打造永不宕机的数据库系统：PostgreSQL数据库高可用架构设计实战

# 1. 数据库高可用性的基础理论**

数据库高可用性是指数据库系统能够持续提供服务，即使在硬件故障、软件错误或人为失误的情况下也是如此。高可用性对于依赖于数据库的应用程序至关重要，因为它可以防止数据丢失、应用程序中断和业务损失。

实现数据库高可用性有两种主要方法：冗余和故障转移。冗余是指创建数据库系统的多个副本，以便在其中一个副本出现故障时，另一个副本可以接管。故障转移是指在故障发生时将数据库服务从一个节点转移到另一个节点的过程。

# 2. PostgreSQL高可用架构设计

### 2.1 主从复制架构

#### 2.1.1 主从复制原理

主从复制架构是一种常用的高可用架构，它通过将数据库分为一个主服务器和多个从服务器来实现数据冗余和故障转移。主服务器负责处理写入操作，并将其记录到二进制日志（WAL）中。从服务器通过读取主服务器的WAL日志并应用到自己的数据库中，从而保持与主服务器的数据一致性。

#### 2.1.2 主从复制配置

**主服务器配置**

# 启用复制
wal_level = replica
max_wal_senders = 5
# 允许从服务器连接
listen_addresses = '*'

**从服务器配置**

# 指定主服务器信息
host = <主服务器IP>
port = <主服务器端口>
user = <主服务器用户名>
password = <主服务器密码>

**建立复制连接**

# 在主服务器上
CREATE REPLICATION SLOT <槽名>;
# 在从服务器上
CREATE SUBSCRIPTION <订阅名> CONNECTION <槽名>;

#### 2.1.3 主从复制故障处理

当主服务器发生故障时，从服务器可以自动提升为新的主服务器。

**故障转移过程**

1. 从服务器检测到主服务器故障。
2. 从服务器中的一个被选为新的主服务器。
3. 新的主服务器从旧的主服务器复制WAL日志并应用到自己的数据库中。
4. 其他从服务器连接到新的主服务器并继续复制数据。

### 2.2 哨兵架构

#### 2.2.1 哨兵架构原理

哨兵架构是一种更加高级的主从复制架构，它引入哨兵节点来监控主从服务器的状态并自动执行故障转移。哨兵节点通过定期向主从服务器发送PING命令来检测其健康状态。

#### 2.2.2 哨兵架构配置

**哨兵节点配置**

# 哨兵节点配置文件
sentinel monitor <主服务器组名> <主服务器IP> <主服务器端口> <投票权>

**主从服务器配置**

与主从复制架构相同。

#### 2.2.3 哨兵架构故障处理

当主服务器发生故障时，哨兵节点会：

1. 检测到主服务器故障并触发选举。
2. 选出一个新的主服务器。
3. 通知其他从服务器切换到新的主服务器。
4. 重新配置主从复制关系。

# 3.