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Documentation PostgreSQL 14.1 » Administration du serveur » Haute disponibilité, répartition de charge et réplication » Serveurs secondaires par transfert de journaux

27.2. Serveurs secondaires par transfert de journaux

L'archivage en continu peut être utilisé pour créer une configuration de cluster en haute disponibilité (HA) avec un ou plusieurs serveurs secondaires prêts à prendre la main sur les opérations si le serveur primaire fait défaut. Cette fonctionnalité est généralement appelée warm standby ou log shipping.

Les serveurs primaire et secondaire travaillent de concert pour fournir cette fonctionnalité, bien que les serveurs ne soient que faiblement couplés. Le serveur primaire opère en mode d'archivage en continu, tandis que le serveur secondaire opère en mode de récupération en continu, en lisant les fichiers WAL provenant du primaire. Aucune modification des tables de la base ne sont requises pour activer cette fonctionnalité, elle entraîne donc moins de travail d'administration par rapport à d'autres solutions de réplication. Cette configuration a aussi un impact relativement faible sur les performances du serveur primaire.

Déplacer directement des enregistrements de WAL d'un serveur de bases de données à un autre est habituellement appelé log shipping. PostgreSQL implémente le log shipping par fichier, ce qui signifie que les enregistrements de WAL sont transférés un fichier (segment de WAL) à la fois. Les fichiers de WAL (16Mo) peuvent être transférés facilement et de façon peu coûteuse sur n'importe quelle distance, que ce soit sur un système adjacent, un autre système sur le même site, ou un autre système à l'autre bout du globe. La bande passante requise pour cette technique varie en fonction du débit de transactions du serveur primaire. La technique de la réplication en flux permet d'optimiser cette bande passante en utilisant une granularité plus fine que le log shipping par fichier. Pour cela, les modifications apportées au journal de transactions sont traitées sous forme de flux au travers d'une connexion réseau (voir Section 27.2.5).

Il convient de noter que le log shipping est asynchrone, c'est à dire que les enregistrements de WAL sont transférés après que la transaction ait été validée. Par conséquent, il y a un laps de temps pendant lequel une perte de données pourrait se produire si le serveur primaire subissait un incident majeur; les transactions pas encore transférées seront perdues. La taille de la fenêtre de temps de perte de données peut être réduite par l'utilisation du paramètre archive_timeout, qui peut être abaissé à des valeurs de quelques secondes. Toutefois, un paramètre si bas augmentera de façon considérable la bande passante nécessaire pour le transfert de fichiers. L'utilisation de la technique de la réplication en flux (voir Section 27.2.5) permet de diminuer la taille de la fenêtre de temps de perte de données.

La performance de la récupération est suffisamment bonne pour que le serveur secondaire ne soit en général qu'à quelques instants de la pleine disponibilité à partir du moment où il aura été activé. C'est pour cette raison que cette configuration de haute disponibilité est appelée warm standby. Restaurer un serveur d'une base de sauvegarde archivée, puis appliquer tous les journaux prendra largement plus de temps, ce qui fait que cette technique est une solution de 'disaster recovery' (reprise après sinistre), pas de haute disponibilité. Un serveur secondaire peut aussi être utilisé pour des requêtes en lecture seule, dans quel cas il est appelé un serveur Hot Standby. Voir Section 27.4 pour plus d'information.

27.2.1. Préparatifs

Il est habituellement préférable de créer les serveurs primaire et secondaires de façon à ce qu'ils soient aussi similaires que possible, au moins du point de vue du serveur de bases de données. En particulier, les chemins associés avec les tablespaces seront passés d'un nœud à l'autre sans conversion, ce qui implique que les serveurs primaire et secondaires doivent avoir les mêmes chemins de montage pour les tablespaces si cette fonctionnalité est utilisée. Gardez en tête que si CREATE TABLESPACE est exécuté sur le primaire, tout nouveau point de montage nécessaire pour cela doit être créé sur le primaire et tous les secondaires avant que la commande ne soit exécutée. Le matériel n'a pas besoin d'être exactement le même, mais l'expérience monte que maintenir deux systèmes identiques est plus facile que maintenir deux différents sur la durée de l'application et du système. Quoi qu'il en soit, l'architecture hardware doit être la même -- répliquer par exemple d'un serveur 32 bits vers un 64 bits ne fonctionnera pas.

De manière générale, le log shipping entre serveurs exécutant des versions majeures différentes de PostgreSQL est impossible. La politique du PostgreSQL Global Development Group est de ne pas réaliser de changement sur les formats disques lors des mises à jour mineures, il est par conséquent probable que l'exécution de versions mineures différentes sur le primaire et le secondaire fonctionne correctement. Toutefois, il n'y a aucune garantie formelle de cela et il est fortement conseillé de garder le serveur primaire et celui de secondaire au même niveau de version autant que faire se peut. Lors d'une mise à jour vers une nouvelle version mineure, la politique la plus sûre est de mettre à jour les serveurs secondaires d'abord -- une nouvelle version mineure est davantage susceptible de lire les enregistrements WAL d'une ancienne version mineure que l'inverse.

27.2.2. Fonctionnement du serveur secondaire

Un serveur entre en mode standby si un fichier standby.signal existe dans le répertoire de données du serveur.

En mode standby, le serveur applique continuellement les WAL reçus du serveur primaire. Le serveur secondaire peut lire les WAL d'une archive WAL (voir restore_command) ou directement du primaire via une connexion TCP (réplication en flux). Le serveur secondaire essaiera aussi de restaurer tout WAL trouvé dans le répertoire pg_wal de l'instance du secondaire. Cela se produit habituellement après un redémarrage de serveur, quand le secondaire rejoue à nouveau les WAL qui ont été reçu du primaire avant le redémarrage, mais vous pouvez aussi copier manuellement des fichiers dans pg_wal à tout moment pour qu'ils soient rejoués.

Au démarrage, le serveur secondaire commence par restaurer tous les WAL disponibles à l'endroit où se trouvent les archives, en appelant la restore_command. Une fois qu'il a épuisé tous les WAL disponibles à cet endroit et que restore_command échoue, il essaie de restaurer tous les WAL disponibles dans le répertoire pg_wal. Si cela échoue, et que la réplication en flux a été activée, le serveur secondaire essaie de se connecter au serveur primaire et de démarrer la réception des WAL depuis le dernier enregistrement valide trouvé dans les archives ou pg_wal. Si cela échoue ou que la réplication en flux n'est pas configurée, ou que la connexion est plus tard déconnectée, le secondaire retourne à l'étape 1 et essaie de restaurer le fichier à partir de l'archive à nouveau. Cette boucle de retentatives de l'archive, pg_wal et par la réplication en flux continue jusqu'à ce que le serveur soit stoppé ou que le failover (bascule) soit déclenché.

Le mode standby est quitté et le serveur bascule en mode de fonctionnement normal quand pg_ctl promote est exécuté, que pg_promote() est appelé ou qu'un fichier de trigger est trouvé (promote_trigger_file). Avant de basculer, tout WAL immédiatement disponible dans l'archive ou le pg_wal sera restauré, mais aucune tentative ne sera faite pour se connecter au primaire.

27.2.3. Préparer le primaire pour les serveurs secondaires

Mettez en place un archivage en continu sur le primaire vers un répertoire d'archivage accessible depuis le secondaire, comme décrit dans Section 26.3. La destination d'archivage devrait être accessible du secondaire même quand le primaire est inaccessible, c'est à dire qu'il devrait se trouver sur le serveur secondaire lui-même ou un autre serveur de confiance, pas sur le serveur primaire.

Si vous voulez utiliser la réplication en flux, mettez en place l'authentification sur le serveur primaire pour autoriser les connexions de réplication à partir du (ou des) serveur(s) secondaire(s) ; c'est-à-dire, créez un rôle et mettez en place une ou des entrées appropriées dans pg_hba.conf avec le champ database positionné à replication. Vérifiez aussi que max_wal_senders est positionné à une valeur suffisamment grande dans le fichier de configuration du serveur primaire. Si des slots de réplication seront utilisés, il faut s'assurer que max_replication_slots est également positionné à une valeur suffisamment grande.

Effectuez une sauvegarde de base comme décrit dans Section 26.3.2 pour initialiser le serveur secondaire.

27.2.4. Paramétrer un serveur secondaire

Pour paramétrer le serveur secondaire, restaurez la sauvegarde de base effectué sur le serveur primaire (voir Section 26.3.4). Créez un fichier standby.signal dans le répertoire de données de l'instance du secondaire. Positionnez restore_command à une simple commande qui recopie les fichiers de l'archive de WAL. Si vous comptez disposer de plusieurs serveurs secondaires pour mettre en œuvre de la haute disponibilité, assurez-vous que recovery_target_timeline est configuré à latest (la valeur par défaut), pour indiquer que le serveur secondaire devra prendre en compte la ligne temporelle définie lors de la bascule à un autre serveur secondaire.

Note

restore_command devrait retourner immédiatement si le fichier n'existe pas ; le serveur essaiera la commande à nouveau si nécessaire.

Si vous souhaitez utiliser la réplication en flux, renseignez primary_conninfo avec une chaîne de connexion libpq, contenant le nom d'hôte (ou l'adresse IP) et tout détail supplémentaire nécessaire pour se connecter au serveur primaire. Si le primaire a besoin d'un mot de passe pour l'authentification, le mot de passe doit aussi être spécifié dans primary_conninfo.

Si vous mettez en place le serveur secondaire pour des besoins de haute disponibilité, mettez en place l'archivage de WAL, les connexions et l'authentification à l'identique du serveur primaire, parce que le serveur secondaire fonctionnera comme un serveur primaire après la bascule.

Si vous utilisez une archive WAL, sa taille peut être réduite en utilisant l'option archive_cleanup_command pour supprimer les fichiers qui ne sont plus nécessaires au serveur secondaire. L'outil pg_archivecleanup est conçu spécifiquement pour être utilisé avec archive_cleanup_command dans des configurations typiques de secondaire, voir pg_archivecleanup. Notez toutefois que si vous utilisez l'archive à des fins de sauvegarde, vous avez besoin de garder les fichiers nécessaires pour restaurer à partir de votre dernière sauvegarde de base, même si ces fichiers ne sont plus nécessaires pour le serveur secondaire.

Voici un simple exemple :

primary_conninfo = 'host=192.168.1.50 port=5432 user=foo password=foopass options=''-c wal_sender_timeout=5000'''
restore_command = 'cp /path/to/archive/%f %p'
archive_cleanup_command = 'pg_archivecleanup /path/to/archive %r'
    

Vous pouvez avoir n'importe quel nombre de serveurs secondaires, mais si vous utilisez la réplication en flux, assurez vous d'avoir positionné max_wal_senders suffisamment haut sur le primaire pour leur permettre de se connecter simultanément.

27.2.5. Réplication en flux

La réplication en flux permet à un serveur secondaire de rester plus à jour qu'il n'est possible avec l'envoi de journaux par fichiers. Le standby se connecte au primaire, qui envoie au standby les enregistrements de WAL dès qu'ils sont générés, sans attendre qu'un fichier de WAL soit rempli.

La réplication en flux est asynchrone par défaut (voir Section 27.2.8), auquel cas il y a un petit délai entre la validation d'une transaction sur le primaire et le moment où les changements sont visibles sur le standby. Le délai est toutefois beaucoup plus petit qu'avec l'envoi de fichiers, habituellement en dessous d'une seconde en partant de l'hypothèse que le standby est suffisamment puissant pour supporter la charge. Avec la réplication en flux, archive_timeout n'est pas nécessaire pour réduire la fenêtre de perte de données.

Si vous utilisez la réplication en flux sans archivage en continu des fichiers, le serveur primaire pourrait recycler de vieux journaux de transactions avant que le serveur en standby ne les ait reçus. Si cela arrive, le serveur en standby devra être recréé à partir d'une nouvelle sauvegarde de l'instance. Vous pouvez éviter cela en positionnant wal_keep_size à une valeur suffisamment grande pour s'assurer que les journaux de transactions ne sont pas recyclés trop tôt, ou en configurant un slot de réplication pour le serveur en standby. Si un archivage des journaux de transactions est en place, et que les fichiers archivés sont disponibles depuis le serveur en standby, cette solution n'est pas nécessaire, puisque le serveur en standby peut toujours utiliser les fichiers archivés pour rattraper son retard, sous réserve que suffisamment de fichiers soient conservés.

Pour utiliser la réplication en flux, mettez en place un serveur secondaire en mode fichier comme décrit dans Section 27.2. L'étape qui transforme un secondaire en mode fichier en secondaire dans une réplication en flux est de faire pointer primary_conninfo vers le serveur primaire. Positionnez listen_addresses et les options d'authentification (voir pg_hba.conf) sur le primaire pour que le serveur secondaire puisse se connecter à la pseudo-base replication sur le serveur primaire (voir Section 27.2.5.1).

Sur les systèmes qui supportent l'option de keepalive sur les sockets, positionner tcp_keepalives_idle, tcp_keepalives_interval et tcp_keepalives_count aide le primaire à reconnaître rapidement une connexion interrompue.

Positionnez le nombre maximum de connexions concurrentes à partir des serveurs secondaires (voir max_wal_senders pour les détails).

Quand le secondaire est démarré et que primary_conninfo est positionné correctement, le secondaire se connectera au primaire après avoir rejoué tous les fichiers WAL disponibles dans l'archive. Si la connexion est établie avec succès, vous verrez un processus walreceiver sur le secondaire, et un processus walsender correspondant sur le primaire.

27.2.5.1. Authentification

Il est très important que les droits d'accès pour la réplication soient paramétrés pour que seuls les utilisateurs de confiance puissent lire le flux WAL, parce qu'il est facile d'en extraire des informations privilégiées. Les serveurs secondaires doivent s'authentifier au serveur primaire en tant qu'un compte disposant de l'attribut REPLICATION ou SUPERUSER. Il est recommandé de créer un compte utilisateur dédié pour la réplication. Il doit disposer des attributs REPLICATION et LOGIN. Alors que l'attribut REPLICATION donne beaucoup de droits, il ne permet pas à l'utilisateur de modifier de données sur le serveur primaire, contrairement à l'attribut SUPERUSER.

L'authentification cliente pour la réplication est contrôlée par un enregistrement de pg_hba.conf spécifiant replication dans le champ database. Par exemple, si le secondaire s'exécute sur un hôte d'IP 192.168.1.100 et que le nom de l'utilisateur pour la réplication est foo, l'administrateur peut ajouter la ligne suivante au fichier pg_hba.conf sur le primaire:

# Autoriser l'utilisateur "foo" de l'hôte 192.168.1.100 à se connecter au primaire
# en tant que secondaire si le mot de passe de l'utilisateur est correctement fourni
#
# TYPE  DATABASE        USER            ADDRESS                 METHOD
host    replication     foo             192.168.1.100/32        md5
     

Le nom d'hôte et le numéro de port du primaire, le nom d'utilisateur de la connexion, et le mot de passe sont spécifiés dans le paramètre primary_conninfo. Le mot de passe peut aussi être enregistré dans le fichier ~/.pgpass sur le serveur en attente (en précisant replication dans le champ database). Par exemple, si le primaire s'exécute sur l'hôte d'IP 192.168.1.50, port 5432, que le nom de l'utilisateur pour la réplication est foo, et que le mot de passe est foopass, l'administrateur peut ajouter la ligne suivante au fichier postgresql.conf sur le secondaire :

# Le secondaire se connecte au primaire qui s'exécute sur l'hôte 192.168.1.50
# et port 5432 en tant qu'utilisateur "foo" dont le mot de passe est "foopass"
primary_conninfo = 'host=192.168.1.50 port=5432 user=foo password=foopass'
     

27.2.5.2. Supervision

Un important indicateur de santé de la réplication en flux est le nombre d'enregistrements générés sur le primaire, mais pas encore appliqués sur le secondaire. Vous pouvez calculer ce retard en comparant le point d'avancement des écritures du WAL sur le primaire avec le dernier point d'avancement reçu par le secondaire. Ils peuvent être récupérés en utilisant pg_current_wal_lsn sur le primaire et pg_last_wal_receive_lsn sur le secondaire (voir Tableau 9.87 et Tableau 9.88 pour plus de détails). Le point d'avancement de la réception dans le secondaire est aussi affiché dans le statut du processus de réception des WAL (wal receiver), affiché par la commande ps (voir Section 28.1 pour plus de détails).

Vous pouvez obtenir la liste des processus émetteurs de WAL au moyen de la vue pg_stat_replication D'importantes différences entre les champs pg_current_wal_lsn et sent_lsn peuvent indiquer que le serveur primaire est en surcharge, tandis que des différences entre sent_lsn et pg_last_wal_receive_lsn sur le secondaire peuvent soit indiquer une latence réseau importante, soit que le secondaire est surchargé.

Sur un secondaire en hot standby, le statut du processus wal receiver est récupérable avec la vue pg_stat_wal_receiver. Une différence importante entre pg_last_wal_replay_lsn et la colonne flushed_lsn de la vue indique que les WAL sont reçus plus rapidement qu'ils ne sont rejoués.

27.2.6. Slots de réplication

Les slots de réplication fournissent une manière automatisée de s'assurer que le primaire ne supprime pas les journaux de transactions avant qu'ils n'aient été reçus par tous les serveurs secondaires, et que le serveur primaire ne supprime pas des lignes qui pourraient causer un conflit de restauration même si le serveur secondaire est déconnecté.

Au lieu d'utiliser des slots de réplication, il est possible d'empêcher la suppression des anciens journaux de transactions en utilisant wal_keep_size, ou en les stockant dans un répertoire d'archive en utilisant archive_command. Cependant, ces méthodes ont souvent pour résultat le stockage de plus de journaux de transactions que nécessaire, alors que les slots de réplication ne conservent que le nombre nécessaire de journaux de transactions. D'un autre côté, les slots de réplication peuvent retenir tellement de journaux de transactions qu'ils rempliraient l'espace disque alloué à pg_wal ; max_slot_wal_keep_size limite la taille des journaux de transactions à retenir par les slots de réplication.

De la même manière, hot_standby et vacuum_defer_cleanup_age fournissent des protections contre la suppression de lignes utiles par vacuum, mais le premier paramètre n'offre aucune protection durant la période pendant laquelle le serveur secondaire n'est pas connecté, et le second nécessite souvent d'être positionné à une grande valeur pour fournir une protection adéquate. Les slots de réplication surmontent ces désavantages.

27.2.6.1. Requêter et manipuler des slots de réplication

Chaque slot de réplication à un nom, qui peut contenir des lettres en minuscule, des nombres ou un tiret bas.

Les slots de réplication existants et leur états peuvent être vus dans la vue pg_replication_slots.

Les slots de réplication peuvent être créés et supprimés soit via le protocole de réplication en flux (voir Section 53.4) soit via des fonctions SQL (voir Section 9.27.6).

27.2.6.2. Exemple de configuration

Il est possible de créer un slot de réplication ainsi :

postgres=# SELECT * FROM pg_create_physical_replication_slot('node_a_slot');
  slot_name  | lsn
-------------+-----
 node_a_slot |

postgres=# SELECT slot_name, slot_type, active FROM pg_replication_slots;
  slot_name  | slot_type | active
-------------+-----------+--------
 node_a_slot | physical  | f
     

Pour configurer le serveur secondaire pour utiliser ce slot, primary_slot_name devrait être configuré sur le secondaire. Voici un exemple simple :

primary_conninfo = 'host=192.168.1.50 port=5432 user=foo password=foopass'
primary_slot_name = 'node_a_slot'
     

27.2.7. Réplication en cascade

La fonctionnalité de réplication en cascade permet à un serveur secondaire d'accepter les connexions de réplication et d'envoyer un flux d'enregistrements de journaux de transactions à d'autres secondaires, agissant ainsi comme un relais. C'est généralement utilisé pour réduire le nombre de connexions directes au primaire et minimiser ainsi l'utilisation de bande passante entre sites distants.

Un serveur secondaire agissant à la fois comme un receveur et comme un émetteur est connu sous le nom de secondaire en cascade (cascading standby). Les secondaires qui sont plus proches du serveur primaire sont connus sous le nom de serveurs upstream alors que les serveurs secondaires en bout de chaîne sont des serveurs downstream. La réplication en cascade ne pose pas de limites sur le nombre ou l'arrangement des serveurs downstream. Chaque secondaire se connecte à un seul serveur upstream, qui finit par arriver à un seul serveur primaire.

Un secondaire en cascade envoie non seulement les enregistrements reçus de journaux de transactions mais aussi ceux restaurés des archives. Donc, même si la connexion de réplication d'une connexion upstream est rompue, la réplication en flux continue vers le serveur downstream tant que de nouveaux enregistrements de journaux de transactions sont disponibles.

La réplication en cascade est actuellement asynchrone. La réplication synchrone (voir Section 27.2.8) n'a aucun effet sur la réplication en cascade.

Les messages en retour des serveurs Hot Standby se propagent vers les serveurs upstream, quelle que soit la configuration de la réplication en cascade.

Si un serveur secondaire upstream est promu pour devenir le nouveau serveur primaire, les serveurs downstream continueront à recevoir le flux de réplication du nouveau primaire si le paramètre recovery_target_timeline est configuré à 'latest' (valeur par défaut).

Pour utiliser la réplication en cascade, configurez le secondaire en cascade de façon à ce qu'il accepte les connexions de réplication (configurez max_wal_senders et hot_standby, ainsi que l'authentification). Vous aurez aussi besoin de configurer la variable primary_conninfo dans le secondaire downstream pour qu'elle pointe vers le secondaire en cascade.

27.2.8. Réplication synchrone

La réplication en flux mise en œuvre par PostgreSQL est asynchrone par défaut. Si le serveur primaire est hors-service, les transactions produites alors peuvent ne pas avoir été répliquées sur le serveur secondaire, impliquant une perte de données. La quantité de données perdues est proportionnelle au délai de réplication au moment de la bascule.

La réplication synchrone permet de confirmer que tous les changements effectués par une transaction ont bien été transférées vers un ou plusieurs serveurs secondaires synchrones. Cette propriété étend le niveau de robustesse standard offert par un commit. En science informatique, ce niveau de protection est appelé réplication à deux états (2-safe replication) et group-1-safe (group-safe et 1-safe) quand synchronous_commit est configuré à la valeur remote_write.

Lorsque la réplication synchrone est utilisée, chaque validation portant sur une écriture va nécessiter d'attendre la confirmation de l'écriture de cette validation dans les journaux de transaction sur les disques du serveur primaire et des serveurs secondaires. Le seul moyen possible pour que des données soient perdues est que les serveur primaire et secondaire soient hors service au même moment. Ce mécanisme permet d'assurer un niveau plus élevé de robustesse, en admettant que l'administrateur système ait pris garde à l'emplacement et à la gestion de ces deux serveurs. Attendre après la confirmation de l'écriture augmente la confiance que l'utilisateur pourra avoir sur la conservation des modifications dans le cas où un serveur serait hors service mais il augmente aussi en conséquence le temps de réponse de chaque requête. Le temps minimum d'attente est celui de l'aller-retour entre les serveurs primaire et secondaire.

Les transactions où seule une lecture est effectuée ou qui consistent à annuler une transaction ne nécessitent pas d'attendre les serveurs secondaires. Les validations concernant les transactions imbriquées ne nécessitent pas non plus d'attendre la réponse des serveurs secondaires, cela n'affecte en fait que les validations principales. De longues opérations comme le chargement de données ou la création d'index n'attendent pas le commit final pour synchroniser les données. Toutes les actions de validation en deux étapes nécessitent d'attendre la validation du secondaire, incluant autant l'opération de préparation que l'opération de validation.

Un secondaire synchrone peut être un secondaire de réplication physique ou un abonné d'une réplication logique. Il peut aussi être tout autre consommateur de flux de réplication physique ou logique qui sait comment gérer les messages de retour appropriés. En plus des systèmes intégrés de réplication physique et logique, cela inclut le support des outils tels que pg_receivewal et pg_recvlogical ainsi que les systèmes de réplication et outils personnalisés tiers.

27.2.8.1. Configuration de base

Une fois la réplication en flux configurée, la configuration de la réplication synchrone ne demande qu'une unique étape de configuration supplémentaire : la variable synchronous_standby_names doit être définie à une valeur non vide. La variable synchronous_commit doit aussi être définie à on, mais comme il s'agit d'une valeur par défaut, il n'est pas nécessaire de la modifier. (Voir Section 20.5.1 et Section 20.6.2.) Cette configuration va entraîner l'attente de la confirmation de l'écriture permanente de chaque validation sur le serveur secondaire. La variable synchronous_commit peut être définie soit par des utilisateurs, soit par le fichier de configuration pour des utilisateurs ou des bases de données fixées, soit dynamiquement par des applications, pour contrôler la robustesse des échanges transactionnels.

Suite à l'enregistrement sur disque d'une validation sur le serveur primaire, l'enregistrement WAL est envoyé au serveur secondaire. Le serveur secondaire retourne une réponse à chaque fois qu'un nouveau lot de données WAL est écrit sur disque, à moins que le paramètre wal_receiver_status_interval soit défini à zéro sur le serveur secondaire. Dans le cas où le paramètre synchronous_commit est configuré à la valeur remote_apply, le serveur secondaire envoie des messages de réponse quand l'enregistrement de validation (commit) est rejoué, rendant la transaction visible. Si le serveur secondaire est configuré en serveur synchrone d'après la configuration du paramètre synchronous_standby_names sur le primaire, le message de réponse provenant du secondaire sera considéré parmi ceux des autres serveurs secondaires pour décider du moment de libération des transactions attendant la confirmation de la bonne réception de l'enregistrement de commit. Ces paramètres permettent à l'administrateur de spécifier quels serveurs secondaires suivront un comportement synchrone. Remarquez ici que la configuration de la réplication synchrone se situe sur le serveur primaire. Les serveurs secondaires nommés doivent être directement connectés au primaire ; le primaire ne connaît rien des serveurs secondaires utilisant la réplication en cascade.

Configurer synchronous_commit à remote_write fera que chaque COMMIT attendra la confirmation de la réception en mémoire de l'enregistrement du COMMIT par le secondaire et son écriture via la système d'exploitation, sans que les données du cache du système ne soient vidées sur disque au niveau du serveur secondaire. Cette configuration fournit une garantie moindre de durabilité que la configuration on : le secondaire peut perdre les données dans le cas d'un crash du système d'exploitation, mais pas dans le cas du crash de PostgreSQL. Cependant, il s'agit d'une configuration utile en pratique car il diminue le temps de réponse pour la transaction. Des pertes de données ne peuvent survenir que si le serveur primaire et le secondaire tombent en même temps et que la base de données du primaire est corrompue.

Configurer synchronous_commit à remote_apply fera en sorte que chaque commit devra attendre le retour des secondaires synchrones actuels indiquant qu'ils ont bien rejoué la transaction, la rendant visible aux requêtes des utilisateurs. Dans des cas simples, ceci permet une répartition de charge sans incohérence.

Habituellement, un signal d'arrêt rapide (fast shutdown) annule les transactions en cours sur tous les processus serveur. Cependant, dans le cas de la réplication asynchrone, le serveur n'effectuera pas un arrêt complet avant que chaque enregistrement WAL ne soit transféré aux serveurs secondaires connectés.

27.2.8.2. Multiple secondaires synchrones

La réplication synchrone supporte un ou plusieurs serveurs secondaires synchrones. Les transactions attendront que tous les serveurs secondaires considérés synchrones confirment la réception de leurs données. Le nombre de secondaires dont les transactions doivent attendre la réponse est indiqué dans le paramètre synchronous_standby_names. Ce paramètre indique aussi une liste des noms des serveurs secondaires ou l'emploi de la méthode (FIRST ou ANY) pour choisir sur quel serveur synchrone basculer parmi l'ensemble des serveurs listés.

La méthode FIRST définit une réplication synchrone priorisée : elle temporise la validation de la transaction jusqu'à ce que les enregistrements WAL soient répliqués en fonction de la priorité définie des serveurs secondaires dans une liste ordonnée. Le serveur secondaire dont le nom apparaît en premier sur la liste est prioritaire et est celui qui est considéré comme synchrone. Les serveurs secondaires suivants sont considérés comme un/des serveurs secondaires synchrones potentiels. Si le premier serveur synchrone venait à tomber, il serait immédiatement remplacé par le serveur secondaire prioritaire suivant.

Voici un exemple de configuration de synchronous_standby_names pour la réplication synchrone priorisée :

synchronous_standby_names = 'FIRST 2 (s1, s2, s3)'
     

Dans cet exemple, si les quatre serveurs secondaires s1, s2, s3 et s4 sont fonctionnels et en cours d'exécution, les deux serveurs s1 et s2 seront choisis comme secondaires synchrones car leurs noms apparaissent en premier dans la liste des serveurs secondaires. s3 est un serveur secondaire synchrone potentiel et prendra le rôle d'un secondaire synchrone si s1 ou s2 tombe. s4 est un secondaire asynchrone et son nom n'est pas dans la liste.

La méthode ANY définit une réplication synchrone basée sur un quorum : elle temporise la validation de la transaction jusqu'à ce que les enregistrements WAL soient répliqués au moins sur le nombre de serveurs définis dans la liste.

Voici un exemple de configuration du paramètre synchronous_standby_names pour la réplication synchrone avec un quorum :

 synchronous_standby_names = 'ANY 2 (s1, s2, s3)'
     

Dans cet exemple, sur quatre serveurs secondaires démarrés s1, s2,s3 et s4, pour obtenir la validation d'une transaction, le serveur primaire attendra la réponse d'au minimum deux secondaires parmi s1, s2 et s3. s4 est un secondaire asynchrone et son nom n'est pas dans la liste.

L'état de synchronicité des serveurs secondaires peut être consulté avec la vue pg_stat_replication.

27.2.8.3. S'organiser pour obtenir de bonnes performances

La réplication synchrone nécessite souvent d'organiser avec une grande attention les serveurs secondaires pour apporter un bon niveau de performances aux applications. Les phases d'attente d'écriture n'utilisent pas les ressources systèmes, mais les verrous transactionnels restent positionnés jusqu'à ce que le transfert vers les serveurs secondaires soit confirmé. En conséquence, une utilisation non avertie de la réplication synchrone aura pour impact une baisse des performances de la base de données d'une application due à l'augmentation des temps de réponses et à un moins bon support de la charge.

PostgreSQL permet aux développeurs d'application de spécifier le niveau de robustesse à employer pour la réplication. Cela peut être spécifié pour le système entier, mais aussi pour des utilisateurs ou des connexions spécifiques, ou encore pour des transactions individuelles.

Par exemple, une répartition de charge pour une application pourrait être constituée de : 10 % de modifications concernant des articles de clients importants, et 90 % de modifications de moindre importance et qui ne devraient pas avoir d'impact sur le métier si elles venaient à être perdues, comme des dialogues de messagerie entre utilisateurs.

Les options de réplication synchrone spécifiées par une application (sur le serveur primaire) permettent de n'utiliser la réplication synchrone que pour les modifications les plus importantes, sans affecter les performances sur la plus grosse partie des traitements. Les options modifiables par les applications sont un outil important permettant d'apporter les bénéfices de la réplication synchrone aux applications nécessitant de la haute performance.

Il est conseillé de disposer d'une bande passante réseau supérieure à la quantité de données WAL générées.

27.2.8.4. S'organiser pour la haute disponibilité

synchronous_standby_names indique le nombre et les noms des serveurs secondaires synchrones pour lesquels les validations de transactions effectuées lorsque synchronous_commit est configurée à on, remote_apply ou remote_write, attendront leur réponse. Ces validations de transactions pourraient ne jamais se terminer si un des secondaires synchrones s'arrêtait brutalement.

La meilleure solution pour la haute disponibilité est de s'assurer que vous conservez autant de serveurs secondaires synchrones que demandés. Ceci se fait en nommant plusieurs secondaires synchrones potentiels avec synchronous_standby_names.

Dans la réplication synchrone dite priorisée, les serveurs secondaires dont les noms apparaissent en premier seront utilisé comme secondaires synchrones. Les secondaires définis ensuite prendront la place de serveur synchrone si l'un des serveurs venait à tomber.

Dans la réplication dite de quorum, tous les secondaires spécifiés dans la liste seront utilisés comme des secondaires synchrones potentiels. Même si l'un d'entre eux tombe, les autres secondaires continueront de prétendre au rôle de secondaire synchrone.

Au moment où le premier serveur secondaire s'attache au serveur primaire, il est possible qu'il ne soit pas exactement synchronisé. Cet état est appelé le mode catchup. Une fois la différence entre le serveur secondaire et le serveur primaire ramenée à zéro, le mode streaming est atteint. La durée du mode catchup peut être longue surtout juste après la création du serveur secondaire. Si le serveur secondaire est arrêté sur cette période, alors la durée du mode catchup sera d'autant plus longue. Le serveur secondaire ne peut devenir un serveur secondaire synchrone que lorsque le mode streaming est atteint. L'état de synchronicité des serveurs secondaires peut être consulté avec la vue pg_stat_replication.

Si le serveur primaire redémarre alors que des opérations de commit étaient en attente de confirmation, les transactions en attente ne seront réellement enregistrées qu'au moment où la base de données du serveur primaire sera redémarrée. Il n'y a aucun moyen de savoir si tous les serveurs secondaires ont reçu toutes les données WAL nécessaires au moment où le serveur primaire est déclaré hors-service. Des transactions pourraient ne pas être considérées comme sauvegardées sur le serveur secondaire, même si elles l'étaient sur le serveur primaire. La seule garantie offerte dans ce cadre est que l'application ne recevra pas de confirmation explicite de la réussite d'une opération de validation avant qu'il ne soit sûr que les données WAL sont reçues proprement par tous les serveurs secondaires synchrones.

Si vous ne pouvez vraiment pas conserver autant de serveurs secondaires synchrones que demandés, alors vous devriez diminuer le nombre de secondaires synchrones dont le système doit attendre les réponses aux validations de transactions, en modifiant synchronous_standby_names (ou en le désactivant) et en rechargeant le fichier de configuration du serveur primaire.

Si le serveur primaire n'est pas accessible par les serveurs secondaires restants, il est conseillé de basculer vers le meilleur candidat possible parmi ces serveurs secondaires.

S'il est nécessaire de recréer un serveur secondaire alors que des transactions sont en attente de confirmation, prenez garde à ce que les commandes pg_start_backup() et pg_stop_backup() soient exécutées dans un contexte où la variable synchronous_commit vaut off car, dans le cas contraire, ces requêtes attendront indéfiniment l'apparition de ce serveur secondaire.

27.2.9. Archivage continu côté secondaire

Lorsque l'archivage continu est utilisé sur un secondaire, il existe deux scénarios possibles : soit les archives sont partagées entre le serveur primaire et le serveur secondaire, soit le secondaire peut avoir ses propres archives. Si le serveur possède ses propres archives, en définissant le paramètre archive_mode à always, le secondaire exécutera la commande d'archivage pour chaque segment de WAL qu'il aura reçu, peu importe qu'il utilise la réplication par les archives ou la réplication en flux. La gestion par archivage partagé peut être faite de la même manière, mais archive_command doit d'abord tester si le segment de WAL existe, et si le fichier existant contient les mêmes informations. Cela demande plus de précaution lors de la définition de la commande, car elle doit vérifier qu'elle n'écrase pas un fichier existant avec un contenu différent, et doit renvoyer un succès si le même fichier est archivé deux fois. Tout ceci devant être en plus effectué sans concurrence si deux serveurs essaient d'archiver le même fichier au même moment.

Si archive_mode est défini à on, l'archivage n'est pas actif pendant les modes recovery et standby. Si le serveur secondaire est promu, il commencera à réaliser l'archivage après sa promotion, et il archivera uniquement les fichiers (WAL et historique) qu'il a lui même produit. Pour être sûr d'obtenir un jeu complet d'archives, vous devez vous assurer que tous les fichiers WAL ont été archivés avant qu'ils atteignent le secondaire. C'est implicitement toujours le cas avec un log shipping s'appuyant sur les archives, car le secondaire ne récupère que des informations provenant de ces mêmes fichiers archivés. Ce n'est pas le cas dans le cadre de la réplication en flux. Lorsqu'un serveur n'est pas en mode recovery, il n'y a aucune différence entre les modes on et always.