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    • 配置高可用 PostgreSQL 集群

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    Overview

    本指南介绍如何在 Kubernetes 上配置高可用的 PostgreSQL 集群，使用 Patroni 实现自动故障切换和集群管理，支持同步复制、连接池、监控等功能。

    Prerequisites

    1. 必须已安装 PostgreSQL Operator
    2. 必须配置支持动态供应的存储类
    3. 必须授予创建 CRD 资源的权限
    4. 确保 Kubernetes 集群有足够资源（至少 3 个可用节点）
    5. 必须配置备份存储（S3 或兼容存储）

    Procedure

    CLI
    Web Console

    1. 创建高可用集群

    cat <<EOF | kubectl create -n $NAMESPACE -f -
apiVersion: acid.zalan.do/v1
kind: postgresql
metadata:
  name: pg-ha-cluster
spec:
  teamId: ACID
  enableExporter: true
  enablePgpool2: false
  spiloPrivileged: false
  spiloRunAsGroup: 103
  spiloRunAsUser: 101
  spiloAllowPrivilegeEscalation: false
  enableReadinessProbe: true
  numberOfInstances: 3
  postgresql:
    version: "16"
    parameters:
      shared_buffers: "1GB"
      work_mem: "64MB"
  resources:
    requests:
      cpu: "1"
      memory: 2Gi
    limits:
      cpu: "2"
      memory: 4Gi
  volume:
    size: 50Gi
    storageClass: ssd
    iops: 3000
    throughput: 125
  patroni:
    ttl: 30
    loop_wait: 10
    retry_timeout: 10
    maximum_lag_on_failover: 1048576
    synchronous_mode: true
    synchronous_node_count: 2
    pg_hba:
      - host all all 0.0.0.0/0 md5
  backup:
    schedule: "0 0 * * *"
    retainDay: 7
    storage:
      bucket: "my-backups"
      name: "backup-storage"
      namespace: "default"
EOF

    2. 验证集群状态

    kubectl -n $NAMESPACE get postgresql pg-ha-cluster -o yaml

    示例输出：

    status:
  PostgresClusterStatus: Running
  pods:
  - pg-ha-cluster-0
  - pg-ha-cluster-1
  - pg-ha-cluster-2
  master: pg-ha-cluster-0
  patroniStatus:
    pg-ha-cluster-0:
      role: leader
      state: running
      replication:
        state: streaming
        sync_state: sync
    pg-ha-cluster-1:
      role: replica
      state: running
      replication:
        state: streaming
        sync_state: async

    3. 配置连接池（可选）

    kubectl patch postgresql pg-ha-cluster --type='merge' -p '
spec:
  enableConnectionPooler: true
  connectionPooler:
    numberOfInstances: 2
    mode: "transaction"
    resources:
      requests:
        cpu: "500m"
        memory: "512Mi"
      limits:
        cpu: "1"
        memory: "1Gi"
'

    4. 配置监控（可选）

    kubectl patch postgresql pg-ha-cluster --type='merge' -p '
spec:
  enableExporter: true
  exporter:
    resources:
      requests:
        cpu: "200m"
        memory: "256Mi"
      limits:
        cpu: "500m"
        memory: "512Mi"
'

    Key Parameters

    集群配置

    参数默认值说明
    numberOfInstances3集群节点数量（建议为奇数）
    postgresql.version"16"PostgreSQL 主版本（11 - 已弃用，12、14 或 16）。版本 11 将在未来版本中移除。
    postgresql.parametersPostgreSQL 配置参数
    resources-资源请求和限制
    volume.size-存储卷大小
    volume.storageClass-存储类名称
    volume.iops-IOPS（仅支持 IOPS 的存储类）

    Patroni 配置

    参数默认值说明
    patroni.ttl30主节点租约时间（秒）
    patroni.loop_wait10状态检查间隔（秒）
    patroni.retry_timeout10重试超时时间（秒）
    patroni.maximum_lag_on_failover1048576最大允许复制堆积量（字节）
    patroni.synchronous_modefalse是否启用同步复制
    patroni.synchronous_node_count1同步复制节点数量
    patroni.pg_hba[]自定义 pg_hba 配置

    备份配置

    参数默认值说明
    backup.schedule-备份计划（cron 格式）
    backup.retainDay7备份保留天数
    backup.storage.bucket-备份存储桶名称
    backup.storage.name-存储配置名称
    backup.storage.namespace-存储配置命名空间

    Result Validation

    1. 验证集群状态为 Running
    2. 确认所有 Pod 正常运行
    3. 检查 Patroni 状态： 
      kubectl exec pg-ha-cluster-0 -- patronictl list
    4. 测试故障切换： 
      kubectl delete pod pg-ha-cluster-0
      观察新主节点选举过程
    5. 验证同步复制状态： 
      kubectl exec pg-ha-cluster-0 -- psql -c "SELECT * FROM pg_stat_replication;"

    Best Practices

    1. 生产环境建议使用带有合适 IOPS 配置的 SSD 存储
    2. 资源限制配置预留 20-30% 余量
    3. 定期测试故障切换和恢复流程
    4. 配置监控告警，关注：
      • 主从堆积量
      • 连接数
      • 磁盘使用率
      • CPU/内存使用率
    5. 启用定时备份并测试恢复流程
    6. 使用同步复制时，配置至少 2 个同步副本
    7. 定期进行性能调优和参数优化

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