postgresql “伪双写”


难度 中等

结论

选择haproxy来实现。

要达到双写,其实就是把备库收到的请求都转发或者路由到主库,这又分为两种方式:

1.在备库的TCP五元组上将数据转发到主库;(这种方式客户端连接方式无需更改,但需要侵入修改数据库内核)
2.在备库或者其他节点加一层代理,使用不同的TCP五元组,并将数据转发到主库;(这种方式需要修改客户端连接方式,增加客户端连接串)

由于不能侵入修改数据库内核,因而采用增加代理的方式,而代理的主要作用就是将收到的TCP数据原样转发给主库。

这就意味着代理需要能访问所有节点,并判断谁是主节点。

        +-----------------+
        |     Client      |
        +-----------------+
                 |
                 v
       +---------------------+
       |  TCP 代理节点       |
       | (HAProxy / Envoy)  |
       +---------------------+
         |          |
         v          v
+---------------+  +---------------+
| PostgreSQL    |  | PostgreSQL    |
| Primary       |  | Standby1      |
+---------------+  +---------------+
                       ...

具体功能实现分为:

  • 角色识别(role-agent)
  • 流量转发(haproxy或者envoy)

通过轻量级 role-agent 将 pg_is_in_recovery() 状态转换为 HTTP 健康检查接口,由 HAProxy或者envoy 在四层进行主库优先转发。

HAProxy转发

global
    maxconn 5000
    log stdout format raw local0

defaults
    mode tcp
    timeout connect 5s
    timeout client  1m
    timeout server  1m
    log global

frontend pg_front
    bind *:5000
    default_backend pg_primary

backend pg_primary
    mode tcp
    balance first
    option tcp-check

    #option pgsql-check user repl

    server pg1 127.0.0.1:5433 check
    server pg2 127.0.0.1:5432 check backup

envoy

static_resources:
  listeners:
    - name: listener_pg
      address:
        socket_address:
          address: 0.0.0.0
          port_value: 5000
      filter_chains:
        - filters:
            - name: envoy.filters.network.tcp_proxy
              typed_config:
                "@type": type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.network.tcp_proxy.v3.TcpProxy
                stat_prefix: pg_tcp
                cluster: pg_primary

  clusters:
    - name: pg_primary
      connect_timeout: 5s
      type: strict_dns
      lb_policy: round_robin
      health_checks:
        - timeout: 2s
          interval: 5s
          tcp_health_check: {}
          unhealthy_threshold: 3
          healthy_threshold: 2
      load_assignment:
        cluster_name: pg_primary
        endpoints:
          - lb_endpoints:
              - endpoint:
                  address:
                    socket_address:
                      address: 127.0.0.1
                      port_value: 5433
                # 主节点 priority=0
                load_balancing_weight:
                  value: 100
                priority: 0
              - endpoint:
                  address:
                    socket_address:
                      address: 127.0.0.1
                      port_value: 5432
                # 备节点 priority=1,相当于 HAProxy backup
                load_balancing_weight:
                  value: 100
                priority: 1

haproxy和envoy对比

HAProxyEnvoy PostgreSQL 主备 L4 TCP 代理下,性能、可用性、并发能力、稳定性、开源风险 这五个维度系统性对比结果如下:


1️⃣ 性能

维度 HAProxy Envoy
TCP 转发吞吐 非常高,C语言实现,单进程即可支撑几十万连接 高,多线程异步,略高资源消耗
延迟 极低,几乎无附加延迟 较低,但比 HAProxy 高一点(解析健康检查内容略增加 CPU)
资源占用 极低,单进程 + epoll/kqueue,内存占用少 中等,多线程 + 异步调度,内存占用略高
健康检查 tcp-check + send/expect,可自定义字符串匹配 tcp_health_check,可匹配 TCP/HTTP 内容,Envoy PLUS 可解析完整 HTTP

结论

  • HAProxy 性能略优,轻量、低延迟
  • Envoy 功能更多,健康检查灵活,但略占用更多 CPU/内存

2️⃣ 可用性

维度 HAProxy Envoy
主备识别 tcp-check + expect,可直接判断 primary/replica tcp_health_check + string match,Envoy PLUS 支持 HTTP 内容检查
动态 failover 基于健康检查和 server 状态,自动路由 同样基于健康检查,多线程异步,PLUS 支持 xDS 热更新,无需 reload
多备库支持 支持,backend 配置多个 server 支持,cluster 配置多个 endpoint
自动切换延迟 健康检查间隔 × fail/rise 阈值(通常 1~5s) 健康检查间隔 × fail/rise 阈值(通常 2~5s)

结论

  • 两者可用性都高
  • Envoy 在动态配置更新、xDS 热更新方面更灵活
  • HAProxy 配置简单,生产环境验证充分

3️⃣ 并发能力

维度 HAProxy Envoy
并发连接数 高,单进程 + epoll/kqueue,可支撑几十万 TCP 连接 高,多线程 + 异步,负载在多核 CPU 上更均衡
CPU 利用率 单进程高负载时可能成为瓶颈,需要增加进程或线程 多线程,CPU 利用率更均衡
I/O 模型 epoll/kqueue epoll/kqueue + 异步事件循环 + 线程池

结论

  • 两者并发能力都足够
  • HAProxy 在单机轻量场景更省资源
  • Envoy 多线程设计在多核服务器上更容易扩展

4️⃣ 稳定性

维度 HAProxy Envoy
代码成熟度 非常成熟,十多年生产经验 较成熟,社区活跃,但功能更新频繁
长期运行 极少出现内存泄漏或崩溃 稳定,但长时间高负载需监控内存/线程
配置容错 高,简单配置易维护 中等,复杂配置容易出错
社区支持 广泛生产案例、成熟文档 活跃社区,企业版 PLUS 提供额外稳定性保障

结论

  • HAProxy 更稳定、简单
  • Envoy 功能丰富,但生产环境需注意版本升级和配置正确性

5️⃣ 开源风险

维度 HAProxy Envoy
许可 GPLv2 Apache 2.0
企业依赖 开源版即可满足大部分生产需求 开源版功能丰富,但高级功能(动态 xDS、HTTP 健康检查、控制面板)企业可能需 Envoy PLUS
社区成熟度 大量生产案例,长期稳定 社区活跃,功能更新快,需注意版本兼容性
主要编程语言 C C++

结论

  • HAProxy 开源风险低,稳定可靠
  • Envoy 开源版足够大部分功能,高级企业功能需授权

6️⃣ 综合对比

维度 HAProxy Envoy 适用场景建议
性能 极高,轻量 高,功能多 单机高性能 TCP 代理
可用性 高,可用性依赖配置简单 高,更灵活,动态更新可用 多节点、动态 failover、xDS 动态更新场景
并发能力 高,多线程更均衡 高并发 TCP 流量场景
稳定性 极高,长期生产验证 高,需监控和版本控制 HAProxy 更稳定,Envoy 功能更强
开源风险 中等,高级功能需授权 HAProxy 易部署,Envoy 可扩展性更强

🔹 实战建议

  1. 小型 / 单集群 / 高性能场景

    • HAProxy 足够
    • 配置简单、稳定可靠
  2. 多备库 / 多入口 / 动态切换 / 企业环境

    • Envoy 更合适
    • 支持多备库代理、多入口、xDS 动态更新、健康检查灵活

reference

1.https://dincosman.com/2024/08/10/haproxy-external-sqlcheck/
2.https://gist.github.com/jpuris/4c8e837c17415eb8d96c6385c12a7fc6
3.https://gist.github.com/gplv2/e124a26295b17316d89e9bb3e6249dd2
4.https://github.com/haproxy/haproxy
5.https://www.haproxy.com/documentation/haproxy-configuration-tutorials/reliability/health-checks/


文章作者: growdu
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