PostgreSQL 고가용성

0. 들어가며

데이터베이스 시스템이 장애 없이 잘 사용되고 있다는 지표를 고가용성 High Availability 이라는 용어로 설명 합니다. 예를 들어서 고가용성 99.999 % 라는 말은 1년 가운데, 99.999 %는 서비스 장애가 없음을 말합니다. (1년에 약 5분정도 됩니다.)

이 글은 이 부분에 대한 이야기입니다.

어떻게 하면 데이터베이스 서비스가 1년을 운영하면서 5분 미만의 장애 시간을 유지 할 수 있는지에 대한 답은 의외로 데이터베이스 밖의 문제를 함께 고민해야 합니다.

전력, 네트워크, 하드웨어, OS 등 이 부분의 문제가 모두 위에서 말한 고가용성에 대한 설계가 충실하지 않다면, 데이터베이스의 고가용성 또한 의미가 없겠죠.

그래서, 고가용성은 데이터베이스 관리자에게는 다소 무리가 있는 부분입니다. PostgreSQL 공식 설명서에서도 이 부분을 이미 잘 알고 있기에, 앞에서 이야기 한 데이터베이스 범위를 벗어나는 부분에 대한 고가용성을 잠깐 언급할 뿐, 대부분의 이야기를 데이터베이스 스트리밍 복제에 촛점을 맞춥니다.

1. OS 기반 고가용성

클라우드 기반으로 인프라 시스템들이 옮겨가면서 OS 입장에서 고가용성은 하이퍼바이저가 알아서 잘 합니다. 데이터베이스 관리자 입장에서는 그저 하이퍼바이저가 데이터베이스 서버가 운영될 OS가 OS 장애로 멈추면 똑 같은 OS가 어떻게든 다시 그 역할을 수 있는지만 확인하면 될 것입니다. (더 나아가 이제는 응용프로그램(데이터베이스 서버 프로그램) 컨테이너 기반으로 OS 부분도 전혀 고려하지도 않는 추세로 흘러가기는 합니다.)

하지만, 그래도 아직까지는 그래도 OS 클러스터링이라는 개념은 클라우드 환경이 아닌 곳에서는 유효합니다. 각 OS 종류 별로 수 많은 OS 클러스터를 구현 하는 시스템 소프트웨어들이 있습니다.

1.1. 공유디스크

1.2. Heartbeat 네트워크

1.3. 리눅스 기반 OS 클러스터 소프트웨어

1.4. PostgreSQL 리스소 관리

$ cat check_pg.py
#!/usr/bin/env python

import os,sys,select,time
import psycopg2

def wait(conn):
    timeout_sec = 5;
    starttime = time.time();
    while 1:
        if (time.time() - starttime) > timeout_sec:
            raise psycopg2.OperationalError("Select Timout");
        state = conn.poll()
        if state == psycopg2.extensions.POLL_OK:
            break
        elif state == psycopg2.extensions.POLL_READ:
            select.select([conn.fileno()], [], [], timeout_sec)
        elif state == psycopg2.extensions.POLL_WRITE:
            select.select([], [conn.fileno()], [], timeout_sec)
        else:
            raise psycopg2.OperationalError("bad state from poll: %s" % state)


try:
    conn = psycopg2.connect(dbname='test', async=1)
    wait(conn);
    cur = conn.cursor()
    cur.execute("select relname from pg_class where relname = 'pg_class'")
    wait(conn);
    res = cur.fetchone()
    cur.close()
    conn.close()
except psycopg2.OperationalError:
    sys.exit(1)

CREATE ROLE forrepl LOGIN REPLICATION;

# forrepl 사용자는 데이터베이스 접속을 막음
local   all             forrepl                                reject
host    all             forrepl        0.0.0.0/0               reject
# localhost 복제 테스트용
local   replication     forrepl                                trust
#운영서버 IP
host    replication     forrepl         192.168.0.10/32        trust
#대기서버 IP
host    replication     forrepl         192.168.0.11/32        trust

listen_address = '*'
wal_level = 'hot_standby'
max_wal_senders = 3
wal_keep_segments = 64
hot_standby = on

SELECT * FROM pg_create_physical_replication_slot('ha_slot');

$ mkdir -m 700 /data/mydb
$ cd /data/mydb
$ pg_basebackup -h 192.168.0.10 -U forrepl -D . -R

recovery_target_timeline = 'latest'
# 버전이 9.3 이하라면 다음 줄은 주석처리하세요
primary_slot_name = 'ha_slot'

3. 미들웨어 기반 고가용성

3.1. pgpool

load_balance_mode = off
master_slave_sub_mode = 'stream'
failover_command = 'ssh postgres@%H "pg_ctl -D %R promote"'

pgpool -D -n