PostgreSQL 手动切换流程

手动切换概述

什么是手动切换

手动切换（Manual Switchover）是指在数据库管理员的控制下，将主库的角色切换到备库，同时将原主库转换为备库的操作。这种操作通常在以下场景中使用：

主库计划维护
主库硬件升级
数据中心迁移
负载均衡调整
灾备演练

手动切换与故障转移的区别

特性	手动切换	故障转移
触发方式	手动执行	自动触发
主库状态	正常运行	已故障
数据完整性	确保数据一致	可能丢失部分数据
切换时间	可控	不可控
风险	低	较高

准备工作

在执行手动切换前，需要完成以下准备工作：

检查主备状态
- 确保主备库复制状态正常
- 检查复制延迟，确保延迟在可接受范围内
- 验证备库已应用所有WAL日志
备份重要数据
- 执行主库全量备份
- 备份关键配置文件
- 确保备份可恢复
通知相关团队
- 通知应用团队准备切换
- 通知监控团队关注切换过程
- 建立切换沟通渠道
准备切换工具
- 确保psql工具可用
- 准备切换脚本
- 准备验证脚本

手动切换执行步骤

1. 检查复制状态

在主库上执行以下命令，检查复制状态：

sql

-- 查看主库复制状态
SELECT 
    application_name AS 备库名称,
    client_addr AS 备库IP,
    state AS 复制状态,
    sync_state AS 同步状态,
    pg_wal_lsn_diff(pg_current_wal_lsn(), replay_lsn) AS 回放延迟_bytes,
    now() - replay_lag AS 时间延迟
FROM pg_stat_replication;

-- 检查主库WAL位置
SELECT pg_current_wal_lsn() AS 主库当前LSN;

在备库上执行以下命令，检查备库状态：

sql

-- 检查备库是否处于恢复状态
SELECT pg_is_in_recovery();

-- 查看备库恢复进度
SELECT 
    last_wal_receive_lsn AS 最后接收LSN,
    last_wal_replay_lsn AS 最后回放LSN,
    last_wal_replay_time AS 最后回放时间
FROM pg_stat_wal_receiver;

-- 检查备库是否已应用所有WAL
SELECT pg_last_wal_replay_lsn() AS 备库当前LSN;

2. 停止主库写入操作

在执行切换前，需要停止主库的写入操作，确保所有WAL日志都已传输到备库：

方法1：使用pg_ctl stop --mode=fast

bash

# 在主库上执行
pg_ctl stop -D /var/lib/pgsql/14/data --mode=fast

方法2：使用SQL命令

sql

-- 在主库上执行
SELECT pg_wal_replay_resume();
SELECT pg_ctl('main', 'stop', 'fast');

3. 验证备库已应用所有WAL

在备库上执行以下命令，验证备库已应用所有WAL日志：

sql

-- 检查备库恢复状态
SELECT pg_is_in_recovery();

-- 查看备库最后回放LSN
SELECT pg_last_wal_replay_lsn() AS 备库当前LSN;

-- 确保备库已接收并应用所有WAL
-- 对比主库和备库的LSN，确保两者一致

4. 提升备库为主库

在备库上执行以下命令，将备库提升为主库：

PostgreSQL 12+版本

bash

# 在备库上执行
pg_ctl promote -D /var/lib/pgsql/14/data

PostgreSQL 9.6-11版本

bash

# 在备库上执行
pg_ctl promote -D /var/lib/pgsql/9.6/data

使用SQL命令（所有版本）

sql

-- 在备库上执行
SELECT pg_promote(wait_seconds => 60, write_promote_file => true);

5. 验证新主库状态

在提升后的主库上执行以下命令，验证主库状态：

sql

-- 检查是否为主库（返回false）
SELECT pg_is_in_recovery();

-- 查看主库状态
SELECT 
    pg_current_wal_lsn() AS 当前LSN,
    pg_is_in_recovery() AS 是否为主库,
    current_database() AS 当前数据库;

-- 检查监听状态
SELECT * FROM pg_stat_activity WHERE backend_type = 'walsender';

6. 将原主库转换为备库

1. 清理原主库数据目录

bash

# 停止原主库服务
pg_ctl stop -D /var/lib/pgsql/14/data --mode=fast

# 清理数据目录（保留配置文件）
rm -rf /var/lib/pgsql/14/data/*

2. 从新主库创建基础备份

bash

# 使用pg_basebackup创建基础备份
pg_basebackup -h 新主库IP -p 5432 -U replication -D /var/lib/pgsql/14/data -Fp -Xs -P -R

3. 配置原主库为备库

编辑/var/lib/pgsql/14/data/postgresql.auto.conf文件，确保包含以下配置：

primary_conninfo = 'host=新主库IP port=5432 user=replication password=replication_pass application_name=原主库名称'

4. 启动原主库

bash

# 启动原主库服务
pg_ctl start -D /var/lib/pgsql/14/data

7. 验证新的主备关系

在新主库上执行以下命令，验证原主库已转换为备库：

sql

-- 查看新的复制状态
SELECT 
    application_name AS 备库名称,
    client_addr AS 备库IP,
    state AS 复制状态,
    sync_state AS 同步状态,
    pg_wal_lsn_diff(pg_current_wal_lsn(), replay_lsn) AS 回放延迟_bytes
FROM pg_stat_replication;

在原主库（现在是备库）上执行以下命令，验证备库状态：

sql

-- 检查是否为备库（返回true）
SELECT pg_is_in_recovery();

-- 查看备库恢复进度
SELECT 
    last_wal_receive_lsn AS 最后接收LSN,
    last_wal_replay_lsn AS 最后回放LSN,
    last_wal_replay_time AS 最后回放时间
FROM pg_stat_wal_receiver;

应用切换

1. 更新应用连接配置

更新应用数据库连接字符串，指向新主库
更新连接池配置
更新监控配置

2. 测试应用连接

bash

# 使用psql测试连接
psql -h 新主库IP -p 5432 -U appuser -d mydb

# 执行简单查询测试
SELECT 1;
INSERT INTO test_table (name) VALUES ('switchover_test');
SELECT * FROM test_table WHERE name = 'switchover_test';

3. 逐步恢复流量

先恢复部分应用流量
监控系统性能和稳定性
确认无问题后，恢复全部流量

切换验证

1. 数据一致性验证

sql

-- 在新主库上执行
SELECT count(*) FROM important_table;

-- 在原主库（备库）上执行
SELECT count(*) FROM important_table;

-- 确保两个库的计数一致

2. 复制状态验证

sql

-- 在新主库上执行
SELECT 
    application_name,
    client_addr,
    state,
    sync_state,
    pg_wal_lsn_diff(pg_current_wal_lsn(), replay_lsn) AS 延迟_bytes
FROM pg_stat_replication;

-- 确保所有备库状态正常，延迟在可接受范围内

3. 应用功能验证

验证核心业务功能
验证读写操作正常
验证事务完整性
验证报表查询正常

4. 监控指标验证

检查CPU使用率
检查内存使用率
检查磁盘I/O
检查网络连接数
检查复制延迟

回滚方案

如果切换过程中出现问题，需要执行回滚操作。以下是回滚步骤：

1. 停止新主库写入

sql

-- 在新主库上执行，禁止写入
REVOKE ALL ON DATABASE mydb FROM public;

2. 恢复原主库

bash

# 停止原主库（现在是备库）
pg_ctl stop -D /var/lib/pgsql/14/data --mode=fast

# 恢复原主库备份
pg_restore -h localhost -p 5432 -U postgres -d mydb /path/to/full_backup.sql

# 启动原主库
pg_ctl start -D /var/lib/pgsql/14/data

3. 重新配置备库

bash

# 停止新主库
pg_ctl stop -D /var/lib/pgsql/14/data --mode=fast

# 清理数据目录
rm -rf /var/lib/pgsql/14/data/*

# 从原主库创建基础备份
pg_basebackup -h 原主库IP -p 5432 -U replication -D /var/lib/pgsql/14/data -Fp -Xs -P -R

# 启动备库
pg_ctl start -D /var/lib/pgsql/14/data

4. 恢复应用连接

更新应用连接配置，指向原主库
恢复应用流量
验证系统正常运行

最佳实践

1. 制定详细的切换计划

编写详细的切换脚本
定义清晰的切换步骤和责任人
制定明确的回滚方案
安排切换时间窗口

2. 进行切换演练

在测试环境中进行切换演练
记录切换时间和问题
优化切换流程
培训相关人员

3. 监控切换过程

使用监控工具跟踪切换过程
记录关键指标变化
建立实时沟通渠道
及时处理异常情况

4. 控制切换时间

尽量在业务低峰期执行切换
限制切换时间窗口
优化切换步骤，减少切换时间
准备应急方案

5. 文档记录

记录切换过程的详细信息
记录切换中遇到的问题和解决方案
记录切换前后的系统状态
更新相关文档

常见问题与解决方案

1. 切换后复制延迟持续增长

问题现象：

新主库和备库之间的复制延迟持续增长
备库无法跟上主库的写入速度

解决方案：

检查备库的系统资源使用情况
调整备库的PostgreSQL参数
考虑使用更强大的硬件
优化主库的写入模式

2. 备库提升失败

问题现象：

执行pg_promote()失败
备库无法转换为主库

解决方案：

检查备库的恢复状态
验证备库已应用所有WAL日志
检查备库的权限设置
查看备库日志，分析具体错误

3. 应用连接失败

问题现象：

应用无法连接到新主库
出现连接超时或认证失败

解决方案：

检查新主库的监听配置
验证pg_hba.conf配置
检查防火墙设置
验证应用连接字符串

4. 数据不一致

问题现象：

新主库和备库数据不一致
应用查询到错误数据

解决方案：

执行全量数据校验
从备份恢复不一致的数据
重新初始化备库
检查复制配置

版本差异注意事项

PostgreSQL 9.6

不支持pg_promote()函数的wait_seconds参数
需要使用recovery.conf配置文件
不支持write_promote_file参数

PostgreSQL 10-11

支持pg_promote()函数
开始支持recovery.signal文件
不支持wait_seconds参数

PostgreSQL 12+

支持完整的pg_promote()函数参数
完全使用recovery.signal替代recovery.conf
支持并行复制
支持更详细的复制状态监控

总结

手动切换是PostgreSQL高可用架构中的重要操作，需要谨慎计划和执行。通过遵循本文档中的步骤和最佳实践，可以确保切换过程的安全可靠，减少对业务的影响。

在实际生产环境中，建议：

定期进行切换演练，熟悉切换流程
建立完善的监控和告警机制
制定详细的切换计划和回滚方案
与相关团队保持良好沟通
记录切换过程，持续优化切换流程

通过合理的规划和执行，可以确保PostgreSQL手动切换的成功，提高系统的可用性和可靠性。

PostgreSQL 手动切换流程 ​

手动切换概述 ​

什么是手动切换 ​

手动切换与故障转移的区别 ​

准备工作 ​

手动切换执行步骤 ​

1. 检查复制状态 ​

2. 停止主库写入操作 ​

方法1：使用pg_ctl stop --mode=fast ​

方法2：使用SQL命令 ​

3. 验证备库已应用所有WAL ​

4. 提升备库为主库 ​

PostgreSQL 12+版本 ​

PostgreSQL 9.6-11版本 ​

使用SQL命令（所有版本） ​

5. 验证新主库状态 ​

6. 将原主库转换为备库 ​

1. 清理原主库数据目录 ​

2. 从新主库创建基础备份 ​

3. 配置原主库为备库 ​

4. 启动原主库 ​

7. 验证新的主备关系 ​

应用切换 ​

1. 更新应用连接配置 ​

2. 测试应用连接 ​

3. 逐步恢复流量 ​

切换验证 ​

1. 数据一致性验证 ​

2. 复制状态验证 ​

3. 应用功能验证 ​

4. 监控指标验证 ​

回滚方案 ​

1. 停止新主库写入 ​

2. 恢复原主库 ​

3. 重新配置备库 ​

4. 恢复应用连接 ​

最佳实践 ​

1. 制定详细的切换计划 ​

2. 进行切换演练 ​

3. 监控切换过程 ​

4. 控制切换时间 ​

5. 文档记录 ​

常见问题与解决方案 ​

1. 切换后复制延迟持续增长 ​

2. 备库提升失败 ​

3. 应用连接失败 ​

4. 数据不一致 ​

版本差异注意事项 ​

PostgreSQL 9.6 ​

PostgreSQL 10-11 ​

PostgreSQL 12+ ​

总结 ​

PostgreSQL 手动切换流程

手动切换概述

什么是手动切换

手动切换与故障转移的区别

准备工作

手动切换执行步骤

1. 检查复制状态

2. 停止主库写入操作

方法1：使用pg_ctl stop --mode=fast

方法2：使用SQL命令

3. 验证备库已应用所有WAL

4. 提升备库为主库

PostgreSQL 12+版本

PostgreSQL 9.6-11版本

使用SQL命令（所有版本）

5. 验证新主库状态

6. 将原主库转换为备库

1. 清理原主库数据目录

2. 从新主库创建基础备份

3. 配置原主库为备库

4. 启动原主库

7. 验证新的主备关系

应用切换

1. 更新应用连接配置

2. 测试应用连接

3. 逐步恢复流量

切换验证

1. 数据一致性验证

2. 复制状态验证

3. 应用功能验证

4. 监控指标验证

回滚方案

1. 停止新主库写入

2. 恢复原主库

3. 重新配置备库

4. 恢复应用连接

最佳实践

1. 制定详细的切换计划

2. 进行切换演练

3. 监控切换过程

4. 控制切换时间

5. 文档记录

常见问题与解决方案

1. 切换后复制延迟持续增长

2. 备库提升失败

3. 应用连接失败

4. 数据不一致

版本差异注意事项

PostgreSQL 9.6

PostgreSQL 10-11

PostgreSQL 12+

总结