PostgreSQL 同步复制与异步复制

核心概念

1. 异步复制

异步复制是PostgreSQL默认的复制模式，主库在将WAL日志写入本地磁盘后立即向客户端返回成功，不需要等待从库确认接收或应用WAL日志。

异步复制的特点：

主库性能高，写入延迟低
存在数据丢失风险：如果主库崩溃，尚未同步到从库的WAL日志会丢失
从库可能存在复制延迟
配置简单，无需额外设置

2. 同步复制

同步复制要求主库在将WAL日志写入本地磁盘后，必须等待至少一个从库确认已接收并写入磁盘，才向客户端返回成功。

同步复制的特点：

数据安全性高，无数据丢失风险
主库写入延迟增加，性能可能下降
从库复制延迟极小
需要额外配置，指定同步从库

3. 关键区别

特性	异步复制	同步复制
数据安全性	较低（可能丢失数据）	极高（无数据丢失）
主库性能	高（写入延迟低）	较低（写入延迟高）
从库一致性	最终一致	强一致
配置复杂度	简单	复杂
适用场景	对性能要求高，可接受少量数据丢失	对数据安全性要求极高，可接受一定性能损失

异步复制配置

1. 基础配置

异步复制是PostgreSQL的默认复制模式，无需特殊配置，只需按照物理复制的基础配置即可实现。

bash

# 主库配置文件postgresql.conf中的默认设置
# 无需额外配置，异步复制默认启用

2. 验证异步复制状态

sql

-- 在主库上查看复制状态
SELECT 
    application_name,
    state,
    sync_state,
    sent_lsn,
    write_lsn,
    flush_lsn,
    replay_lsn
FROM pg_stat_replication;

-- sync_state字段为async表示异步复制

同步复制配置

1. 配置步骤

1.1 主库配置

bash

# 修改主库postgresql.conf
cat >> /var/lib/postgresql/15/main/postgresql.conf << EOF
# 启用同步复制
# 设置同步从库名称，可以是具体的从库名称或表达式
# FIRST 1表示至少1个从库确认，ANY 2表示任意2个从库确认
synchronous_standby_names = 'FIRST 1 ("standby1", "standby2")'
EOF

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

1.2 从库配置

bash

# 在recovery.signal或postgresql.auto.conf中设置从库应用名称
# 确保应用名称与主库的synchronous_standby_names配置匹配
cat >> /var/lib/postgresql/15/main/postgresql.auto.conf << EOF
# 设置从库应用名称
primary_conninfo = 'host=主库IP port=5432 user=replication_user password=replication_pass application_name=standby1'
EOF

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

2. 验证同步复制状态

sql

-- 在主库上查看复制状态
SELECT 
    application_name,
    state,
    sync_state,
    sent_lsn,
    write_lsn,
    flush_lsn,
    replay_lsn
FROM pg_stat_replication;

-- sync_state字段为sync表示同步复制
-- sync_priority字段显示同步优先级
-- sync_state为potential表示备选同步从库

高级配置选项

1. 同步复制模式

PostgreSQL支持多种同步复制模式，通过synchronous_standby_names参数配置：

sql

-- 模式1：指定具体从库，至少1个确认
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = '"standby1", "standby2"';

-- 模式2：FIRST N表示前N个从库确认
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = 'FIRST 2 ("standby1", "standby2", "standby3")';

-- 模式3：ANY N表示任意N个从库确认
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = 'ANY 2 ("standby1", "standby2", "standby3")';

-- 模式4：使用通配符匹配从库名称
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = 'FIRST 1 ("standby*")';

-- 应用配置
SELECT pg_reload_conf();

2. 同步提交级别

sql

-- 设置同步提交级别
-- on：完全同步，等待WAL写入从库磁盘
-- remote_write：等待WAL写入从库操作系统缓冲区
-- off：异步复制
ALTER SYSTEM SET synchronous_commit = 'on';

-- 应用配置
SELECT pg_reload_conf();

性能优化

1. 异步复制优化

bash

# 主库配置优化
cat >> /var/lib/postgresql/15/main/postgresql.conf << EOF
# 异步复制性能优化
wal_compression = on
checkpoint_timeout = 30min
max_wal_size = 4GB
checkpoint_completion_target = 0.9
EOF

# 从库配置优化
cat >> /var/lib/postgresql/15/main/postgresql.conf << EOF
# 异步复制从库优化
hot_standby = on
hot_standby_feedback = on
max_standby_streaming_delay = 30s
EOF

2. 同步复制优化

bash

# 同步复制性能优化
cat >> /var/lib/postgresql/15/main/postgresql.conf << EOF
# 减少同步复制延迟
wal_writer_delay = 20ms
commit_delay = 10
commit_siblings = 5

# 优化WAL发送
max_wal_senders = 10
wal_keep_size = 2GB
EOF

3. 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）

监控与管理

1. 复制状态监控

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;

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

2. 复制延迟监控

sql

-- 在从库上查看复制延迟
SELECT 
    now() - pg_last_xact_replay_timestamp() AS replication_delay;

-- 监控WAL生成和应用速率
SELECT 
    pg_current_wal_lsn(),
    pg_last_wal_receive_lsn(),
    pg_last_wal_replay_lsn();

3. 同步复制故障处理

3.1 同步从库不可用

sql

-- 当同步从库不可用时，主库会等待超时
-- 可以临时切换到异步复制模式
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = '';
SELECT pg_reload_conf();

-- 当从库恢复后，重新启用同步复制
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = 'FIRST 1 ("standby1", "standby2")';
SELECT pg_reload_conf();

3.2 同步复制延迟过高

bash

# 1. 检查网络状态
ping 主库IP
netstat -s

# 2. 检查从库负载
top
psql -h 从库IP -U postgres -c "SELECT * FROM pg_stat_activity;"

# 3. 优化从库配置
# 增加从库的CPU和内存资源
# 优化从库的WAL应用配置

最佳实践

1. 复制模式选择建议

业务场景	推荐复制模式	配置建议
电商交易系统	同步复制	FIRST 1 ("standby1", "standby2")
内容管理系统	异步复制	默认配置
金融核心系统	同步复制	ANY 2 ("standby1", "standby2", "standby3")
日志分析系统	异步复制	默认配置，增加wal_keep_size
混合业务系统	半同步复制（后续文档介绍）	-

2. 配置最佳实践

使用多个从库：配置2-3个从库，提高系统可用性
合理设置同步条件：根据业务需求选择FIRST或ANY模式，以及合适的从库数量
配置复制槽：防止WAL日志丢失，尤其是异步复制
监控复制状态：定期检查复制状态和延迟，设置告警阈值
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

3. 运维最佳实践

文档化配置：详细记录复制配置和管理流程
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
培训团队：确保运维团队熟悉复制管理和故障处理
版本兼容性：确保主从库版本一致，或在支持的版本范围内

常见问题（FAQ）

Q1：同步复制和异步复制如何选择？

A1：选择复制模式主要取决于业务对数据安全性和性能的要求：

如果业务对数据安全性要求极高（如金融、交易系统），应选择同步复制
如果业务对性能要求较高，可接受少量数据丢失（如内容管理、日志系统），应选择异步复制
对于混合业务场景，可以考虑使用半同步复制（后续文档介绍）

Q2：同步复制会影响主库性能吗？

A2：是的，同步复制会增加主库的写入延迟，主要影响因素包括：

网络延迟：主从库之间的网络延迟越大，同步复制的性能影响越大
从库数量：配置的同步从库数量越多，主库等待时间越长
从库性能：从库的WAL接收和应用性能会影响主库等待时间

Q3：如何降低同步复制对主库性能的影响？

A3：可以采取以下措施降低同步复制的性能影响：

使用高性能网络连接主从库
优化从库配置，提高WAL接收和应用速度
合理设置同步条件，减少同步从库数量
考虑使用remote_write同步级别，而非完全同步
对非关键业务表使用异步复制，关键业务表使用同步复制（通过逻辑复制实现）

Q4：异步复制的数据丢失风险有多大？

A4：异步复制的数据丢失风险取决于：

主库的WAL生成速率
从库的复制延迟
主库的故障类型（如突然断电、硬件故障）

通过配置合适的wal_keep_size和使用复制槽，可以降低数据丢失风险，但无法完全消除。

Q5：如何在同步复制和异步复制之间切换？

A5：可以通过修改主库的synchronous_standby_names参数在两种模式之间切换：

sql

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

-- 切换到同步复制
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = 'FIRST 1 ("standby1", "standby2")';
SELECT pg_reload_conf();

Q6：同步复制中的从库优先级如何设置？

A6：同步从库的优先级由synchronous_standby_names参数中从库的顺序决定，排在前面的从库优先被选为同步从库。

sql

-- standby1优先级高于standby2
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = 'FIRST 1 ("standby1", "standby2")';
SELECT pg_reload_conf();

Q7：如何监控同步复制的性能？

A7：可以通过以下方式监控同步复制的性能：

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;

Q8：同步复制是否支持多个从库？

A8：是的，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2个从库确认
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = 'ANY 2 ("standby1", "standby2", "standby3")';

-- 等待前2个从库确认
ALTER SYSTEM SET synchronous_standby_names = 'FIRST 2 ("standby1", "standby2", "standby3")';

同步复制与异步复制的应用场景

1. 异步复制应用场景

内容管理系统（CMS）
日志分析系统
数据仓库系统
开发测试环境
对性能要求高，可接受少量数据丢失的业务

2. 同步复制应用场景

金融交易系统
电子商务系统
医疗数据系统
政府政务系统
对数据安全性要求极高，可接受一定性能损失的业务

通过合理选择和配置同步复制与异步复制，可以在数据安全性和性能之间取得平衡，满足不同业务场景的需求。

PostgreSQL 同步复制与异步复制 ​

核心概念 ​

1. 异步复制 ​

2. 同步复制 ​

3. 关键区别 ​

异步复制配置 ​

1. 基础配置 ​

2. 验证异步复制状态 ​

同步复制配置 ​

1. 配置步骤 ​

1.1 主库配置 ​

1.2 从库配置 ​

2. 验证同步复制状态 ​

高级配置选项 ​

1. 同步复制模式 ​

2. 同步提交级别 ​

性能优化 ​

1. 异步复制优化 ​

2. 同步复制优化 ​

3. 网络优化 ​

监控与管理 ​

1. 复制状态监控 ​

2. 复制延迟监控 ​

3. 同步复制故障处理 ​

3.1 同步从库不可用 ​

3.2 同步复制延迟过高 ​

最佳实践 ​

1. 复制模式选择建议 ​

2. 配置最佳实践 ​

3. 运维最佳实践 ​

常见问题（FAQ） ​

Q1：同步复制和异步复制如何选择？ ​

Q2：同步复制会影响主库性能吗？ ​

Q3：如何降低同步复制对主库性能的影响？ ​

Q4：异步复制的数据丢失风险有多大？ ​

Q5：如何在同步复制和异步复制之间切换？ ​

Q6：同步复制中的从库优先级如何设置？ ​

Q7：如何监控同步复制的性能？ ​

Q8：同步复制是否支持多个从库？ ​

同步复制与异步复制的应用场景 ​

1. 异步复制应用场景 ​

2. 同步复制应用场景 ​

PostgreSQL 同步复制与异步复制

核心概念

1. 异步复制

2. 同步复制

3. 关键区别

异步复制配置

1. 基础配置

2. 验证异步复制状态

同步复制配置

1. 配置步骤

1.1 主库配置

1.2 从库配置

2. 验证同步复制状态

高级配置选项

1. 同步复制模式

2. 同步提交级别

性能优化

1. 异步复制优化

2. 同步复制优化

3. 网络优化

监控与管理

1. 复制状态监控

2. 复制延迟监控

3. 同步复制故障处理

3.1 同步从库不可用

3.2 同步复制延迟过高

最佳实践

1. 复制模式选择建议

2. 配置最佳实践

3. 运维最佳实践

常见问题（FAQ）

Q1：同步复制和异步复制如何选择？

Q2：同步复制会影响主库性能吗？

Q3：如何降低同步复制对主库性能的影响？

Q4：异步复制的数据丢失风险有多大？

Q5：如何在同步复制和异步复制之间切换？

Q6：同步复制中的从库优先级如何设置？

Q7：如何监控同步复制的性能？

Q8：同步复制是否支持多个从库？

同步复制与异步复制的应用场景

1. 异步复制应用场景

2. 同步复制应用场景