PIGSTY
PGSQL

服务

通过负载均衡、代理、连接池提供可靠的服务访问

服务实现

在 Pigsty 中，服务通过节点上的 haproxy 实现，通过主机节点上的不同端口来区分。

每个节点都启用了 Haproxy 来暴露服务。从数据库角度来看，集群中的节点可能是主节点或副本节点，但从服务角度来看，所有节点都是相同的。这意味着即使您访问副本节点，只要使用正确的服务端口，您仍然可以使用主节点的读写服务。这种设计封装了复杂性：只要您能访问 PostgreSQL 集群上的任何实例，就可以完全访问所有服务。

这种设计类似于 Kubernetes 中的 NodePort 服务。同样，在 Pigsty 中，每个服务都包含这两个核心元素：

  1. 通过 NodePort 暴露的访问端点（端口号，从哪里访问？）
  2. 通过选择器选择的目标实例（实例列表，谁来处理？）

Pigsty 服务交付的边界止于集群的 HAProxy。用户可以通过各种方式访问这些负载均衡器。请参考访问服务。

所有服务都通过配置文件声明。例如，默认的 PostgreSQL 服务由 pg_default_services 参数定义：

- { name: primary ,port: 5433 ,dest: default  ,check: /primary   ,selector: "[]" }
- { name: replica ,port: 5434 ,dest: default  ,check: /read-only ,selector: "[]" , backup: "[? pg_role == `primary` || pg_role == `offline` ]" }
- { name: default ,port: 5436 ,dest: postgres ,check: /primary   ,selector: "[]" }
- { name: offline ,port: 5438 ,dest: postgres ,check: /replica   ,selector: "[? pg_role == `offline` || pg_offline_query ]" , backup: "[? pg_role == `replica` && !pg_offline_query]"}

您也可以在 pg_services 中定义新服务。pg_default_services 和 pg_services 都是服务定义的数组。

定义服务

默认服务在 pg_default_services 中定义。

您可以在全局或集群级别使用 pg_services 定义额外的 PostgreSQL 服务。

这两个参数都是服务对象的数组。每个服务定义将被渲染为 /etc/haproxy/<svcname>.cfg 中的 haproxy 配置，查看 service.j2 了解详细信息。

这里是一个额外服务定义的示例：standby

- name: standby                   # 必需，服务名称，实际服务名称将以 `pg_cluster` 为前缀，例如：pg-meta-standby
  port: 5435                      # 必需，服务暴露端口（作为 kubernetes 服务节点端口模式工作）
  ip: "*"                         # 可选，服务绑定 IP 地址，默认为所有 IP 的 `*`
  selector: "[]"                  # 必需，服务成员选择器，使用 JMESPath 过滤清单
  dest: default                   # 可选，目标端口，default|postgres|pgbouncer|<port_number>，默认为 'default'
  check: /sync                    # 可选，健康检查 URL 路径，默认为 /
  backup: "[? pg_role == `primary`]"  # 备份服务器选择器
  maxconn: 3000                   # 可选，最大允许前端连接数
  balance: roundrobin             # 可选，haproxy 负载均衡算法（默认为 roundrobin，其他：leastconn）
  options: 'inter 3s fastinter 1s downinter 5s rise 3 fall 3 on-marked-down shutdown-sessions slowstart 30s maxconn 3000 maxqueue 128 weight 100'

它将被转换为 haproxy 配置文件 /etc/haproxy/pg-test-standby.conf：

#---------------------------------------------------------------------
# service: pg-test-standby @ 10.10.10.11:5435
#---------------------------------------------------------------------
# service instances 10.10.10.11, 10.10.10.13, 10.10.10.12
# service backups   10.10.10.11
listen pg-test-standby
    bind *:5435
    mode tcp
    maxconn 5000
    balance roundrobin
    option httpchk
    option http-keep-alive
    http-check send meth OPTIONS uri /sync  # <--- 对主节点和同步备节点为真
    http-check expect status 200
    default-server inter 3s fastinter 1s downinter 5s rise 3 fall 3 on-marked-down shutdown-sessions slowstart 30s maxconn 3000 maxqueue 128 weight 100
    # servers
    server pg-test-1 10.10.10.11:6432 check port 8008 weight 100 backup   # 主节点用作备份服务器
    server pg-test-3 10.10.10.13:6432 check port 8008 weight 100
    server pg-test-2 10.10.10.12:6432 check port 8008 weight 100

重新加载服务

当集群成员发生变化时，如添加/移除副本、切换/故障转移或调整相对权重，您必须重新加载服务以使更改生效。

bin/pgsql-svc <cls> [ip...]         # 为负载均衡集群或负载均衡实例重新加载服务
# ./pgsql.yml -t pg_service         # 重新加载服务的实际 ansible 任务

覆盖服务

您可以通过几种方式覆盖默认服务配置：

绕过 Pgbouncer

在定义服务时，如果 svc.dest='default'，将使用参数 pg_default_service_dest 作为默认值。默认使用 pgbouncer，您可以改用 postgres，这样默认的主节点和副本服务将绕过 pgbouncer 并直接将流量路由到 postgres

如果您完全不需要连接池，可以将 pg_default_service_dest 更改为 postgres，并移除 default 和 offline 服务。

如果您不需要用于在线流量的只读副本，也可以从 pg_default_services 中移除 replica。

pg_default_services:
  - { name: primary ,port: 5433 ,dest: default  ,check: /primary   ,selector: "[]" }
  - { name: replica ,port: 5434 ,dest: default  ,check: /read-only ,selector: "[]" , backup: "[? pg_role == `primary` || pg_role == `offline` ]" }
  - { name: default ,port: 5436 ,dest: postgres ,check: /primary   ,selector: "[]" }
  - { name: offline ,port: 5438 ,dest: postgres ,check: /replica   ,selector: "[? pg_role == `offline` || pg_offline_query ]" , backup: "[? pg_role == `replica` && !pg_offline_query]"}

委托服务

Pigsty 在节点上使用 haproxy 暴露 PostgreSQL 服务。集群中的所有 haproxy 实例都配置了相同的服务定义。

然而，您可以将 pg 服务委托给特定的节点组（例如，专用的 haproxy 负载均衡集群）而不是集群成员。

要做到这一点，您需要使用 pg_default_services 覆盖默认服务定义，并将 pg_service_provider 设置为代理组名称。

例如，这个配置将在 haproxy 节点组 proxy 上使用端口 10013 暴露 pg 集群主服务。

pg_service_provider: proxy       # 使用组 `proxy` 上的负载均衡器和端口 10013
pg_default_services:  [{ name: primary ,port: 10013 ,dest: postgres  ,check: /primary   ,selector: "[]" }]

用户有责任确保每个委托服务端口在代理集群中是唯一的。

分离读写，将流量路由到正确的位置，并实现对 PostgreSQL 集群的稳定可靠访问。

服务是一个抽象，用于封装底层集群的细节，特别是在集群故障转移/切换期间。

个人用户

对于个人用户，服务是没有意义的。您可以使用原始 IP 地址或任何您喜欢的方法访问数据库。

psql postgres://dbuser_dba:DBUser.DBA@10.10.10.10/meta     # dbsu 直接连接
psql postgres://dbuser_meta:DBUser.Meta@10.10.10.10/meta   # 默认业务管理员用户
psql postgres://dbuser_view:DBUser.View@pg-meta/meta       # 默认只读用户

服务概述

在现实世界的生产环境中，我们利用基于复制的 PostgreSQL 数据库集群。在集群内，只有一个实例是可以接受写入的领导者（主节点）。其他实例（副本）持续从领导者获取 WAL 以保持同步。此外，副本可以处理只读查询，并在读取密集、写入较少的场景中为主节点分担负载。因此，区分写入和只读请求是一种常见做法。

此外，我们通过连接池中间件（Pgbouncer）为高频、短期连接池化请求，以减少连接和后端进程创建的开销。而且，对于 ETL 和变更执行等场景，我们需要绕过连接池并直接访问数据库服务器。此外，高可用性集群可能在故障期间发生故障转移，导致集群领导权发生变化。因此，读写请求应该自动重新路由到新的领导者。

这些不同的需求（读写分离、池化与直接连接以及客户端请求故障转移）导致了服务概念的抽象。

通常，数据库集群必须提供这个基本服务：

  • 读写服务（主节点）：可以读取和写入数据库。

对于生产数据库集群，至少应该提供这两个服务：

  • 读写服务（主节点）：写入数据：只由主节点承载。
  • 只读服务（副本）：读取数据：可以由副本承载，但如果没有可用的副本，则回退到主节点。

此外，可能还有其他服务，例如：

  • 直接访问服务（默认）：允许（管理员）用户绕过连接池并直接访问数据库。
  • 离线副本服务（离线）：专用副本，不处理在线读取流量，用于 ETL 和分析查询。
  • 同步副本服务（备用）：无复制延迟的只读服务，由同步备用/主节点处理读取查询。
  • 延迟副本服务（延迟）：从一定时间前的同一集群访问较旧的数据，由延迟副本处理。

默认服务

Pigsty 将为每个 PostgreSQL 集群启用四个默认服务：

服务端口描述
primary5433pgbouncer 读写，连接到主节点 5432 或 6432
replica5434pgbouncer 只读，连接到副本 5432/6432
default5436管理员或直接访问主节点
offline5438OLAP、ETL、个人用户、交互式查询

以默认的 pg-meta 集群为例，您可以通过以下方式访问这些服务：

psql postgres://dbuser_meta:DBUser.Meta@pg-meta:5433/meta   # pg-meta-primary : 通过主节点 pgbouncer(6432) 进行生产读写
psql postgres://dbuser_meta:DBUser.Meta@pg-meta:5434/meta   # pg-meta-replica : 通过副本 pgbouncer(6432) 进行生产只读
psql postgres://dbuser_dba:DBUser.DBA@pg-meta:5436/meta     # pg-meta-default : 通过主节点 postgres(5432) 直接连接主节点
psql postgres://dbuser_stats:DBUser.Stats@pg-meta:5438/meta # pg-meta-offline : 通过离线 postgres(5432) 直接连接离线

pigsty-ha.png

这里 pg-meta 域名指向集群的 L2 VIP，进而指向主实例上的 haproxy 负载均衡器。 它负责将流量路由到不同的实例，查看访问服务了解详细信息。

主服务

主服务可能是生产使用中最关键的服务。

它将根据 pg_default_service_dest 将流量路由到主实例：

  • pgbouncer：将流量路由到主节点 pgbouncer 端口（6432），这是默认行为
  • postgres：如果您不想使用 pgbouncer，直接将流量路由到主节点 postgres 端口（5432）
- { name: primary ,port: 5433 ,dest: default  ,check: /primary   ,selector: "[]" }

这意味着所有集群成员都将包含在主服务中（selector: "[]"），但通过健康检查（check: /primary）的唯一实例将被用作主实例。Patroni 将保证任何时候只有一个实例是主节点，因此主服务将始终将流量路由到主实例。

listen pg-test-primary
    bind *:5433
    mode tcp
    maxconn 5000
    balance roundrobin
    option httpchk
    option http-keep-alive
    http-check send meth OPTIONS uri /primary
    http-check expect status 200
    default-server inter 3s fastinter 1s downinter 5s rise 3 fall 3 on-marked-down shutdown-sessions slowstart 30s maxconn 3000 maxqueue 128 weight 100
    # servers
    server pg-test-1 10.10.10.11:6432 check port 8008 weight 100
    server pg-test-3 10.10.10.13:6432 check port 8008 weight 100
    server pg-test-2 10.10.10.12:6432 check port 8008 weight 100

副本服务

副本服务用于生产只读流量。

在现实场景中，只读查询可能比读写查询多得多。您可能有许多副本。

副本服务将根据 pg_default_service_dest 将流量路由到 Pgbouncer 或 postgres，就像主服务一样。

- { name: replica ,port: 5434 ,dest: default  ,check: /read-only ,selector: "[]" , backup: "[? pg_role == `primary` || pg_role == `offline` ]" }

replica 服务流量将尽量使用 pg_role = replica 的普通 pg 实例，以尽可能减轻 primary 实例的负载。它将尽量不使用 pg_role = offline 的实例，以尽可能避免混合 OLAP 和 OLTP 查询。

所有集群成员将包含在副本服务中（selector: "[]"），当它通过只读健康检查（check: /read-only）时。primary 和 offline 实例用作备份服务器，在所有 replica 实例都宕机的情况下接管。

listen pg-test-replica
    bind *:5434
    mode tcp
    maxconn 5000
    balance roundrobin
    option httpchk
    option http-keep-alive
    http-check send meth OPTIONS uri /read-only
    http-check expect status 200
    default-server inter 3s fastinter 1s downinter 5s rise 3 fall 3 on-marked-down shutdown-sessions slowstart 30s maxconn 3000 maxqueue 128 weight 100
    # servers
    server pg-test-1 10.10.10.11:6432 check port 8008 weight 100 backup
    server pg-test-3 10.10.10.13:6432 check port 8008 weight 100
    server pg-test-2 10.10.10.12:6432 check port 8008 weight 100

默认服务

默认服务将默认路由到主节点 postgres（5432）。

它非常类似于主服务，除了它将始终绕过 pgbouncer，无论 pg_default_service_dest 如何。这对于管理连接、ETL 写入、CDC 变更数据捕获等非常有用…

- { name: primary ,port: 5433 ,dest: default  ,check: /primary   ,selector: "[]" }
listen pg-test-default
    bind *:5436
    mode tcp
    maxconn 5000
    balance roundrobin
    option httpchk
    option http-keep-alive
    http-check send meth OPTIONS uri /primary
    http-check expect status 200
    default-server inter 3s fastinter 1s downinter 5s rise 3 fall 3 on-marked-down shutdown-sessions slowstart 30s maxconn 3000 maxqueue 128 weight 100
    # servers
    server pg-test-1 10.10.10.11:5432 check port 8008 weight 100
    server pg-test-3 10.10.10.13:5432 check port 8008 weight 100
    server pg-test-2 10.10.10.12:5432 check port 8008 weight 100

离线服务

离线服务将直接将流量路由到专用的 postgres 实例。

这可能是 pg_role = offline 实例，或者是标记了 pg_offline_query 的实例。

如果找不到这样的实例，它将回退到任何副本实例。底线是：它永远不会将流量路由到主实例。

- { name: offline ,port: 5438 ,dest: postgres ,check: /replica   ,selector: "[? pg_role == `offline` || pg_offline_query ]" , backup: "[? pg_role == `replica` && !pg_offline_query]"}
listen pg-test-offline
    bind *:5438
    mode tcp
    maxconn 5000
    balance roundrobin
    option httpchk
    option http-keep-alive
    http-check send meth OPTIONS uri /replica
    http-check expect status 200
    default-server inter 3s fastinter 1s downinter 5s rise 3 fall 3 on-marked-down shutdown-sessions slowstart 30s maxconn 3000 maxqueue 128 weight 100
    # servers
    server pg-test-3 10.10.10.13:5432 check port 8008 weight 100
    server pg-test-2 10.10.10.12:5432 check port 8008 weight 100 backup

访问服务

Pigsty 使用 haproxy 暴露服务。默认情况下，所有节点都启用了 haproxy。

默认情况下，haproxy 负载均衡器在同一个 pg 集群中是幂等的，您可以通过任何/所有方式使用它们。

典型的方法是通过集群域名访问，它解析为集群 L2 VIP，或以轮询方式解析为所有实例 IP 地址。

服务可以通过不同的方式实现。您甚至可以实现自己的访问方法，如 L4 LVS、F5 等，而不是 haproxy。

pigsty-access.jpg

您可以使用主机和端口的不同组合，它们以不同的方式提供 PostgreSQL 服务。

主机

类型示例描述
集群域名pg-test通过集群域名（由基础设施节点上的 dnsmasq 解析）
集群 VIP 地址10.10.10.3通过由 vip-manager 管理的 L2 VIP 地址，绑定到主节点
实例主机名pg-test-1通过任何实例主机名访问（由基础设施节点上的 dnsmasq 解析）
实例 IP 地址10.10.10.11访问任何实例 IP 地址

端口

Pigsty 使用不同的端口来区分 pg 服务：

端口服务类型描述
5432postgres数据库直接访问 postgres 服务器
6432pgbouncer中间件在访问 postgres 之前通过连接池中间件
5433primary服务访问主节点 pgbouncer（或 postgres）
5434replica服务访问副本 pgbouncer（或 postgres）
5436default服务访问主节点 postgres
5438offline服务访问离线 postgres

组合

# 通过集群域名访问
postgres://test@pg-test:5432/test # DNS -> L2 VIP -> 主节点直接连接
postgres://test@pg-test:6432/test # DNS -> L2 VIP -> 主节点连接池 -> 主节点
postgres://test@pg-test:5433/test # DNS -> L2 VIP -> HAProxy -> 主节点连接池 -> 主节点
postgres://test@pg-test:5434/test # DNS -> L2 VIP -> HAProxy -> 副本连接池 -> 副本
postgres://dbuser_dba@pg-test:5436/test # DNS -> L2 VIP -> HAProxy -> 主节点直接连接（管理员）
postgres://dbuser_stats@pg-test:5438/test # DNS -> L2 VIP -> HAProxy -> 离线直接连接（ETL/个人查询）

# 通过集群 VIP 直接访问
postgres://test@10.10.10.3:5432/test # L2 VIP -> 主节点直接访问
postgres://test@10.10.10.3:6432/test # L2 VIP -> 主节点连接池 -> 主节点
postgres://test@10.10.10.3:5433/test # L2 VIP -> HAProxy -> 主节点连接池 -> 主节点
postgres://test@10.10.10.3:5434/test # L2 VIP -> HAProxy -> 副本连接池 -> 副本
postgres://dbuser_dba@10.10.10.3:5436/test # L2 VIP -> HAProxy -> 主节点直接连接（管理员）
postgres://dbuser_stats@10.10.10.3::5438/test # L2 VIP -> HAProxy -> 离线直接连接（ETL/个人查询）

# 直接指定任何集群实例名称
postgres://test@pg-test-1:5432/test # DNS -> 数据库实例直接连接（单例访问）
postgres://test@pg-test-1:6432/test # DNS -> 连接池 -> 数据库
postgres://test@pg-test-1:5433/test # DNS -> HAProxy -> 连接池 -> 数据库读写
postgres://test@pg-test-1:5434/test # DNS -> HAProxy -> 连接池 -> 数据库只读
postgres://dbuser_dba@pg-test-1:5436/test # DNS -> HAProxy -> 数据库直接连接
postgres://dbuser_stats@pg-test-1:5438/test # DNS -> HAProxy -> 数据库离线读写

# 直接指定任何集群实例 IP 访问
postgres://test@10.10.10.11:5432/test # 数据库实例直接连接（直接指定实例，无自动流量分发）
postgres://test@10.10.10.11:6432/test # 连接池 -> 数据库
postgres://test@10.10.10.11:5433/test # HAProxy -> 连接池 -> 数据库读写
postgres://test@10.10.10.11:5434/test # HAProxy -> 连接池 -> 数据库只读
postgres://dbuser_dba@10.10.10.11:5436/test # HAProxy -> 数据库直接连接
postgres://dbuser_stats@10.10.10.11:5438/test # HAProxy -> 数据库离线读写

# 智能客户端自动读写分离（连接池）
postgres://test@10.10.10.11:6432,10.10.10.12:6432,10.10.10.13:6432/test?target_session_attrs=primary
postgres://test@10.10.10.11:6432,10.10.10.12:6432,10.10.10.13:6432/test?target_session_attrs=prefer-standby

权限

使用默认角色和权限进行数据库访问控制

面板

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目录

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