PostgreSQL数据备份策略

2021-10-08 05:20:54

概述

任何数据库搭建完成，准备投入使用之后，首先要确定的就是数据库的备份策略，合理有规划的备份是数据安全的关键。
以下就是针对于PostgreSQL数据库，设计的一整套备份策略

WAL归档策略

wal日志

所谓wal，即 write ahead log。存储了数据库系统中所有更改和操作的历史，以确保数据库不会因为故障(例如掉电或其他导致服务器崩溃的故障)而丢失数据。它是在写的操作完成之前写好，但当写真正完成之后，它的意义似乎就没那么大了，但是绝不是以所用。虽然在默认的设置中wal归档并不是开启的，而是会自动删除。
有时我们使用全备进行恢复数据时，时间点总是没那么精确，因为全备一般都是一段时间之前的数据，这之间的数据可以通过应用wal找回。这也是我们推荐开启wal归档的原因

参数配置

在开启wal日志归档前，首先需要设置几个参数

wal_level = replica
该参数的可选的值有minimal，replica和logical，wal的级别依次增高，在wal的信息也越多。由于minimal这一级别的wal不包含从基础的备份和wal日志重建数据的足够信息，在该模式下，无法开启wal日志归档
archive_mode = on
上述参数为on，表示打开归档备份,可选的参数为on,off,always 默认值为off，所以要手动打开
archive_command = 'cp %p /pgdata/10/archive_wals%f'
该参数的默认值是一个空字符串，他的值可以是一条shell命令或者一个复杂的shell脚本。在shell脚本或命令中可以用 “%p” 表示将要归档的wal文件包含完整路径的信息的文件名，用“%f” 代表不包含路径信息的wal文件的文件名

注意：wal_level和archive_mode参数修改都需要重新启动数据库才可以生效。而修改archive_command则不需要。所以一般配置新系统时，无论当时是否需要归档，这要建议将这两个参数开启

归档策略脚本

这次分享的策略是使用一个shell脚本来管理归档：
在postgres家目录下，分别创建bin，log目录。bin目录存放此脚本，log则记录执行日志
归档策略是在/data下的 archivedir中，按日期为名归档日志，保留20天。20天前的自动删除
archive_command参数的配置为：

archive_command ='/bin/bash /home/postgres/bin/pg_archive.sh %p %f'

archive_command命令在归档时不再使用简单的cp命令，而是使用预定好的脚本来备份，脚本内容为

#!/bin/bash
source /home/postgres/.bash_profile

DATE=`date +%Y%m%d`
DIR="/data/archivedir/$DATE"
BACK="/data/archivedir/"`date -d '-20 day' +%Y%m%d`
if [ -d "$BACK" ]; then
                rm -rf $BACK
                echo "success rm $BACK" > /home/postgres/logs/pg_archive_logs
        else
                echo "the old backup file not exists!" > /home/postgres/logs/pg_archive_logs
fi

(test -d $DIR || mkdir -p $DIR) && cp $1 $DIR/$2

物理全备

使用pg_basebackup

PG数据库自带全备的备份命令，提供方便基础备份的工具，这个命令会把整个数据库实例的数据都拷贝出来。经常用来搭建主备，做全量备份

需要注意的是，在使用 pg_basebackup 的备份终端服务器上，必须要有访问数据库的权限，即在pg_hba.conf中要指定好权限
每一次的备份都会使用一个wal槽max_wal_senders。

备份脚本

每天一点备份，保留2周的全备

00 00 */1 * *     /home/postgres/bin/pgbackup.sh >/home/postgres/logs/pgbackup.log 2>&1 &

#!/bin/bash

back="/data/sas_pgbackup/"`date -d '-2 week' +%Y-%m-%d`

backf="/data/sas_pgbackup/"`date +%F`"/base.tar"

echo "starting backup....."

pg_basebackup -D /data/sas_pgbackup/`date +%F` -x -R -P -F t -U postgres

if [ -f "$backf" ]; then
    echo "success backup to $backf"
        if [ -d "$back" ]; then
                rm -rf $back
        echo "success rm $back"
        else
                echo "the old backup file not exists!"
        fi
else
    echo "backup failed, because of the file $backf not found"
fi

备份管理工具

pg_rman

pg_rman是一款专门为PostgreSQL数据库打造的优秀开源备份软件，其使用的思路类似Oracle的rman，是一个非常方便的备份管理工具

pg_rman最大的亮点就是实现了增量备份，注意不是基于WAL日志的增量备份，是基于上次全量备份之后发生的变化数据块的增量备份

pg_rman的备份原理给介绍一下:

pg_rman不是使用流复制协议进行拷份的，而是使用文件拷贝，即先在主库上执行pg_start_backup()函数,然后拷贝整个数据库的数据目录，最后再执行 pg_stop_backup()函数来结束备份。
所以pg_rman必须和数据库节点跑在一起。否则可以想的到是是无法拷贝数据库的数据文件，从而无法备份。所以通常备份时，需要使用NAS等NFS共享方法把备份机的文件系统mount到数据库机器上。
pg_rman可以在standby节点上做全库的备份，但需要通过网络连接到主库上执行pg_start_backup和pg_stop_backup。
pg_rman需要主库打开了归档才能更好的备份，所以需要在postgresql.conf中打开归档，以便让pg_rman判断出数据库的归档目录在哪里。pg_rman主要是读取postgresql.conf文件中archive_command参数的值。
pg_rman还能备份PostgreSQL数据库的一般程序日志，即pg_log目录的日志文件。所以pg_rman会读取postgresql.conf中的log_directory参数以确定这些日志在哪个目录下。当然这些程序日志通常不是太重要，可以不备份。

pg_rman使用

pg_rman的安装不再赘述，说说它的简单使用

做一次全备：

$ pg_rman backup --backup-mode=full
INFO: copying database files
INFO: copying archived WAL files
INFO: backup complete
INFO: Please execute 'pg_rman validate' to verify the files are correctly copied.

全备完之后要校验一下：

$ pg_rman validate
INFO: validate: "2019-6-13 17:45:07" backup and archive log files by CRC
INFO: backup "2019-6-13 17:45:07" is valid
然后用pg_rman show查看状态：

$ pg_rman show
=====================================================================
 StartTime EndTime Mode Size TLI Status
=====================================================================
2019-6-13 17:45:07 2019-6-13 17:45:09 FULL 50MB 1 OK

此时便可看到full备份已经ok

在增量完成之后，如果过了一段时间，数据库产生很多变化，还可以做全量备份

$ pg_rman backup --backup-mode=incremental --with-serverlog
INFO: copying database files
INFO: copying archived WAL files
INFO: copying server log files
INFO: backup complete
INFO: Please execute 'pg_rman validate' to verify the files are correctly copied.
[postgres@pg01 ~]$ pg_rman show
=====================================================================
 StartTime EndTime Mode Size TLI Status
=====================================================================
2019-6-13 17:47:44 2019-6-13 17:47:46 INCR 67MB 1 DONE
2019-6-13 17:45:07 2019-6-13 17:45:09 FULL 50MB 1 OK

每次备份完成，不要忘了做pg_rman validate:

$ pg_rman validate
INFO: validate: "2019-6-13 17:47:44" backup, archive log files and server log files by CRC
INFO: backup "2019-6-13 17:47:44" is valid
$ pg_rman show
=====================================================================
 StartTime EndTime Mode Size TLI Status
=====================================================================
2019-6-13 17:47:44 2019-6-13 17:47:46 INCR 67MB 1 OK
2019-6-13 17:45:07 2019-6-13 17:45:09 FULL 50MB 1 OK

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