系统：centos 7.8
pg版本：13

第二部分 操作步骤

2.1 关闭防火墙

关闭主机防火墙

# systemctl stop firewalld.service
# systemctl disable firewalld.service

2.2 部署PostgreSQL及流复制环境

省略搭建步骤

2.3 部署etcd

在各个节点安装必要的依赖包及etcd软件

# yum install -y gcc python-devel epel-release
# yum install -y etcd

编辑配置文件（以下列出了需要修改的参数，并以主节点为例）

# vim /etc/etcd/etcd.conf

#[Member]
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/node1.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http://192.168.22.128:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://192.168.22.128:2379,http://127.0.0.1:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://192.168.22.128:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://192.168.22.128:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="node1=http://192.168.22.128:2380,node2=http://192.168.22.129:2380, node3=http://192.168.22.130:2380"

启动etcd集群，并设置开机自启动

# systemctl start etcd
# systemctl enable etcd

2.4 部署python3

在各个节点部署python3。需要使用高版本的python来使用patroni服务，一般的linux环境内置了2.7版本的python环境，因此我们需要升级python，这里采用源码编译安装方式安装

# wget -c https://www.python.org/ftp/python/3.8.2/Python-3.8.2.tar.xz
# ./configure
# make
# make install

删除原2.7版本的软连接，添加新的软链接以使用python3

# rm -f /usr/bin/python
# ln -s /usr/local/bin/python3 /usr/bin/python

2.5 部署patroni

在各个节点上部署patroni。安装必要的依赖包和patroni软件

# pip3 install psycopg2-binary -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
# pip3 install patroni -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/

修改patroni配置文件（以主节点为例）

# vim /etc/patroni.yml

scope: pgsql
namespace: /pgsql/
name: pgsql_node2
 
restapi:
  listen: 192.168.22.128:8008
  connect_address: 192.168.22.128:8008
 
etcd:
  host: 192.168.22.128:2379
 
bootstrap:
  # this section will be written into Etcd:/<namespace>/<scope>/config after initializing new cluster
  # and all other cluster members will use it as a `global configuration`
  dcs:
    ttl: 30
    loop_wait: 10
    retry_timeout: 10
    maximum_lag_on_failover: 1048576
    master_start_timeout: 300
    synchronous_mode: false
    postgresql:
      use_pg_rewind: true
      use_slots: true
      parameters:
        listen_addresses: "0.0.0.0"
        port: 5432
        wal_level: logical
        hot_standby: "on"
        wal_keep_segments: 100
        max_wal_senders: 10
        max_replication_slots: 10
        wal_log_hints: "on"
#        archive_mode: "on"
#        archive_timeout: 1800s
#        archive_command: gzip < %p > /data/backup/pgwalarchive/%f.gz
#      recovery_conf:
#        restore_command: gunzip < /data/backup/pgwalarchive/%f.gz > %p
 
postgresql:
  listen: 0.0.0.0:5432
  connect_address: 192.168.22.128:5432
  data_dir: /pgdata/patr2
  bin_dir: /usr/pgsql-12/bin
#  config_dir: /etc/postgresql/9.6/main
  authentication:
    replication:
      username: repl
      password: repl
    superuser:
      username: postgres
      password: postgres
 
#watchdog:
#  mode: automatic # Allowed values: off, automatic, required
#  device: /dev/watchdog
#  safety_margin: 5
 
tags:
    nofailover: false
    noloadbalance: false
    clonefrom: false
    nosync: false

配置patroni服务单元

# vim /etc/systemd/system/patroni.service 
[Unit]
Description=Runners to orchestrate a high-availability PostgreSQL
After=syslog.target network.target

[Service]
Type=simple
User=postgres
Group=postgres
#StandardOutput=syslog
ExecStart=/usr/local/bin/patroni /etc/patroni.yml
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
KillMode=process
TimeoutSec=30
Restart=no

[Install]
WantedBy=multi-user.target

启动patroni服务

# systemctl start patroni

当然，我们也可以直接使用patroni命令来启动patroni服务，配置服务单元是为了更方便使用。

#/usr/local/bin/patroni /etc/patroni.yml > patroni.log 2>&1 &

第三部分 集群使用

3.1信息查看

查看集群内节点信息

# patronictl -c /etc/patroni.yml list
+ Cluster: pgsql (6972099274779350082)+------+---------+----+-----------+
|   Member    |        Host         |  Role  |  State  | TL | Lag in MB |
+-------------+---------------------+--------+---------+----+-----------+
| pgsql_node1 | 192.168.22.128:5432 | Leader | running | 3  |           |
| pgsql_node2 | 192.168.22.129:5432 |        | running | 3  |      0    |
| pgsql_node3 | 192.168.22.130:5432 |        | running | 3  |      0    |
+-------------+---------------------+--------+---------+----+-----------+

3.2手动切换主备

选择某一可用的从节点，使其成为主节点角色

# patronictl -c /etc/patroni.yml switchover
Master [pgsql_node1]: pgsql_node1
Candidate ['pgsql_node2', 'pgsql_node3'] []: pgsql_node2
When should the switchover take place (e.g. 2021-06-20T11:42 )  [now]: now

查看集群状态

# patronictl -c /etc/patroni.yml list
+ Cluster: pgsql (6972099274779350082)+------+---------+----+-----------+
|   Member    |        Host         |  Role  |  State  | TL | Lag in MB |
+-------------+---------------------+--------+---------+----+-----------+
| pgsql_node1 | 192.168.22.128:5432 |        | running | 3  |      0    |
| pgsql_node2 | 192.168.22.129:5432 | Leader | running | 3  |           |
| pgsql_node3 | 192.168.22.130:5432 |        | running | 3  |      0    |
+-------------+---------------------+--------+---------+----+-----------+

3.3自动切换主备

重启node1节点所在主机。查看集群状态，node2自动提升为主，如果只是关闭节点实例，则patroni会再将数据库服务自动拉起。

# patronictl -c /etc/patroni.yml list
+ Cluster: pgsql (6972099274779350082)+------+---------+----+-----------+
|   Member    |        Host         |  Role  |  State  | TL | Lag in MB |
+-------------+---------------------+--------+---------+----+-----------+
| pgsql_node2 | 192.168.22.129:5432 | Leader | running | 3  |           |
| pgsql_node3 | 192.168.22.130:5432 |        | running | 3  |      0    |
+-------------+---------------------+--------+---------+----+-----------+

3.4初始化节点

当某一节点与主库不同步，或者节点异常运行时，可以使用此方法初始化节点信息以重新加入集群。

# patronictl -c /etc/patroni.yml reinit pgsql
+ Cluster: pgsql (6972099274779350082)+------+---------+----+-----------+
|   Member    |        Host         |  Role  |  State  | TL | Lag in MB |
+-------------+---------------------+--------+---------+----+-----------+
| pgsql_node1 | 192.168.22.128:5432 |        | running | 3  |      0    |
| pgsql_node2 | 192.168.22.129:5432 | Leader | running | 3  |           |
| pgsql_node3 | 192.168.22.130:5432 |        | running | 3  |      0    |
+-------------+---------------------+--------+---------+----+-----------+
选择以下需要添加的节点名称：pgsql_node3
你确定要重新初始化成员 pgsql_node3？[y/N]：y
成功：为成员pgsql_node3执行初始化