PostgreSQL 将一个PostgreSQL服务器扩展到多个服务器

在本文中，我们将介绍如何将一个PostgreSQL服务器扩展到多个服务器，以实现更好的可伸缩性和性能。我们将介绍要使用的不同扩展方法，并提供示例说明。

1. 数据复制

数据复制是将一个PostgreSQL服务器复制到多个服务器的常用方法之一。复制可以通过不同的方法来实现，包括基于流式复制、逻辑复制和物理复制等。

基于流式复制

基于流式复制是最常见的复制方法之一，它通过实时复制数据更改来将一个主服务器的数据复制到一个或多个从服务器。这可以帮助增加读取数据的能力和冗余性。

在流式复制中，有一个主服务器和一个或多个从服务器。主服务器负责接收所有写入请求，并将数据更改发送到从服务器。从服务器只能读取数据，并且无法进行写入操作。

要设置基于流式复制的PostgreSQL服务器，需要在主服务器和从服务器的配置文件中进行一些修改。首先，在主服务器的配置文件中，需要将以下参数设置为指定的值：

max_wal_senders = 10
wal_level = replica

接下来，在从服务器的配置文件中，需要设置以下参数：

hot_standby = on

完成以上配置后，重新启动主服务器和从服务器，它们将开始进行数据复制。

逻辑复制

逻辑复制是另一种常见的数据复制方法，它通过将逻辑数据更改发送给一个或多个订阅者来复制数据。与基于流式复制不同，逻辑复制可以在更高级别上复制数据，并且可以选择性地复制特定的表或数据。

逻辑复制需要在主服务器和订阅者之间进行一些配置。首先，在主服务器上，需要创建一个发布者并定义要复制的表或数据。然后，在订阅者上，需要创建一个订阅者来接收来自发布者的数据。

以下是设置逻辑复制的示例：

在主服务器上，创建一个发布者：

CREATE PUBLICATION mypublication FOR ALL TABLES;

在订阅者上，创建一个订阅者：

CREATE SUBSCRIPTION mysubscription CONNECTION 'dbname=mydb host=masterdb' PUBLICATION mypublication;

逻辑复制将在订阅者上创建镜像表，并将主服务器的数据更改应用到这些表中。

物理复制

物理复制是将整个数据库复制到另一个服务器的一种方法。它可以通过复制数据文件和事务日志文件来实现。物理复制可以提供最高级别的冗余性，但也需要更多的存储空间和网络带宽。

物理复制的设置与基于流式复制类似，需要在主服务器和从服务器的配置文件中进行一些修改。在主服务器的配置文件中，需要将以下参数设置为指定的值：

archive_mode = on

在从服务器的配置文件中，需要设置以下参数：

restore_command = 'cp /var/lib/pgsql/archive/%f "%p"'
archive_cleanup_command = 'pg_archivecleanup /var/lib/pgsql/archive/ %r'

完成以上配置后，重新启动主服务器和从服务器，它们将开始进行物理复制。

2. 分区和分表

分区和分表是另一种常用的扩展方法，它们可以通过将单个表拆分为多个较小的表来提高查询性能。

分区

分区是将一个较大的表拆分为多个小表的过程。每个分区包含表的子集，并根据一定的规则进行分割，例如按日期、范围或哈希分割等。

以下是创建分区表的示例：

CREATE TABLE mytable (
    id INT,
    name VARCHAR,
    created_at DATE
)
PARTITION BY RANGE (created_at);

在创建分区表后，可以使用不同的命令将数据插入到不同的分区中：

INSERT INTO mytable PARTITION FOR (VALUES ('2022-01-01')) VALUES (1, 'John');

分区可以帮助减少查询的数据量，并提高查询性能。

分表

分表是将一个表拆分为多个独立的表，每个表包含表的子集。与分区不同，分表是将表按照某种规则进行拆分，并分散存储在不同的物理位置。

以下是创建分表的示例：

CREATE TABLE mytable_1 (
    id INT,
    name VARCHAR
);

CREATE TABLE mytable_2 (
    id INT,
    name VARCHAR
);

INSERT INTO mytable_1 VALUES (1, 'John');
INSERT INTO mytable_2 VALUES (2, 'Jane');

在查询时，需要通过联合查询将这些分表合并在一起。

分表可以提高查询性能，并允许在多个服务器上扩展数据存储。

3. 数据库分片

数据库分片是将一个数据库拆分为多个较小的数据库的过程。每个数据库只包含数据的子集，并且可以存储在不同的服务器上。

数据库分片可以按照不同的方式进行，包括按哈希分片、按范围分片和按用户分片等。

以下是按哈希分片的示例：

假设有三个服务器，每个服务器上都有一个数据库shard1、shard2和shard3。每个数据库存储一部分数据，并使用哈希函数将数据放入相应的数据库中。

当将数据插入到数据库中时，可以使用哈希函数来确定数据应该放入哪个数据库：

INSERT INTO mytable VALUES (1, 'John') WHERE MOD(id, 3) = 0; -- 放入shard1
INSERT INTO mytable VALUES (2, 'Jane') WHERE MOD(id, 3) = 1; -- 放入shard2
INSERT INTO mytable VALUES (3, 'Jim') WHERE MOD(id, 3) = 2; -- 放入shard3

数据库分片可以提供更高级别的可伸缩性，并允许在多个服务器上分布数据。