[發(fā)明專利]PostgreSQL高彈性的高可用及負載均衡實現(xiàn)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410548447.2
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104503965A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周正中
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州斯凱網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;H04L29/08
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)庫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種PostgreSQL高彈性的高可用及負載均衡實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

在大型的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫一般處于比較核心的地位，例如涉及用戶信息，用戶賬戶信息，用戶行為信息的存儲。用戶或用戶之間信息的交互都需要數(shù)據(jù)庫的支持，數(shù)據(jù)庫故障將導(dǎo)致核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)故障。數(shù)據(jù)庫的不間斷運行成為業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫高可用方法有兩種應(yīng)用場景：

第一種應(yīng)用場景是利用存儲設(shè)備的復(fù)制功能來實現(xiàn)高可用。參見圖6所示，把一個數(shù)據(jù)庫存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)采用存儲復(fù)制的方式復(fù)制到另一個數(shù)據(jù)庫存儲設(shè)備中去，App1或者Appn訪問虛擬IP，通過failover決定虛擬IP是通過數(shù)據(jù)庫活動實例1來訪問一個數(shù)據(jù)庫，還是通過數(shù)據(jù)庫非活動實例n來訪問另一個數(shù)據(jù)庫。這種方法的缺陷是：(1)數(shù)據(jù)庫的特征受制于硬件存儲設(shè)備，需要存儲硬件廠商結(jié)合數(shù)據(jù)庫的特征設(shè)計，無法支持所有數(shù)據(jù)庫，在沒有經(jīng)過廠商認證的數(shù)據(jù)庫品牌冒然使用，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)一致性問題或數(shù)據(jù)塊損壞問題；(2)成本高，存在高昂的軟件許可成本和硬件成本；(3)存儲層面的同步無法和應(yīng)用結(jié)合，無法實現(xiàn)同步或異步的同步，如果是同步復(fù)制，那么將增加故障點，同時帶來性能損失；如果是異步復(fù)制則會增加丟失數(shù)據(jù)的風(fēng)險。

第二種應(yīng)用場景是利用共享存儲和高可用軟件實現(xiàn)，參見圖7所示，App1或者Appn訪問虛擬IP，通過failover決定虛擬IP是通過數(shù)據(jù)庫活動實例1來訪問數(shù)據(jù)庫共享存儲中的數(shù)據(jù)，還是通過數(shù)據(jù)庫非活動實例n來訪問數(shù)據(jù)庫共享存儲中的數(shù)據(jù)。這種方法基本上適用于所有的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，這種方法有幾個缺陷：(1)成本高，需要支付高昂的存儲硬件和高可用軟件費用；(2)依賴存儲設(shè)備的高可用，如果存儲故障則使得數(shù)據(jù)庫高可用失效，存在單點故障；(3)數(shù)據(jù)庫主機切換時會中斷網(wǎng)絡(luò)層會話，無法實現(xiàn)應(yīng)用無感知。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)庫層存在單點故障風(fēng)險，在連接層面存在應(yīng)用感知的問題，對failover的應(yīng)用不透明的這些不足，提供一種PostgreSQL高彈性的高可用及負載均衡實現(xiàn)方法，該方法實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫層面完全無單點故障的風(fēng)險.并且在連接層面使用會話保持來解決應(yīng)用感知的問題，還實現(xiàn)了對應(yīng)用完全透明的高可用failover。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

PostgreSQL高彈性的高可用及負載均衡實現(xiàn)方法，包括：讀寫混合場景實現(xiàn)方法和寫場景實現(xiàn)方法；

(1)讀寫混合場景實現(xiàn)方法步驟如下：

(1.1)準備3臺服務(wù)器，其中2臺服務(wù)器分別用于數(shù)據(jù)庫主節(jié)點和數(shù)據(jù)庫鏡像節(jié)點，另1臺服務(wù)器用于仲裁節(jié)點；

(1.2)分別將數(shù)據(jù)庫主節(jié)點服務(wù)器的主機、數(shù)據(jù)庫鏡像節(jié)點服務(wù)器的主機和仲裁節(jié)點服務(wù)器的主機配置在同一個網(wǎng)段，并設(shè)數(shù)據(jù)庫主節(jié)點為node1，設(shè)數(shù)據(jù)庫鏡像節(jié)點為node2，設(shè)數(shù)據(jù)庫的一個虛擬IP為虛擬IP1，設(shè)數(shù)據(jù)庫的另一個虛擬IP為虛擬IP2，設(shè)仲裁節(jié)點為VOTE_HOST；

(1.3)配置數(shù)據(jù)庫主節(jié)點和數(shù)據(jù)庫鏡像節(jié)點的FENCE設(shè)備，為了防止發(fā)生腦裂現(xiàn)象，讓FENCE設(shè)備在自動failover前關(guān)閉服務(wù)器；

(1.4)配置數(shù)據(jù)庫主節(jié)點和數(shù)據(jù)庫鏡像節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)，編寫虛擬IP配置文件；還關(guān)閉network服務(wù)自動啟動(node1，node2)；并增加network服務(wù)啟動項到rc.local(node1，node2)。

(1.5)在數(shù)據(jù)庫主節(jié)點和數(shù)據(jù)庫鏡像節(jié)點安裝PostgreSQL數(shù)據(jù)庫軟件；

(1.6)在數(shù)據(jù)庫主節(jié)點初始化數(shù)據(jù)庫；

(1.7)在數(shù)據(jù)庫主節(jié)點配置數(shù)據(jù)庫訪問控制配置文件pg_hba.conf、postgresql.conf和recovery.conf，用于數(shù)據(jù)庫復(fù)制、啟動數(shù)據(jù)庫、創(chuàng)建流復(fù)制用戶和啟動虛擬IP；

(1.8)創(chuàng)建鏡像數(shù)據(jù)庫，配置數(shù)據(jù)庫鏡像節(jié)點流復(fù)制環(huán)境，并啟動鏡像虛擬IP；

(1.9)配置仲裁節(jié)點，設(shè)置用于仲裁網(wǎng)絡(luò)異常的數(shù)據(jù)庫監(jiān)聽端口，即配置仲裁機，在仲裁機上起一個監(jiān)聽端口，用于跳轉(zhuǎn)到vip的PostgreSQL主庫監(jiān)聽端口；

(1.10)在數(shù)據(jù)庫主節(jié)點創(chuàng)建心跳檢查函數(shù)，數(shù)據(jù)庫主節(jié)點的變更將自動復(fù)制到數(shù)據(jù)庫鏡像節(jié)點；

(1.11)編寫心跳檢查軟件和仲裁節(jié)點檢查軟件，并把心跳檢查軟件部署在數(shù)據(jù)庫主節(jié)點和數(shù)據(jù)庫鏡像節(jié)點，把仲裁節(jié)點檢查軟件部署在仲裁節(jié)點，用于自動FAILOVER；

(1.12)開啟用于自動failover的心跳檢查軟件；