Кейсы использования логической репликации для восстановления данных в PostgreSQL 10

В Avito объявления хранятся в базах данных PostgreSQL. При этом уже на протяжении многих лет активно применяется логическая репликация. С помощью неё успешно решаются вопросы роста объема данных и количества запросов к ним, масштабирования и распределения нагрузки, доставки данных в DWH и поисковые подсистемы, межбазные и межсервисные синхронизации данных и пр.

Но ничего не бывает "бесплатно" - на выходе мы имеем сложную распределенную систему. Отказы оборудования - это норма, к ним нужно быть готовым. Можно найти много примеров конфигурации логической репликации и success stories ее использования, при этом практических примеров по восстановлению после аварий почти нет, не говоря уже про готовые инструменты. За годы эксплуатации репликации PgQ мы наработали обширный опыт, многое переосмыслили, реализовали собственные надстройки и расширения для восстановления и согласования данных после аварий в распределенных системах обработки данных.

В докладе мы покажем, как наш опыт можно переложить на новую подсистему логической репликации в 10-ке. В текущей реализации это нетривиальные решения – остается ряд вопросов для комьюнити, сводящихся к реализации простых механизмов восстановления - таких же простых как и настройка репликации в 10-ке.

Подключаемые хранилища

Тема подключаемых хранилищ для PostgreSQL стала уже притчей во языцех. Период споров о том, нужны ли подключаемые хранилища, или нет закончился. Позиции скептиков, говорящих, что подключаемые хранилища не нужны, поскольку являются источником неконсистентного поведения СУБД, заметно ослабли после критики реализации MVCC в PostgreSQL со стороны Uber'а. Стало понятно, что подключаемые хранилища нужны как-минимум для альтернативной реализации MVCC через undo-лог, и это стало одним из ориентиров для проектирования интерфейса.

На текущий момент работа над подключаемыми хранилищами перешла в практическую плоскость: ведётся тред, в котором несколько человек разрабатывают набор патчей, и ещё больше делают ревью.

В данном докладе будут рассмотрены следующие вопросы:

• обзор получившегося интерфейса для подключаемых хранилищ;
• изменения в ядре PostgreSQL, которые потребовались для реализации данного интерфейса;
• текущие и потенциальные применения данного интерфейса, включая heap с undo-логом и in-memory OLTP движок;
• текущее состояние патчей и перспектива их принятия в ядро;
• дальнейшее развитие интерфейса с целю расширения возможностей подключаемых хранилищ (columnar, index-organized, LSM и т.д.).

Мастер-класс: Управление высокодоступными PostgreSQL кластерами с помощью Patroni

Patroni - это Python-приложение для создания высокодоступных PostgreSQL кластеров на основе потоковой репликации. Оно используется такими компаниями как Red Hat, IBM Compose, Zalando и многими другими. С его помощью можно преобразовать систему из ведущего и ведомых узлов (primary - replica) в высокодоступный кластер с поддержкой автоматического контролируемого (switchover) и аварийного (failover) переключения. Patroni позволяет легко добавлять новые реплики в существующий кластер, поддерживает динамическое изменение конфигурации PostgreSQL одновременно на всех узлах кластера и множество других возможностей, таких как синхронная репликация, настраиваемые действия при переключении узлов, REST API, возможность запуска пользовательских команд для создания реплики вместо pg_basebackup, взаимодействие с Kubernetes и т.д.

Слушатели мастер-класса подробно узнают, как работает Patroni, получат практические навыки настройки высокодоступных кластеров на его основе, познакомятся с различными дополнительными возможностями и поучаствуют в диагностике проблем. Будут рассмотрены следующие темы:

• область применения: какие задачи HA успешно решаются Patroni
• обзор архитектуры
• создание тестового кластера
• утилита patronictl
• изменение конфигурации PostgreSQL для кластера, управляемого Patroni
• мониторинг с помощью API
• подходы к переключению клиентов
• дополнительные возможности: ручное переключение, перезагрузка по расписанию, режим паузы
• настройка синхронной репликации
• расширяемость и универсальность
• частые ошибки и их диагностика

Для полного участия в мастер-классе вам понадобится ноутбук с установленным git, vagrant и virtual box.

Vagrant можно загрузить со страницы https://www.vagrantup.com или установить с помощью пакетов в вашем дистрибутиве. Virtualbox: https://www.vagrantup.com

После установки Vagrant и Virtualbox нужно выполнить:

$ git clone https://github.com/alexeyklyukin/patroni-training
$ cd patroni-training
$ vagrant up

После того, как patroni box поднимется и установит необходимые пакеты к нему можно подключиться с помощью vagrant ssh.

Встроенное партицирование в постгресе и сторонние решения

В 10-й версии постгреса появилось встроенное партицирование таблиц. Однако ставить точку на развитии этого функционала, начало работы над которым ведётся с августа 2015 года, пока рано. В новом 11-ом релизе ведутся несколько параллельных работ по преодолению ограничений встроенного партицирования (update ключа партицирования, вставка в foreign партиции, локальные и глобальные индексы) и внедрение оптимизаций (runtime partition pruning, parallel append нода и partition-wise aggregation/grouping), которые восполнят многолетний пробел в этой области.

Помимо этого получили развитие сторонние решения для партицирования таблиц - pg_pathman и timescaledb, каждый из которых предоставляет свои дополнительные возможности, отсутствующие в ваниле.

В своём доклады мы постараемся рассказать про возможности каждого из решений, обрисовать нишу, сделав упор на разрабатываемые фичи в ванильном постгресе.