内容简要：
一、PostgreSQL高可用
二、PostgreSQL流复制
三、PostgreSQL逻辑复制
四、PostgreSQL高可用集群
一、PostgreSQL高可用
（一）PostgreSQL高可用的种类
l 常用的高可用架构及基本原理包括：
1）共享存储；
2）流复制；
3）逻辑复制；
1. 共享存储：
共享存储是所用的存储空间相同，但实例运行放在不同的节点上。
示意图如下：
当在正常工作状态，主节点在计算机上启动，但是计算机里文件系统是接在SAN存储上，SAN存储同时也可以连接到备用节点，正常情况下主节点对共享存储进行读写，对外提供业务和服务。
如上图所示，当主节点故障时，会由备用节点接管数据库，重新启动实例做回滚。这种架构底层用到专门的存储叫SAN，它的好处是数据放在共享存储上，当主节点坏掉,从节点启动后会沿着主节点坏掉的时间点进行回滚，回滚到最后一次切换，经过Commit和Rollback，最后把数据库打开对外提供服务，不会丢数据。
这对数据可靠性要求较高的行业，是比较好的方案。
2.流复制
在Oracle里面，可以用对等的DataGate概念对应PostgreSQL的流复制。根据数据流，每一个数据流Commit的时候会复制下去。
流复制分为：同步流复制和异步流复制。
根据用户不同的配置情况，在流复制里面可以搭建很多节。主节点上面，对外正常提供读写服务，然后通过流复制，可以挂一个或者多个从节点。在从节点上面，可以根据业务场景的需要，对高可用的需要或者负载均衡的需要，搭建一个或者多个二级从节点，根据业务需求，第二级从节点上再往后可以搭建第三、第四、第五等多级从节点。
流复制特点总结：
• 主节点可以有多个从节点；
• 从节点上还可以挂载从节点；
• 从节点个数没有明确限制，层级无限制；
• 主从间可以同步复制、可以一步复制，也可以同步一步混合复制。
3.逻辑复制
逻辑复制是数据库内部数据块的具体操作，比如Insert、Delete操作解析出来，经过发布节点Sender进程向外发布之后，然后订阅节点对订阅 Publisher定义的指定名字进行搜索表的操作。
逻辑复制特点总结：
• 所有节点都是对等关系，都可读写；
• 所有节点可以是发布节点，订阅节点，也可以同时是发布节点和订阅节点。
逻辑复制和流复制之间的差别是：
• 流复制里只有一个主节点，可以挂很多从节点。逻辑复制里所有的节点都是对等的主节点，都可以提供对外读写操作。
• 逻辑复制实际是从逻辑上把 SQL解析出来，到其他订阅节点进行重放，相当于SQL的重新回放。流复制发布的数据是更改的数据块。
二、PostgreSQL流复制
PostgreSQL数据库流复制基本原理
如上图所示，从写程序流程来看基本原理，首先启动Postmaster进程，系统正常运行，如果客户端(WalReciver)进行流复制，启动之后客户端会连到Master，Master收到流复制信号会Fork一个指定层，指定层启动WalSender，后面是相应的流程，根据系统ID或用户网段在相应时间内完成。
计算要从什么时间点取什么数据呢？
系统在有SendTimeLineHistory的情况下会选择优先使用，否则会去做一些其他操作。通过CreateReplicationSlot开始找复制的时间点拷贝数据，SendPhysicak收到私人信息后会进行写操作，整个流程形成一个大循环。
数据库的Commit操作之后，Execute执行器将要改的脏数据写到WAL中,通过Sender发送到从数据库，从数据库这端对应的Receiver写到WAL日志里面，WAL再到数据库文件Date File Heaps，写到数据库之后，外面的查询执行器就可以进行取数据，以上就是流复制的大致流程。
上方为流复制环境搭建实现过程，用 pg_basebackup命令搭建，用 help关键的参数，这里“-d”是拷贝过来的数据库要放在哪个目录，“-f”是用什么样子的格式拷过来，“p|t”t是纯文本，p是裸数据,“-r”是以什么样子的速率来拷，可以限制它的速度等等。
下面举一个简单的例子:
首先定义到“data/appdb”目录，用basebackup命令，从主节点“192.168.56.3”通过Replicator用户，把“d”指定到这里，“-R -Fp -Xs –P”，“-R”命令会创建一个从节点，同时自动创建Replicator文件。
如果是设置同步复制，通过synchronous_standby_names控制同步复制。例如部署一套系统在两个数据中心里面，这两个数据中心通过FIRST 2 (application1,application2,application3)的方式Commit成功了,认为整个系统成功。
l Synchronous_satandby_names=FIRST 2(application1, application2, application3)
Application1与Application2在同一个数据中心，因此主节点Commit的时候要保证Application1与Application2两个节点同时成功。
FIRST 2是定义三个Application，定义前面两个成功则认为提交成功。用特性限制服务器可以限制整个架构，例如同城用一个Commit或者异地用一个Commit，可根据实际情况进行定义。
l Synchronous_satandby_names=ANY 2(application1, application2, application3)
一个数据库三个 Slave，只需要Application1/2/3其中任意两个Commit成功即可。
l Synchronous_commit=off
同步复制有几个点来控制具体行为，这些行为会决定Commit本身的性能与可靠性等。如下图所示：
首先在主节点上面Commit，Executer直接写内存，相当于从WAL buffer里去写WAL文件，这个过程只确认WAL buffer里面的东西是否写到文件系统中，这个时候相当于关闭本地写WAL文件的过程，具有一定风险，但是Commit返回会非常快。
l Synchronous_commit=local
synchronous_commit=local表示Commit的时候将数据写到本地的WAL文件里，数据库是写到本地提交。虽然是同步，但Local的可靠性比 Off要高一点，能保证主节点上面数据写入到日志。
l Synchronous_commit=on(default)
还有一个选项synchronous_commit=on(default)，On表示Commit完成。Commit之后写到WAL文件中，然后通过 WAL Sender发送出去，从端接收数据，同时将数据写到从端的WAL filed中，这个是默认的级别，相当于本地的WAL与从端的WAL里都有这个数据,数据就是安全的。
l Synchronous_commit=remote_write
Sender发送数据，Reserve收到后向文件系统中写数据，把数据提交给文件系统的缓存，不会把数据从缓存中刷到磁盘内。相当于对端那个服务器，这个返回非常快，因为当数据Flash到WAL文件时它已经返回,但只能保证本地这一份数据的可靠性，无法保证远端那一份数据的可靠性，有可能会导致数据丢失。
如果遇到一些极端情况，例如Commit恰好在中间某处，Reserve往下写但还没有写到WAL文件之前，如果这个时候阻断断电，从端没有把数据切换，将数据库切换成组，就可能会存在一定的问题。
l synchronous_commit = remote_apply
数据写到WAL文件中，从端数据库把数据Apply到远端的数据库了，此时两端数据库里面的内容完全一致。如下图所示：
Remote_play是复制性能最低的一种，一旦数据Remote_play到远端的数据库之后，主端有什么数据，从端就一定能看见什么样的数据。
但是在Synchronous_commit=on(default)默认的情况下，数据则不一定相同。因为主端写的压力很大，只会将从端写到WAL中。由于是先改的脏数据再去改数据，因此主端可以查，但在从端因为做 Replay的时候速度是串行的，Replay的性能不一定能跟上，因此这个时候到从端去查数据不一定能够查到，但这并不意味着数据丢失，而是因为数据仍在WAL中，还没恢复到数据库里。
三、PostgreSQL逻辑复制
1.逻辑复制的工作原理
逻辑复制有个概念是发布者和订阅者，主端如果要通过逻辑复制，首先要进行定义，配置文件里面有一个日志级别，要把它设置为Logical之后的话就可以去定义Publisher，传输通道是用Sender or Reserve机制。
2.逻辑复制搭建
首先在发布端确保Level（此处指Logical），确保逻辑复制可以正常进行。通过PG_hba设置用户所需要的权限，设置完成之后可以到数据库中去定义Publication。例如定Publication的名字为“insert _only”，然后FOR TABLE叫“mydata”，table给它定义一个权限WITH (publish = 'insert');，此时，这张表只会去做发布Insert、Update、Delete这样的操作，不会往外发送，用户可以通过Publish关键字里面定义多个行为。
当命令执行完之后，Population也完成，接着设置订阅端，通过CREATE SUBSCRIPTION mysub，同样要跟连接串定义，例如是主机、端口、用户、数据库等，有了连接串之后，Publication用定义对应的名字，这样在主端做什么事情，从端马上可以得到反馈。
四、PostgreSQL ECOX高可用集群
ECOX是一个专门为PostgreSQL流复制设计的高可用集群。
如上图所示，ECOX有一个仲裁集群，它避免单点故障导致误判。一个仲裁集群可以管N个PG集群，在PG集群内部的主从是自动切换的。
上图为ECOX的基本原理例子，有0、1、2三个节点，可以看到节点的IP与端口是否在线，Master、Commaster与Last Master的详情。
这个系统目前支持PostgreSQL，Hunghu DB以及KingBase新版本。
我们也将ECOX做到自己的数据云平台“鸿鹄彩云”中，支持PostgreSQL、Greenplum，给业务带来了很大的帮助。
