基于IvorySQL+Patroni+vip-manager构建高可用集群

数据库是现代应用架构中的核心组件，然而，单点故障可能导致应用中断和数据丢失。为了确保高可用性和数据冗余，我们选择了IvorySQL和Patroni来构建一个强大而稳健的数据库高可用集群，从而确保业务的连续性和数据的安全性。

Patroni作为一款简单易用的高可用性工具，能够轻松地管理PostgreSQL集群，从而确保数据安全性和连续性。最新发布的Patroni 3.2版本提供了与PostgreSQL 16的兼容性，与IvorySQL 3.1版本可以完美适配，共同构建出强大而稳定的数据库高可用集群。同时，结合vip-manager的灵活虚拟IP的漂移功能，能够在故障转移时实现客户端的无感知访问，确保业务的平滑运行。

下面，我们就详细介绍一下IvorySQL 3.1+Patroni 3.2+vip-manager 2.0的高可用集群部署流程。我们以 x86_64 架构的 CentOS7 操作系统为例，并准备三台 CentOS7 服务器作为环境搭建的基础。每台服务器上都需要执行数据库及高可用组件的安装与配置工作，以确保整个集群的顺利运行和高度可用性。

安装配置IvorySQL数据库

1.1 下载IvorySQL安装包

wget https://github.com/IvorySQL/IvorySQL/releases/download/IvorySQL_3.1/ivorysql3-libs-3.1-1.rhel7.x86_64.rpm
wget
https://github.com/IvorySQL/IvorySQL/releases/download/IvorySQL_3.1/ivorysql3-3.1-1.rhel7.x86_64.rpm
wget https://github.com/IvorySQL/IvorySQL/releases/download/IvorySQL_3.1/ivorysql3-contrib-3.1-1.rhel7.x86_64.rpm
wget
https://github.com/IvorySQL/IvorySQL/releases/download/IvorySQL_3.1/ivorysql3-server-3.1-1.rhel7.x86_64.rpm

1.2 安装rpm包

安装依赖：
yum install -y libicu libxslt python3

在安装rpm包的过程中，各rpm包之间有依赖关系，因此需要按照以下顺序安装rpm包：
rpm -ivh ivorysql3-libs-3.1-1.rhel7.x86_64.rpm
rpm -ivh ivorysql3-3.1-1.rhel7.x86_64.rpm
rpm -ivh ivorysql3-contrib-3.1-1.rhel7.x86_64.rpm --nodeps
rpm -ivh ivorysql3-server-3.1-1.rhel7.x86_64.rpm
数据库将被安装在/usr/local/ivorysql路径下。

1.3 创建用户及环境变量

（1）创建操作系统用户
在root会话中，我们需要新建用户ivorysql：
/usr/sbin/groupadd ivorysql
/usr/sbin/useradd -m -g ivorysql ivorysql -c "IvorySQL3.1 Server"
/usr/bin/passwd ivorysql

（2）修改文件夹权限
在root会话中，执行以下命令：
chown -R ivorysql.ivorysql /usr/local/ivorysql/

（3）配置环境变量
切换到用户ivorysql后，接下来需要修改文件/home/ivorysql/.bash_profile，以便配置相应的环境变量：
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/ivorysql/ivorysql-3/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PATH=/usr/local/ivorysql/ivorysql-3/bin:$PATH
export PGDATA=/usr/local/ivorysql/ivorysql-3/data

为了使环境变量在当前ivorysql用户会话中立即生效，我们需要执行以下命令：
source .bash_profile

1.4 关闭防火墙
执行以下命令关闭防火墙：
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

在使用防火墙的情况下，为了确保ivorysql、patroni和etcd的正常运行，我们需要开放相应的端口，如下：

Ivorysql:1521、5432
patroni:8008
etcd:2379、2380

开放端口的命令：
firewall-cmd --zone=public --add-port=1521/tcp --permanent
firewall-cmd --zone=public --add-port=5432/tcp --permanent
firewall-cmd --zone=public --add-port=8008/tcp --permanent
firewall-cmd --zone=public --add-port=2379/tcp --permanent
firewall-cmd --zone=public --add-port=2380/tcp --permanent
firewall-cmd --reload

安装配置启动etcd

Patroni采用DCS（Distributed Configuration Store）机制来管理集群状态并确保分布式一致性存储的实现。在此场景中，我们选用etcd作为patroni的DCS。

2.1安装etcd
yum install etcd

查看etcd版本
[root@sophia-pghost5 ~]# etcd --version
etcd Version: 3.3.11
Git SHA: 2cf9e51
Go Version: go1.10.3
Go OS/Arch: linux/amd64

2.2配置etcd.yml
作为ivorysql用户，我们需要在/usr/local/ivorysql目录下创建名为etcd的文件夹，并在etcd文件夹内创建etcd.yml配置文件，配置内容如下：
name: 'etcd_01'
data-dir: /usr/local/hghac/etcd/etcd01
listen-peer-urls: http://192.168.31.105:2380
listen-client-urls: http://192.168.31.105:2379,http://127.0.0.1:2379
initial-advertise-peer-urls: http://192.168.31.105:2380
advertise-client-urls: http://192.168.31.105:2379
initial-cluster: etcd_01=http://192.168.31.105:2380,etcd_02=http://192.168.31.106:2380,etcd_03=http://192.168.31.107:2380
initial-cluster-token: 'etcd-cluster'
initial-cluster-state: 'new'

2.3启动etcd
etcd --config-file etcd.yml

在成功启动三个节点的etcd集群之后，我们需要查看etcd集群的状态：
[ivorysql@sophia-pghost5 etcd]$ etcdctl member list
57eb343a6baf05a: name=etcd_03 peerURLs=http://192.168.31.107:2380 clientURLs=http://192.168.31.107:2379 isLeader=false
11020de439841796: name=etcd_02 peerURLs=http://192.168.31.106:2380 clientURLs=http://192.168.31.106:2379 isLeader=false
a26f27e0d5c5a30d: name=etcd_01 peerURLs=http://192.168.31.105:2380 clientURLs=http://192.168.31.105:2379 isLeader=true

安装配置启动Patroni

3.1安装依赖库及patroni
yum install gcc python3-devel
pip install psycopg2
pip install patroni

pip install patroni过程中会自动安装其他依赖库，安装完成之后查看patroni版本：
[root@sophia-pghost5 ~]# patroni --version
patroni 3.2.2

3.2配置patroni.yml
以ivorysql用户的身份，在/usr/local/ivorysql目录下创建文件夹patroni。然后，在该patroni文件夹下创建patroni.yml配置文件夹，配置内容如下：
scope: ivorysql-cluster
namespace: /service/
name: ivorysql_01

restapi:
listen: 192.168.31.105:8008
connect_address: 192.168.31.105:8008

etcd:
hosts: 192.168.31.105:2379,192.168.31.106:2379,192.168.31.107:2379

log:
level: INFO
traceback_level: INFO
dir: /usr/local/ivorysql/patroni

bootstrap:
dcs:

ttl: 30
loop_wait: 10
retry_timeout: 10
maximum_lag_on_failover: 1048576
master_start_timeout: 300
synchronous_mode: false
postgresql:
  use_pg_rewind: true
  parameters:
    wal_level: replica
    hot_standby: "on"
    wal_keep_size: 100
    max_wal_senders: 10
    max_replication_slots: 10
    wal_log_hints: "on"
    archive_mode: "off"
    archive_timeout: 1800s
    logging_collector: on

postgresql:
database: postgres
listen: 0.0.0.0:5432
connect_address: 192.168.31.105:5432
bin_dir: /usr/local/ivorysql/ivorysql-3/bin
data_dir: /usr/local/ivorysql/ivorysql-3/data
config_dir: /usr/local/ivorysql/ivorysql-3/data

authentication:

replication:
  username: ivorysql
  password: ivory123
superuser:
  username: ivorysql
  password: ivory123
rewind:
  username: ivorysql
  password: ivory123

pg_hba:

local all all trust
host all all 0.0.0.0/0 trust
host all all ::1/128 trust
local replication all trust
host replication all 0.0.0.0/0 trust
host replication all ::1/128 trust

tags:

noloadbalance: false
clonefrom: false
nosync: false

3.3启动patroni
首先，在第一个节点上启动patroni，patroni将自动初始化并启动数据库：
patroni patroni.yml

在第一个节点启动之后，确认是否已成功作为leader节点运行：
[ivorysql@sophia-pghost5 patroni]$ patronictl -c patroni.yml list

Cluster: ivorysql-cluster (7346459572541124634) +----+-----------+
Member Host Role State TL Lag in MB
ivorysql_01 192.168.31.105 Leader running 1

Member	Host	Role	State	TL	Lag in MB
ivorysql_01	192.168.31.105	Leader	running	1

接下来，我们需要在另外两个节点上分别启动patroni，patroni会自动执行pg_basebackup命令以拷贝数据，并启动备库建立流复制，查看集群状态：
[ivorysql@sophia-pghost5 patroni]$ patronictl -c patroni.yml list

Cluster: ivorysql-cluster (7346459572541124634) ---+----+-----------+
Member Host Role State TL Lag in MB
ivorysql_01 192.168.31.105 Leader running 1
ivorysql_02 192.168.31.106 Replica streaming 1 0
ivorysql_03 192.168.31.107 Replica streaming 1 0

Member	Host	Role	State	TL	Lag in MB
ivorysql_01	192.168.31.105	Leader	running	1
ivorysql_02	192.168.31.106	Replica	streaming	1	0
ivorysql_03	192.168.31.107	Replica	streaming	1	0

安装配置启动vip-manager

4.1下载安装包
wget https://github.com/cybertec-postgresql/vip-manager/releases/download/v2.3.0/vip-manager_2.3.0_Linux_x86_64.tar.gz

4.2解压安装包
将vip-manager的tar压缩包复制到/usr/local下，并进行解压：
[root@sophia-pghost5 local]# tar -zxvf vip-manager_2.3.0_Linux_x86_64.tar.gz
vip-manager_2.3.0_Linux_x86_64/LICENSE
vip-manager_2.3.0_Linux_x86_64/README.md
vip-manager_2.3.0_Linux_x86_64/vip-manager.yml
vip-manager_2.3.0_Linux_x86_64/vip-manager

4.3配置vip-manager.yml
interval: 1000
trigger-key: "/service/ivorysql-cluster/leader"
trigger-value: "ivorysql_01"
ip: 192.168.0.108
netmask: 24
interface: enp0s3
hosting-type: basic
dcs-type: etcd
dcs-endpoints:

http://127.0.0.1:2379,http://192.168.31.101:2379,http://192.168.31.102:2379,http://192.168.31.103:2379

retry-num: 2
retry-after: 250
verbose: false

4.4启动vip-manager
以root用户权限启动vip-manager:
./vip-manager --config vip-manager.yml

查看主节点上VIP的绑定情况：
[root@sophia-pghost5 vip-manager_2.3.0_Linux_x86_64]# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000

link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
   valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
   valid_lft forever preferred_lft forever

2: enp0s3: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000

link/ether 08:00:27:75:18:bd brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.31.105/24 brd 192.168.31.255 scope global enp0s3
   valid_lft forever preferred_lft forever
inet 192.168.31.108/24 scope global enp0s3
   valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::a00:27ff:fe75:18bd/64 scope link
   valid_lft forever preferred_lft forever

验证从其他服务器通过VIP能成功连接数据库：
[root@sophia-pghost6 ~]# psql -h 192.168.31.108 -U ivorysql -d postgres
psql (16.1)
Type "help" for help.

postgres=# select * from pg_is_in_recovery();

pg_is_in_recovery

f
(1 row)

高可用故障场景模拟

将ivorysql_01所在服务器关机来模拟主节点故障，随后，在其他节点上查看集群状态：
[ivorysql@sophia-pghost7 patroni]$ patronictl -c patroni.yml list

Cluster: ivorysql-cluster (7346459572541124634) ---+----+-----------+
Member Host Role State TL Lag in MB
ivorysql_02 192.168.31.106 Leader running 2
ivorysql_03 192.168.31.107 Replica streaming 2 0

Member	Host	Role	State	TL	Lag in MB
ivorysql_02	192.168.31.106	Leader	running	2
ivorysql_03	192.168.31.107	Replica	streaming	2	0

由此可见，ivorysql_02已成功提升为新主库，并且VIP（虚拟IP地址）已经自动漂移到了这个新主库。

将ivorysql_01启动以后，再次启动patroni以查看当前集群状态：
[ivorysql@sophia-pghost7 patroni]$ patronictl -c patroni.yml list

Cluster: ivorysql-cluster (7346459572541124634) ---+----+-----------+
Member Host Role State TL Lag in MB
ivorysql_02 192.168.31.106 Leader running 2
ivor[ivorysql@sophia-pghost7 patroni]$ patronictl -c patroni.yml list
Cluster: ivorysql-cluster (7346459572541124634) ---+----+-----------+
Member Host Role State TL Lag in MB
ivorysql_01 192.168.31.105 Replica streaming 2 0
ivorysql_02 192.168.31.106 Leader running 2
ivorysql_03 192.168.31.107 Replica streaming 2 0
当原主库ivorysql_01恢复正常后，它将以备库的身份跟随新主库进行同步。

基于IvorySQL+Patroni+vip-manager构建高可用集群

pg_is_in_recovery

IvorySQL

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