PostgreSQL 半同步复制

核心概念

1. 什么是半同步复制

半同步复制是PostgreSQL的一种复制模式，结合了异步复制和同步复制的优点。主库在将WAL日志写入本地磁盘后，会等待一段时间，期望至少一个从库确认已接收WAL日志。如果在指定时间内收到确认，则按同步复制方式工作；如果超时未收到确认，则自动降级为异步复制。

2. 半同步复制的工作原理

主库执行事务提交，将WAL日志写入本地磁盘
主库等待从库确认已接收WAL日志（等待时间由参数控制）
从库接收WAL日志并写入磁盘，向主库发送确认
如果主库在超时前收到确认，向客户端返回成功
如果超时未收到确认，主库自动降级为异步复制，向客户端返回成功

3. 半同步复制的特点

优点：

数据安全性较高，大部分情况下无数据丢失
主库性能优于完全同步复制
自动故障降级，提高系统可用性
配置灵活，可根据业务需求调整

缺点：

主库写入延迟比异步复制高
仍存在极小概率的数据丢失风险（超时降级时）
需要额外配置和维护

4. 与其他复制模式的比较

特性	异步复制	半同步复制	同步复制
数据安全性	较低	较高	极高
主库性能	高	中	低
配置复杂度	简单	中等	复杂
适用场景	性能优先	平衡型	安全优先

半同步复制配置

1. 安装半同步复制扩展

半同步复制需要安装PostgreSQL的扩展模块，该模块默认包含在PostgreSQL安装包中，但需要手动启用。

sql

-- 在主库上安装半同步复制扩展
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS pg_stat_statements;

-- 注意：PostgreSQL 9.6及以上版本，半同步复制扩展已内置，无需单独安装

2. 主库配置

bash

# 修改主库postgresql.conf
cat >> /var/lib/postgresql/15/main/postgresql.conf << EOF
# 启用半同步复制
# 主库发送端扩展
shared_preload_libraries = 'pgsync,pg_stat_statements'

# 启用半同步复制
wal_level = replica
max_wal_senders = 10

# 半同步复制配置
# 等待从库确认的超时时间（毫秒）
synchronous_commit = 'remote_write'
# 启用主库半同步发送
wal_sender_timeout = 60000
# 设置同步备用名称
# 注意：半同步复制仍需要配置synchronous_standby_names
# 但会在超时后自动降级为异步
EOF

# 重启主库使配置生效
pg_ctl restart -D /var/lib/postgresql/15/main

3. 从库配置

bash

# 修改从库postgresql.conf
cat >> /var/lib/postgresql/15/main/postgresql.conf << EOF
# 启用半同步复制接收端
shared_preload_libraries = 'pgsync,pg_stat_statements'

# 从库配置
hot_standby = on
max_standby_streaming_delay = 30s
hot_standby_feedback = on
EOF

# 重启从库使配置生效
pg_ctl restart -D /var/lib/postgresql/15/main

4. 启用半同步复制

sql

-- 在主库上启用半同步复制
ALTER SYSTEM SET synchronous_commit = 'remote_write';

-- 设置同步备用名称
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = 'FIRST 1 ("standby1", "standby2")';

-- 应用配置
SELECT pg_reload_conf();

-- 验证半同步复制是否启用
SELECT name, setting FROM pg_settings WHERE name LIKE '%sync%';

半同步复制的高级配置

1. 调整同步提交级别

PostgreSQL支持多种同步提交级别，可以根据业务需求调整：

sql

-- 同步提交级别设置
-- local：只写入主库本地磁盘
-- remote_write：等待WAL写入从库操作系统缓冲区
-- remote_apply：等待WAL在从库应用完成
-- on：等待WAL写入从库磁盘（完全同步）

-- 半同步复制常用设置
ALTER SYSTEM SET synchronous_commit = 'remote_write';

-- 应用配置
SELECT pg_reload_conf();

2. 调整超时时间

sql

-- 调整半同步复制超时时间（毫秒）
-- 注意：PostgreSQL 10及以上版本，半同步复制超时由主库控制
-- 可以通过修改wal_sender_timeout参数调整
ALTER SYSTEM SET wal_sender_timeout = 30000;

-- 应用配置
SELECT pg_reload_conf();

3. 监控半同步复制状态

sql

-- 查看半同步复制状态
SELECT 
    name,
    setting,
    unit,
    short_desc
FROM pg_settings 
WHERE name IN (
    'synchronous_commit',
    'synchronous_standby_names',
    'wal_sender_timeout',
    'max_wal_senders'
);

-- 查看半同步复制统计信息
SELECT * FROM pg_stat_replication;

性能优化

1. 配置优化

bash

# 主库性能优化
cat >> /var/lib/postgresql/15/main/postgresql.conf << EOF
# 优化半同步复制性能
wal_writer_delay = 20ms
commit_delay = 10
commit_siblings = 5

# 增加WAL发送进程数
max_wal_senders = 10

# 优化检查点
checkpoint_timeout = 30min
max_wal_size = 4GB
checkpoint_completion_target = 0.9

# 启用WAL压缩
wal_compression = on
EOF

# 从库性能优化
cat >> /var/lib/postgresql/15/main/postgresql.conf << EOF
# 优化从库接收和应用WAL
max_worker_processes = 8
max_parallel_workers_per_gather = 4

# 优化从库查询性能
hot_standby = on
hot_standby_feedback = on
max_standby_streaming_delay = 30s
EOF

2. 网络优化

使用专用网络连接主从库
增加网络带宽
优化网络路由，减少网络延迟
考虑使用压缩传输（适用于远距离复制）

3. 硬件优化

为主库配置高性能存储（如SSD）
增加主库内存，减少磁盘I/O
优化从库硬件，提高WAL接收和应用速度

监控与管理

1. 监控半同步复制状态

sql

-- 监控复制状态
SELECT 
    application_name,
    state,
    sync_state,
    sent_lsn,
    write_lsn,
    flush_lsn,
    replay_lsn,
    (sent_lsn - replay_lsn) AS replay_lag
FROM pg_stat_replication;

-- 监控半同步复制统计信息
SELECT * FROM pg_stat_replication;

-- 监控同步复制等待时间
SELECT 
    pid,
    state,
    wait_event,
    wait_event_type,
    query,
    now() - query_start AS query_duration
FROM pg_stat_activity
WHERE wait_event_type = 'Replication';

2. 监控半同步复制降级事件

sql

-- 查看数据库日志中的降级事件
-- 可以通过以下方式监控
SELECT * FROM pg_log WHERE message LIKE '%synchronous%' ORDER BY log_time DESC;

-- 或使用系统日志工具监控
# tail -f /var/log/postgresql/postgresql-15-main.log | grep -i sync

3. 常见问题处理

3.1 半同步复制频繁降级

问题现象：主库日志中频繁出现半同步复制降级为异步复制的消息

解决方法：

sql

-- 1. 检查网络延迟
-- 在主库上测试网络延迟
# ping 从库IP
# traceroute 从库IP

-- 2. 调整超时时间
ALTER SYSTEM SET wal_sender_timeout = 60000;
SELECT pg_reload_conf();

-- 3. 优化从库性能
-- 增加从库的CPU和内存资源
-- 优化从库的WAL应用配置

-- 4. 检查从库状态
SELECT * FROM pg_stat_wal_receiver;

3.2 半同步复制不生效

问题现象：配置后半同步复制没有按预期工作

解决方法：

sql

-- 1. 检查扩展是否正确加载
SELECT * FROM pg_extension WHERE extname LIKE '%sync%';

-- 2. 检查配置参数
SELECT name, setting FROM pg_settings WHERE name LIKE '%sync%';

-- 3. 检查同步备用名称配置
SHOW synchronous_standby_names;

-- 4. 检查从库应用名称是否匹配
SELECT application_name FROM pg_stat_replication;

3.3 主库写入延迟过高

问题现象：启用半同步复制后，主库写入延迟明显增加

解决方法：

sql

-- 1. 调整同步提交级别
ALTER SYSTEM SET synchronous_commit = 'remote_write';
SELECT pg_reload_conf();

-- 2. 减少同步从库数量
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = 'FIRST 1 ("standby1")';
SELECT pg_reload_conf();

-- 3. 优化网络和硬件
-- 使用专用网络连接
-- 增加网络带宽
-- 配置高性能存储

最佳实践

1. 配置最佳实践

合理设置超时时间：根据网络延迟和业务需求调整超时时间，建议设置为500-2000毫秒
选择合适的同步提交级别：根据业务对数据安全性的要求选择local、remote_write或remote_apply
配置多个从库：配置2-3个从库，提高系统可用性和可靠性
启用复制槽：防止WAL日志丢失，尤其是在半同步复制降级时
定期检查复制状态：使用监控工具定期检查半同步复制状态，设置告警阈值

2. 运维最佳实践

文档化配置：详细记录半同步复制的配置和管理流程
定期备份：无论使用哪种复制模式，都要定期进行数据库备份
测试故障切换：定期测试故障切换流程，确保在主库故障时能够快速恢复
培训团队：确保运维团队熟悉半同步复制的管理和故障处理
版本兼容性：确保主从库版本一致，或在支持的版本范围内

3. 业务场景最佳实践

业务场景	推荐配置
电商交易系统	synchronous_commit = 'remote_write', 超时时间 = 1000ms
金融核心系统	synchronous_commit = 'on', 超时时间 = 2000ms
内容管理系统	synchronous_commit = 'remote_write', 超时时间 = 500ms
日志分析系统	建议使用异步复制

常见问题（FAQ）

Q1：半同步复制一定不会丢失数据吗？

A1：不是绝对的。在以下情况下仍可能丢失数据：

主库等待从库确认超时，自动降级为异步复制时
主库在收到从库确认前崩溃，但从库尚未写入WAL日志到磁盘
网络分区导致主库无法收到从库确认，自动降级为异步复制

Q2：如何选择半同步复制的超时时间？

A2：超时时间的选择取决于：

主从库之间的网络延迟
业务对写入延迟的容忍度
业务对数据安全性的要求

建议根据实际测试结果调整，一般设置为网络延迟的2-3倍，通常在500-2000毫秒之间。

Q3：半同步复制支持多个从库吗？

A3：是的，半同步复制支持配置多个从库，可以通过synchronous_standby_names参数指定：

sql

-- 等待任意1个从库确认
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = 'ANY 1 ("standby1", "standby2", "standby3")';
SELECT pg_reload_conf();

Q4：如何监控半同步复制的性能？

A4：可以通过以下方式监控：

sql

-- 监控主库写入等待时间
SELECT 
    pid,
    state,
    wait_event,
    wait_event_type,
    query,
    now() - query_start AS query_duration
FROM pg_stat_activity
WHERE wait_event_type = 'Replication';

-- 监控复制延迟
SELECT 
    application_name,
    sync_state,
    (sent_lsn - replay_lsn) AS replay_lag
FROM pg_stat_replication;

Q5：半同步复制和同步复制可以同时使用吗？

A5：可以。PostgreSQL支持在同一个集群中混合使用不同的复制模式，通过synchronous_commit参数可以为不同的会话或事务设置不同的同步级别。

Q6：如何从半同步复制切换到其他复制模式？

A6：可以通过修改synchronous_commit参数切换：

sql

-- 切换到异步复制
ALTER SYSTEM SET synchronous_commit = 'local';
SELECT pg_reload_conf();

-- 切换到完全同步复制
ALTER SYSTEM SET synchronous_commit = 'on';
SELECT pg_reload_conf();

Q7：半同步复制需要额外的许可证吗？

A7：不需要。半同步复制是PostgreSQL的内置功能，包含在开源版本中，无需额外购买许可证。

Q8：半同步复制适用于所有版本的PostgreSQL吗？

A8：半同步复制从PostgreSQL 9.1版本开始引入，不同版本的功能和配置方式可能有所不同。建议使用PostgreSQL 9.6及以上版本，这些版本的半同步复制功能更加稳定和完善。

半同步复制的应用场景

电商交易系统：需要较高的数据安全性，同时对性能有一定要求
金融支付系统：要求高数据安全性，可接受一定的性能损失
医疗数据系统：对数据安全性要求高，需要平衡性能
政府政务系统：要求数据安全性，同时需要系统高可用
混合业务场景：部分业务要求高安全性，部分业务要求高性能

半同步复制是一种灵活的复制模式，能够在数据安全性和性能之间取得良好的平衡，适用于大多数企业级应用场景。

PostgreSQL 半同步复制 ​

核心概念 ​

1. 什么是半同步复制 ​

2. 半同步复制的工作原理 ​

3. 半同步复制的特点 ​

4. 与其他复制模式的比较 ​

半同步复制配置 ​

1. 安装半同步复制扩展 ​

2. 主库配置 ​

3. 从库配置 ​

4. 启用半同步复制 ​

半同步复制的高级配置 ​

1. 调整同步提交级别 ​

2. 调整超时时间 ​

3. 监控半同步复制状态 ​

性能优化 ​

1. 配置优化 ​

2. 网络优化 ​

3. 硬件优化 ​

监控与管理 ​

1. 监控半同步复制状态 ​

2. 监控半同步复制降级事件 ​

3. 常见问题处理 ​

3.1 半同步复制频繁降级 ​

3.2 半同步复制不生效 ​

3.3 主库写入延迟过高 ​

最佳实践 ​

1. 配置最佳实践 ​

2. 运维最佳实践 ​

3. 业务场景最佳实践 ​

常见问题（FAQ） ​

Q1：半同步复制一定不会丢失数据吗？ ​

Q2：如何选择半同步复制的超时时间？ ​

Q3：半同步复制支持多个从库吗？ ​

Q4：如何监控半同步复制的性能？ ​

Q5：半同步复制和同步复制可以同时使用吗？ ​

Q6：如何从半同步复制切换到其他复制模式？ ​

Q7：半同步复制需要额外的许可证吗？ ​

Q8：半同步复制适用于所有版本的PostgreSQL吗？ ​

半同步复制的应用场景 ​

PostgreSQL 半同步复制

核心概念

1. 什么是半同步复制

2. 半同步复制的工作原理

3. 半同步复制的特点

4. 与其他复制模式的比较

半同步复制配置

1. 安装半同步复制扩展

2. 主库配置

3. 从库配置

4. 启用半同步复制

半同步复制的高级配置

1. 调整同步提交级别

2. 调整超时时间

3. 监控半同步复制状态

性能优化

1. 配置优化

2. 网络优化

3. 硬件优化

监控与管理

1. 监控半同步复制状态

2. 监控半同步复制降级事件

3. 常见问题处理

3.1 半同步复制频繁降级

3.2 半同步复制不生效

3.3 主库写入延迟过高

最佳实践

1. 配置最佳实践

2. 运维最佳实践

3. 业务场景最佳实践

常见问题（FAQ）

Q1：半同步复制一定不会丢失数据吗？

Q2：如何选择半同步复制的超时时间？

Q3：半同步复制支持多个从库吗？

Q4：如何监控半同步复制的性能？

Q5：半同步复制和同步复制可以同时使用吗？

Q6：如何从半同步复制切换到其他复制模式？

Q7：半同步复制需要额外的许可证吗？

Q8：半同步复制适用于所有版本的PostgreSQL吗？

半同步复制的应用场景