Kaip veikia replikacija PostgreSQL?

Question

Accepted Answer

**Replikacija** kopijuoja duomenis iš **pagrindinės** duomenų bazės į vieną ar daugiau **replikos** (budėjimo) serverių — dėl aukšto prieinamumo (failover, jei pagrindinė nepavyksta) ir skaitymo mastelio (paskirstyti skaitymo užklausas). PostgreSQL pirmiausia naudoja **streaming replikaciją** (fizinę), pagrįstą write-ahead log (WAL).

## Streaming (fizinė) replikacija

```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
```

Pagrindinė srauta savo **WAL** (write-ahead log — kiekvieno pakeitimo įrašas) į replikas, kurios jį pritaiko, kad liktų sinchronizuotos. Replikos yra tik skaitymui skirtos kopijos, kurios gali aptarnauti skaitymo užklausas.

## Privalumai: HA ir skaitymo mastelis

```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
```

## Sinchroninė vs asinchroninė replikacija

```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.
```

## Loginė replikacija (skirtingas modelis)

```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.
```

## Aukštas prieinamumas praktikoje

```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.
```

## Kodėl tai svarbu

Replikacija yra svarbi norint sukurti **aukšto prieinamumo ir mastelio** PostgreSQL diegimus, todėl jos supratimas yra vertinga aukšto lygio žinios gamybos duomenų bazės architektūrai.

Du pagrindiniai privalumai yra kritiniai rimtiems taikymams: **aukštas prieinamumas** (jei pagrindinė duomenų bazė nepavyksta, replika gali būti pakeltas jos vietoje, sumažinant neveiklumo laiką — būtinas sistemoms, kurios turi likti pasiekiamos) ir **skaitymo mastelis** (tik skaityti užklausas nukreipiama į replikas, išlaipstas pagrindinę, leisdamas sistemai tvarkyti daug daugiau skaitymo srauto — vertinga skaitymo intensyviems darbo krūviams).

Supratimas **streaming replikacijos** (pagrindinė srauta savo WAL į replikas, kurios lieka sinchronizuotos ir gali dėl skaitymą) yra pagrindas.

Žinojimas apie **sinchroninės vs asinchroninės** kompromisą yra svarbus: asinchroninė (numatytas variantas — greitesni rašymai, bet mažas potencialių duomenų praradimo langas atliekant failover) prieš sinchroninę (be duomenų praradimo, bet lėtesni rašymai) — patikimumą veikianti greitaveikos nuotaika.

Supratimas **loginės replikacijos** (konkrečių lentelių replikacija per pub/sub, naudinga migracijoms, kryžminėms versijoms ir dalinei/pasirinktijai replikacijai) plečia parinktis.

Žinojimas, kad **HA įrankiai** (Patroni, repmgr, valdoma cloud Postgres) automatizuoja failover ir kad skaitymo/rašymo maršrutavimas tinkamas nukreipia srautą, yra praktinės architektūros žinios.

Kadangi aukštas prieinamumas ir mastelis yra esminiai gamybos duomenų bazės sistemų reikalavimai, ir kadangi replikacija (su jos HA failover, skaitymo masteliu, sinchroninės/asinchroninės patikimumo nuotaika ir logine replikacija dėl lankstumo) yra pagrindinis mechanizmas, kurį PostgreSQL teikia, supratimas apie replikaciją yra svarbi aukšto lygio žinios patikimų, mastelio PostgreSQL diegimų architektūrai — dažnai svarbi gamybos sistemų aplinka ir tema, parodanti duomenų bazės prieinamumo ir mastelio supratimą, kurio tikimasi aukšto lygio duomenų bazės/backend vaidmenims.