面试题：PostgreSQL物理备份与逻辑备份结合在高可用架构中的应用

Question

在一个高可用的PostgreSQL架构中，如何合理地结合物理备份和逻辑备份来确保数据的安全性、一致性以及灾难恢复能力？请详细说明备份策略、恢复流程以及可能涉及到的技术要点。

Answer 1

备份策略

1. 物理备份
   • 定期全量物理备份：使用pg_basebackup工具进行全量物理备份。例如，在业务低峰期（如凌晨2 - 4点）执行pg_basebackup -h primary_host -U backup_user -D /backup_path -Ft -P命令。 -Ft参数表示以tar格式输出， -P参数显示备份进度。这样可以获取数据库某一时刻的完整物理文件状态，包括数据文件、日志文件等，确保数据的完整性。
   • 持续的日志归档：开启PostgreSQL的日志归档模式。在postgresql.conf文件中设置wal_level = replica，archive_mode = on，archive_command = 'cp %p /archive_path/%f'。这样，主库产生的WAL（Write - Ahead Log）日志会被持续归档到指定路径，为基于时间点恢复（Point - in - Time Recovery, PITR）提供基础。
2. 逻辑备份
   • 定期逻辑全量备份：使用pg_dump工具进行全量逻辑备份。例如，执行pg_dump -h primary_host -U backup_user -Fc -f /backup_path/full_backup.dump database_name， -Fc参数表示以自定义格式输出，这种格式可以加快恢复速度。逻辑全量备份可以用于重建数据库结构和数据，适合在不同版本或不同操作系统间迁移数据。
   • 增量逻辑备份：可以基于触发器和应用层日志来实现逻辑增量备份。例如，在应用中记录数据的变更，然后在备份时只备份这些变更的数据。也可以使用第三方工具如pg_rman来实现基于WAL日志的逻辑增量备份。

恢复流程

1. 基于物理备份恢复
   • 全量恢复：如果是灾难性故障，需要从全量物理备份恢复。首先停止PostgreSQL服务，将备份文件解压到数据目录（如tar -xf full_backup.tar -C /data_path），然后修改recovery.conf（或postgresql.auto.conf）文件，配置恢复源为归档日志路径，启动PostgreSQL服务，数据库会从备份点开始重放归档日志，恢复到故障前的状态。
   • 基于时间点恢复（PITR）：对于误操作等场景，可利用全量物理备份和归档日志进行PITR。先从全量物理备份恢复，然后在recovery.conf文件中设置recovery_target_time = 'YYYY - MM - DD HH:MM:SS'指定恢复到的时间点，启动服务后数据库会重放日志直到指定时间点。
2. 基于逻辑备份恢复
   • 全量逻辑恢复：使用pg_restore工具恢复全量逻辑备份。例如，pg_restore -h target_host -U restore_user -d target_database /backup_path/full_backup.dump。它会按照备份文件中的记录重建数据库结构和数据。
   • 增量逻辑恢复：如果有增量逻辑备份，先恢复全量逻辑备份，然后再按照顺序恢复增量逻辑备份。

技术要点

1. 备份协调：物理备份和逻辑备份的时间点要协调好，避免在逻辑备份时物理备份正在进行导致数据不一致。可以在逻辑备份前暂停物理备份的日志归档一小段时间，确保逻辑备份的一致性。
2. 备份存储：备份数据要存储在可靠的存储介质上，如磁盘阵列、磁带库等。并且要有异地存储，防止本地存储故障导致备份数据丢失。
3. 高可用架构适配：在高可用架构中，物理备份可以在备库上进行，减少对主库的性能影响。逻辑备份也可以在备库上操作，但要注意备库数据的同步延迟，确保备份数据的时效性。
4. 测试恢复：定期进行恢复测试，确保备份数据可用。恢复测试可以在测试环境中模拟各种故障场景，验证备份策略和恢复流程的有效性。