Budování clusteru PostgreSQL s vysokou dostupností pomocí Patroni, etcd, HAProxy

Jak se stalo, že jsem v době zadání úkolu neměl dostatek zkušeností na to, abych toto řešení vytvořil a spustil sám. Tak jsem začal googlit.

Netuším, v čem je zakopaný pes, ale už po několikáté se setkávám s tím, že i když dělám všechno krok za krokem, jak je v tutoriálu, a připravím si stejné prostředí jako autor, stejně nic nefunguje. Nemám ponětí, co je zde špatně, ale když jsem se s tím opět setkal, rozhodl jsem se, že napíšu svůj tutoriál, když se mi to podaří. Ten, který určitě bude fungovat.

Průvodci na internetu

Jak se stalo, že internet netrpí nedostatkem různých průvodců, tutoriálů, krok za krokem a podobných věcí. K mému údivu mi byl zadán úkol vyvinout řešení pro pohodlnou organizaci a budování redundantního clusteru PostgreSQL, jehož hlavními požadavky byla streamová replikace z Master serveru na všechny repliky a automatické nasazení zálohy při havárii Master serveru.

V této fázi byl určen technologický stack:

  • PostgreSQL jako DBMS
  • Patroni jako řešení pro klasterizaci
  • etcd jako distribuované úložiště pro Patroni
  • HAproxy pro vytvoření jednotného vstupního bodu pro aplikace, které využívají databázi

Instalace

Představujeme Vám - budování PostgreSQL clusteru vysoké dostupnosti s využitím Patroni, etcd a HAProxy.

Všechny operace probíhaly na virtuálních strojích s nainstalovaným operačním systémem Debian 10.

etcd

Nedoporučuji instalovat etcd na stejné stroje, kde budou patroni a postgresql, protože pro etcd je velmi důležitá zátěž na disky. Ale pro účely výuky uděláme právě to.
Nainstalujeme etcd.

#!/bin/bash
apt-get update
apt-get install etcd

Přidejte obsah do souboru /etc/default/etcd

[member]

ETCD_NAME=datanode1 # hostname vašeho stroje
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"

VŠECHNY IP ADRESY MUSÍ BÝT PLATNÉ. LISTER PEER, CLIENT atd. BY MĚLO BÝT NASTAVENO NA IP ADRESU HOSTITELE

ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http://192.168.0.143:2380" # adresa vašeho stroje
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://192.168.0.143:2379,http://127.0.0.1:2379" # adresa vašeho stroje

[cluster]

ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://192.168.0.143:2380" # adresa vašeho stroje
ETCD_INITIAL_CLUSTER="datanode1=http://192.168.0.143:2380,datanode2=http://192.168.0.144:2380,datanode3=http://192.168.0.145:2380" # adresy všech strojů v clusteru etcd
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster-1"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://192.168.0.143:2379" # adresa vašeho stroje

Proveďte příkaz

systemctl restart etcd

PostgreSQL 9.6 + patroni

První věc, kterou je třeba udělat, je nainstalovat tři virtuální stroje pro instalaci potřebného softwaru. Po instalaci strojů, pokud následujete můj tutoriál, můžete spustit tento jednoduchý skript, který (skoro) udělá všechno za vás. Spouští se jako root.

Všimněte si, že skript používá verzi PostgreSQL 9.6, což je způsobeno vnitřními požadavky naší společnosti. Řešení nebylo testováno na jiných verzích PostgreSQL.

#!/bin/bash
apt-get install gnupg -y
echo "deb http://apt.postgresql.org/pub/repos/apt/ buster-pgdg main" >> /etc/apt/sources.list
wget --quiet -O - https://www.postgresql.org/media/keys/ACCC4CF8.asc | apt-key add -
apt-get update
apt-get install postgresql-9.6 python3-pip python3-dev libpq-dev -y
systemctl stop postgresql
pip3 install --upgrade pip
pip install psycopg2
pip install patroni[etcd]
echo "
[Unit]
Description=Runners to orchestrate a high-availability PostgreSQL
After=syslog.target network.target

[Service]
Type=simple

User=postgres
Group=postgres

ExecStart=/usr/local/bin/patroni /etc/patroni.yml

KillMode=process

TimeoutSec=30

Restart=no

[Install]
WantedBy=multi-user.targ
" > /etc/systemd/system/patroni.service
mkdir -p /data/patroni
chown postgres:postgres /data/patroni
chmod 700 /data/patroniпо
touch /etc/patroni.yml

Dále do právě vytvořeného souboru /etc/patroni.yml musíte vložit následující obsah, pochopitelně změnit IP adresy na všechny místa, která používáte vy.
Všimněte si komentářů v tomto yaml. Změňte adresy na své, na každém stroji clusteru.

/etc/patroni.yml

rozsah: pgsql # musí být shodné na všech uzlech
namespace: \/cluster\/ # musí být shodné na všech uzlech
name: postgres1 # musí být různé na všech uzlech

restapi:
    listen: 192.168.0.143:8008 # adresa uzlu, na kterém se nachází tento soubor
    connect_address: 192.168.0.143:8008 # adresa uzlu, na kterém se nachází tento soubor

etcd:
    hosts: 192.168.0.143:2379,192.168.0.144:2379,192.168.0.145:2379 # zde vyjmenujte všechny své uzly, pokud instalujete etcd také na ně

# tato část (bootstrap) bude zapsána do Etcd:\/<namespace>\/<scope>\/config po inicializaci nového clusteru
# a všichni ostatní členové clusteru to použijí jako `globální konfiguraci`
bootstrap:
    dcs:
        ttl: 100
        loop_wait: 10
        retry_timeout: 10
        maximum_lag_on_failover: 1048576
        postgresql:
            use_pg_rewind: true
            use_slots: true
            parameters:
                    wal_level: replica
                    hot_standby: "on"
                    wal_keep_segments: 5120
                    max_wal_senders: 5
                    max_replication_slots: 5
                    checkpoint_timeout: 30

    initdb:
    - encoding: UTF8
    - data-checksums
    - locale: en_US.UTF8
    # init pg_hba.conf musí obsahovat adresy VŠECH strojů používaných v clusteru
    pg_hba:
    - host replication postgres ::1\/128 md5
    - host replication postgres 127.0.0.1\/8 md5
    - host replication postgres 192.168.0.143\/24 md5
    - host replication postgres 192.168.0.144\/24 md5
    - host replication postgres 192.168.0.145\/24 md5
    - host all all 0.0.0.0\/0 md5

    users:
        admin:
            password: admin
            options:
                - createrole
                - createdb

postgresql:
    listen: 192.168.0.143:5432 # adresa uzlu, na kterém se nachází tento soubor
    connect_address: 192.168.0.143:5432 # adresa uzlu, na kterém se nachází tento soubor
    data_dir: \/data\/patroni # tento adresář vytvoří skript, který byl popsán výše, a nastaví potřebná práva
    bin_dir:  \/usr\/lib\/postgresql\/9.6\/bin # uveďte cestu do vaší adresáře s postgresql
    pgpass: \/tmp\/pgpass
    authentication:
        replication:
            username: postgres
            password: postgres
        superuser:
            username: postgres
            password: postgres
    create_replica_methods:
        basebackup:
            checkpoint: 'fast'
    parameters:
        unix_socket_directories: '.'

tags:
    nofailover: false
    noloadbalance: false
    clonefrom: false
    nosync: false

Skript je nutné spustit na všech třech strojích clusteru, stejným způsobem je třeba umístit uvedenou konfiguraci do souboru \/etc\/patroni.yml na všech strojích.

Až vykonáte tyto operace na všech strojích clusteru, proveďte následující příkaz na kterémkoli z nich

systemctl start patroni
systemctl start postgresql

Počkejte přibližně 30 sekund, poté proveďte tento příkaz na ostatních strojích clusteru.

HAproxy

Používáme skvělý HAproxy pro poskytování jednotného vstupu. Master-server bude vždy dostupný na adrese stroje, na kterém je nasazen HAproxy.

Aby se stroj s HAproxy nestal jediným bodem selhání, spustíme ho v kontejneru Docker, který později můžeme nasadit do K8’s clusteru a učinit naši vysoce dostupnou infrastrukturu ještě spolehlivější.

Vytvořte adresář, kde budete moci uchovávat dva soubory — Dockerfile a haproxy.cfg. Přejděte do něj.

Dockerfile

FROM ubuntu:latest

RUN apt-get update 
    && apt-get install -y haproxy rsyslog 
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

RUN mkdir /run/haproxy

COPY haproxy.cfg /etc/haproxy/haproxy.cfg

CMD haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg && tail -F /var/log/haproxy.log

Buďte opatrní, v posledních třech řádcích souboru haproxy.cfg by měly být uvedeny adresy vašich strojů. HAproxy se bude obracet na Patroni, v HTTP hlavičkách master server vždy vrátí 200, a replica — 503.

haproxy.cfg

global
    maxconn 100

defaults
    log global
    mode tcp
    retries 2
    timeout client 30m
    timeout connect 4s
    timeout server 30m
    timeout check 5s

listen stats
    mode http
    bind *:7000
    stats enable
    stats uri /

listen postgres
    bind *:5000
    option httpchk
    http-check expect status 200
    default-server inter 3s fall 3 rise 2 on-marked-down shutdown-sessions
    server postgresql1 192.168.0.143:5432 maxconn 100 check port 8008
    server postgresql2 192.168.0.144:5432 maxconn 100 check port 8008
    server postgresql3 192.168.0.145:5432 maxconn 100 check port 8008

Nacházející se ve vizitce, kde se nacházejí naše dva soubory, spusťte postupně příkazy pro zabalování kontejneru a jeho spuštění s komplexními porty:

docker build -t my-haproxy .
docker run -d -p5000:5000 -p7000:7000 my-haproxy 

Nyní, když v prohlížeči otevřete adresu vašeho stroje s HAproxy a zadáte port 7000, uvidíte statistiku svého clusteru.

V UP stavu bude server, který je master, a repliky budou v DOWN stavu. To je normální, ve skutečnosti fungují, ale zobrazují se takto, protože vracejí 503 na požadavky od HAproxy. To nám umožňuje vždy přesně vědět, který ze tří serverů je v tuto chvíli master.

Závěr

Jste úžasní! Jen za 30 minut jste rozvinuli skvělý vysoce dostupný a výkonově optimalizovaný databázový cluster s proudovou replikací a automatickým zaváděním záloh. Pokud plánujete toto řešení využít, podívejte se na oficiální dokumentaci Patroni, a zejména na její část týkající se nástroje patronictl, který poskytuje pohodlný přístup k správě vašeho clusteru.

Gratulujeme!

Zdroj: habr.com

Koupit spolehlivý hosting pro webové stránky s ochranou proti DDoS, VPS VDS servery 🔥 Koupit spolehlivý hosting pro webové stránky s ochranou proti DDoS, VPS VDS servery | ProHoster