PostgreSQL में replication कैसे काम करता है?

Question

Accepted Answer

**Replication** एक **primary** database से data को एक या अधिक **replica** (standby) servers पर copy करता है — high availability (primary के विफल होने पर failover) और read scaling (read queries वितरित करना) के लिए। PostgreSQL मुख्य रूप से write-ahead log (WAL) पर आधारित **streaming replication** (physical) का उपयोग करता है।

## Streaming (physical) replication

```text
Primary  ──(streams WAL: the write-ahead log of changes)──▶  Replica(s)
  ✓ The primary handles all WRITES
  ✓ Replicas continuously apply the primary's WAL → stay in sync (near-real-time)
  ✓ Replicas can serve READ queries ("hot standby") → scale reads
```

primary अपने **WAL** (write-ahead log — हर परिवर्तन का रिकॉर्ड) को replicas पर stream करता है, जो synchronized रहने के लिए इसे apply करते हैं। Replicas read-only copies हैं जो read queries serve कर सकती हैं।

## लाभ: HA और read scaling

```text
HIGH AVAILABILITY → if the primary fails, a replica can be PROMOTED to primary (failover)
  → minimal downtime, no data loss (with synchronous replication)
READ SCALING → route read-only queries to replicas → offload the primary
  → handle more read traffic (great for read-heavy workloads)
BACKUPS → take backups from a replica without loading the primary
```

## Synchronous बनाम asynchronous replication

```text
ASYNCHRONOUS (default) → the primary commits without waiting for replicas
  ✓ faster writes (no wait)   ✗ a tiny window of potential data loss on failover
SYNCHRONOUS → the primary waits for a replica to confirm before committing
  ✓ no data loss on failover  ✗ slower writes (waits for the replica)
→ Choose based on the durability vs performance trade-off.
```

## Logical replication (एक अलग model)

```text
LOGICAL replication → replicates specific TABLES/changes (not the whole cluster), based
on a publish/subscribe model. Enables: selective replication, cross-version, and
replicating to different schemas → good for migrations, integrations, partial replication.
```

## व्यवहार में high availability

```text
Tools like Patroni, repmgr, or cloud-managed Postgres automate FAILOVER (detecting
primary failure and promoting a replica) → near-automatic high availability.
A load balancer / connection router directs writes to the primary, reads to replicas.
```

## यह क्यों महत्वपूर्ण है

Replication **highly-available और scalable** PostgreSQL deployments बनाने के लिए महत्वपूर्ण है, इसलिए इसे समझना production database architecture के लिए मूल्यवान senior-स्तरीय ज्ञान है।

दो मुख्य लाभ गंभीर applications के लिए महत्वपूर्ण हैं: **high availability** (यदि primary database विफल हो जाए, तो एक replica को संभालने के लिए promote किया जा सकता है, downtime को कम करते हुए — उन systems के लिए आवश्यक जिन्हें उपलब्ध रहना चाहिए) और **read scaling** (read-only queries को replicas पर route करना primary को offload करता है, जिससे system कहीं अधिक read traffic संभाल सकता है — read-heavy workloads के लिए मूल्यवान)।

**streaming replication** (primary अपने WAL को replicas पर stream करता है जो synchronized रहती हैं और reads serve कर सकती हैं) को समझना नींव है।

**synchronous बनाम asynchronous** trade-off को जानना महत्वपूर्ण है: asynchronous (default — तेज़ writes लेकिन failover पर संभावित data loss की एक छोटी window) बनाम synchronous (कोई data loss नहीं लेकिन धीमी writes) — एक durability-बनाम-performance निर्णय जो reliability को प्रभावित करता है।

**logical replication** (pub/sub के माध्यम से विशिष्ट tables को replicate करना, migrations, cross-version, और partial/selective replication के लिए उपयोगी) को समझना विकल्पों को व्यापक बनाता है।

यह जानना कि **HA tooling** (Patroni, repmgr, managed cloud Postgres) failover को स्वचालित करता है, और read/write routing traffic को उचित रूप से निर्देशित करता है, व्यावहारिक architectural ज्ञान है।

चूँकि high availability और scalability production database systems के लिए आवश्यक आवश्यकताएँ हैं, और चूँकि replication (इसके HA failover, read scaling, sync/async durability trade-off, और लचीलेपन के लिए logical replication के साथ) PostgreSQL द्वारा इनके लिए प्रदान किया गया प्राथमिक तंत्र है, replication को समझना विश्वसनीय, scalable Postgres deployments को architect करने के लिए महत्वपूर्ण senior-स्तरीय ज्ञान है — production systems के लिए एक अक्सर-प्रासंगिक चिंता और एक विषय जो database availability तथा scaling की समझ दर्शाता है जो senior database/backend भूमिकाओं के लिए अपेक्षित है।