【流复制环境PostgreSQL-14.1到PostgreSQL-16.1大版本升级】

PostgreSQL大版本会定期添加新特性，这些新特性通常会改变系统表的布局，但内部数据存储格式很少改变。pg_upgrade通过创建新的系统表和重用旧的用户数据文件来执行快速升级。

pg_upgrade升级主要有三种用法：
1、使用pg_upgrade拷贝升级。
2、使用pg_upgrade链接升级（带有- -link选项），- -link较快，但是启动新版本后修改了数据文件，再启动旧版本可能数据损坏，回滚较麻烦，所以尽量避免使用link参数进行升级。
3.带有- -clone选项，但是有操作系统内核版本和文件系统类型限制。

本文主要介绍第一种使用pg_upgrade默认拷贝升级。

一、本地环境

确认原环境和升级环境

旧版本相关信息value
原端口5432
原软件目录/home/postgres/soft
原数据目录/home/postgres/data
新版本相关信息value
新端口5432
原软件目录/home/postgres/soft-16
原数据目录/home/postgres/data-16

[目前升级方式使用了新的软件目录和数据目录，如果想使用原来的路径，建议做完升级后，暂时不启动数据库，先对目录进行重命名，更改环境变量，然后再启动数据库]

检查当前版本，和主备同步状况

Expanded display is on.
postgres=# select version();
-[ RECORD 1 ]---------------------------------------------------------------------------------------------------
version | PostgreSQL 14.1 on aarch64-unknown-linux-gnu, compiled by gcc (Ubuntu 11.2.0-19ubuntu1) 11.2.0, 64-bitpostgres=# select * from pg_stat_replication;
-[ RECORD 1 ]----+------------------------------
pid              | 86356
usesysid         | 16388
usename          | repl
application_name | walreceiver
client_addr      | 172.20.10.7
client_hostname  |
client_port      | 60282
backend_start    | 2023-12-25 20:00:59.799815+08
backend_xmin     |
state            | streaming
sent_lsn         | 0/5000148
write_lsn        | 0/5000148
flush_lsn        | 0/5000148
replay_lsn       | 0/5000148
write_lag        |
flush_lag        |
replay_lag       |
sync_priority    | 0
sync_state       | async
reply_time       | 2023-12-25 20:04:49.603619+08

二、查看当前实例每个库下安装的插件（主库）

for db in `psql --pset=pager=off -t -A -q -c 'select datname from pg_database where datname not in ($$template0$$, $$template1$$)'`
do
psql -d $db --pset=pager=off -q -c 'select current_database(),extname as name,extversion as version from pg_extension'
done

结果如下，可以看到每个数据库里安装的插件

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~/data$ for db in `psql --pset=pager=off -t -A -q -c 'select datname from pg_database where datname not in ($$template0$$, $$template1$$)'`
do
psql -d $db --pset=pager=off -q -c 'select current_database(),extname as name,extversion as version from pg_extension'
donecurrent_database |        name        | version
------------------+--------------------+---------postgres         | plpgsql            | 1.0postgres         | pg_hint_plan       | 1.4.2postgres         | pg_stat_statements | 1.9postgres         | pg_bigm            | 1.2postgres         | pg_trgm            | 1.6postgres         | pgcrypto           | 1.3
(6 rows)current_database |  name   | version
------------------+---------+---------test_upgrade     | plpgsql | 1.0test_upgrade     | pg_bigm | 1.2test_upgrade     | pg_trgm | 1.6
(3 rows)

三、上传软件包并解压（主备）

软件包放到规定的目录下

root@ubuntu-linux-22-04-desktop:~# su - postgres
postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$
postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ pwd
/home/postgres
postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ ll postgresql-16.1.tar.gz
-rw-r--r-- 1 postgres postgres 32433767 Dec 24 17:11 postgresql-16.1.tar.gz
postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ tar -xf postgresql-16.1.tar.gz
postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ ls postgresql-16.1
COPYRIGHT    HISTORY Makefile aclocal.m4 configure   contrib meson.build    src
GNUmakefile.in INSTALL README  config   configure.ac doc   meson_options.txt

四、编译安装新版本的数据库软件（主备节点）

创建数据目录和安装目录

mkdir /home/postgres/data-16
mkdir /home/postgres/soft-16

进到新版本的软件包下

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ cd postgresql-16.1/
postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~/postgresql-16.1$ ls
COPYRIGHT    HISTORY Makefile aclocal.m4 configure   contrib meson.build    src
GNUmakefile.in INSTALL README  config   configure.ac doc   meson_options.txt

根据pg_config里的编译选项，编译新版本的软件，并指定新的软件目录，（不可以和原来的旧版本的软件目录重复）

通过查看，原来的编译命令为

./configure --prefix=/home/postgres/soft --with-openssl  --with-pgport=5432 --enable-debug --enable-depend -enable-cassert --with-uuid=ossp

则新的编译命令为

./configure --prefix=/home/postgres/soft-16 --with-openssl  --with-pgport=5432 --enable-debug --enable-depend -enable-cassert --with-uuid=ossp

然后安装

make -j 24
make install -j 24

五、初始化新的版本数据库（主库）

执行如下的语句初始化新的数据库实例，根据需求看是否要带上-E UTF8

/home/postgres/soft-16/bin/initdb -D /home/postgres/data-16

初始化之后不要启动新版本为数据库，因为端口信息是一致的会冲突。

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ /home/postgres/soft-16/bin/initdb -D /home/postgres/data-16 -E UTF8
The files belonging to this database system will be owned by user "postgres".
This user must also own the server process.The database cluster will be initialized with locale "C.UTF-8".
The default text search configuration will be set to "english".Data page checksums are disabled.fixing permissions on existing directory /home/postgres/data-16 ... ok
creating subdirectories ... ok
selecting dynamic shared memory implementation ... posix
selecting default max_connections ... 100
selecting default shared_buffers ... 128MB
selecting default time zone ... Asia/Shanghai
creating configuration files ... ok
running bootstrap script ... ok
performing post-bootstrap initialization ... ok
syncing data to disk ... okinitdb: warning: enabling "trust" authentication for local connections
You can change this by editing pg_hba.conf or using the option -A, or
--auth-local and --auth-host, the next time you run initdb.Success. You can now start the database server using:/home/postgres/soft-16/bin/pg_ctl -D /home/postgres/data-16 -l logfile start

注意检查新版本软件目录和数据目录的权限，是否postgres用户可以访问。

六、新版本安装旧版本里安装的插件（主备节点）

新版本安装旧的版本里安装的插件

//如下是数据库安装包里自带的cd /home/postgres/postgresql-16.1/contrib/pg_stat_statements/
make PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config -j 24
make install PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config -j 24cd /home/postgres/postgresql-16.1/contrib/pgcrypto/
make PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config -j 24
make install PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config -j 24cd /home/postgres/postgresql-16.1/contrib/pg_trgm/
make PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config -j 24
make install PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config -j 24#cd /home/postgres/postgresql-16.1/contrib/uuid-ossp
#make PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config -j 24
#make install PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config -j 24//如下不是数据库安装包里自带的，需要额外下载对应的包进行安装cd /home/postgres/postgresql-16.1/contrib
unzip pg_hint_plan-PG16.zip
cd pg_hint_plan-PG16/
make PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config -j 24
make install PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config -j 24cd /home/postgres/postgresql-16.1/contrib
unzip pg_bigm-REL1_2_STABLE.zip
cd pg_bigm-REL1_2_STABLE
make USE_PGXS=1 PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config -j 24
make USE_PGXS=1 PG_CONFIG=/home/postgres/soft-16/bin/pg_config  install -j 24

七、修改新版本的配置文件（主库）

调整新的版本的postgresql.conf配置文件，修改shared_preload_libraries，添加所用的插件

shared_preload_libraries = 'pg_stat_statements,pg_trgm,pgcrypto,pg_hint_plan,pg_bigm'

如果不处理插件，更新检查会如下报错：

image2023122523560689035197683519769.png

报错文件里记录的如下

image202312252356379503519799.png外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

将旧版本配置文件 pg_hba.conf 和 postgresql.conf 等中的改动在对应的新配置文件中再次进行修改，不建议postgresql.conf参数文件直接拷贝，因为大版本更新可能配置文件的参数发生了调整，可能某个参数被删除，而且例如归档目录或者一些涉及到目录的参数可能需要调整。

可以提前使用下面语句筛出在配置文件里更改的参数。

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ grep '^\ *[a-z]' $PGDATA/postgresql.conf|awk -F "#" '{print $1}'
max_connections = 100
shared_buffers = 128MB
dynamic_shared_memory_type = posix
max_wal_size = 1GB
min_wal_size = 80MB
log_timezone = 'Asia/Shanghai'
datestyle = 'iso, mdy'
timezone = 'Asia/Shanghai'
lc_messages = 'C.UTF-8'
lc_monetary = 'C.UTF-8'
lc_numeric = 'C.UTF-8'
lc_time = 'C.UTF-8'
default_text_search_config = 'pg_catalog.english'
shared_preload_libraries = 'pg_stat_statements,pg_trgm,pgcrypto,pg_hint_plan,pg_bigm'
port=5432

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ grep '^\ *[a-z]' $PGDATA/pg_hba.conf
local  all       all                   trust
host  all       all       127.0.0.1/32      trust
host  all       all       ::1/128         trust
local  replication   all                   trust
host  replication   all       127.0.0.1/32      trust
host  replication   all       ::1/128         trust

八、升级检查（主库）

升级检查操作可以在线做

/home/postgres/soft-16/bin/pg_upgrade --old-datadir /home/postgres/data/ --new-datadir /home/postgres/data-16/ --old-bindir /home/postgres/soft/bin --new-bindir /home/postgres/soft-16/bin --check

image202312260044005093522642.png

备库需要在升级后使用pg_basebackup同步数据并重新构建同步关系。

九、停业务，并且备份

确定没有客户端访问之后。根据以往的备份策略进行一次全量备份，建议使用物理备份。升级必须做备份，如果升级失败有可能数据损坏。

十、停数据库，并做升级（主库）

停数据库

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ ps xfPID TTY   STAT  TIME COMMAND
1301722 pts/3  S   0:00 -bash
1330558 pts/3  R+   0:00 \_ ps xf
1330543 ?    Ss   0:00 /home/postgres/soft/bin/postgres
1330544 ?    Ss   0:00 \_ postgres: logger
1330546 ?    Ss   0:00 \_ postgres: checkpointer
1330547 ?    Ss   0:00 \_ postgres: background writer
1330548 ?    Ss   0:00 \_ postgres: walwriter
1330549 ?    Ss   0:00 \_ postgres: autovacuum launcher
1330550 ?    Ss   0:00 \_ postgres: stats collector
1330551 ?    Ss   0:00 \_ postgres: logical replication launcher
postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ pg_ctl stop -D /home/postgres/data
waiting for server to shut down.... done
server stopped

可以使–link表示将新版本的数据目录硬链接到旧版本的数据目录，而不会复制一份新的数据文件，可以快速进行升级，但回退较为麻烦。

1.如果升级时没有使用 --link选项，旧版本的数据库集群没有任何修改，重新启动服务即可；

2.如果升级时使用了 --link 选项，数据库文件可能已经被新版本的集群使用。

所以在升级中，尽量避免使用link参数进行升级。

/home/postgres/soft-16/bin/pg_upgrade --old-datadir /home/postgres/data/ --new-datadir /home/postgres/data-16/ --old-bindir /home/postgres/soft/bin --new-bindir /home/postgres/soft-16/bin

image202312260054190553523260.png
image202312260054367313523278.png

十一、再次检查新版本的hba及参数（主库）

检查参数，避免参数配置问题引起问题

十二、修改环境变量（主备节点）

修改环境变量

su – postgres
vi .bashrc

image202312252214270273513667.png

使环境变量生效

source .bashrc

十三、启动数据库并验证版本，验证数据

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ pg_ctl start -D /home/postgres/data-16/
waiting for server to start....2023-12-26 00:56:52.756 CST [189162] LOG:  starting PostgreSQL 16.1 on aarch64-unknown-linux-gnu, compiled by gcc (Ubuntu 11.2.0-19ubuntu1) 11.2.0, 64-bit
2023-12-26 00:56:52.757 CST [189162] LOG:  listening on IPv4 address "0.0.0.0", port 5432
2023-12-26 00:56:52.757 CST [189162] LOG:  listening on IPv6 address "::", port 5432
2023-12-26 00:56:52.759 CST [189162] LOG:  listening on Unix socket "/tmp/.s.PGSQL.5432"
2023-12-26 00:56:52.764 CST [189165] LOG:  database system was shut down at 2023-12-26 00:53:57 CST
2023-12-26 00:56:52.769 CST [189162] LOG:  database system is ready to accept connections
2023-12-26 00:56:52.773 CST [189168] WARNING:  archive_mode enabled, yet archiving is not configureddone
server started
postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ psql
psql (16.1)
Type "help" for help.postgres=# select version();version
--------------------------------------------------------------------------------------------------------PostgreSQL 16.1 on aarch64-unknown-linux-gnu, compiled by gcc (Ubuntu 11.2.0-19ubuntu1) 11.2.0, 64-bit
(1 row)postgres=# \l+List of databasesName     |  Owner   | Encoding | Locale Provider | Collate |  Ctype  | ICU Locale | ICU Rules |   Access privileges   |  Size   | Tablespace |Description
--------------+----------+----------+-----------------+---------+---------+------------+-----------+-----------------------+---------+------------+--------
------------------------------------postgres     | postgres | UTF8     | libc            | C.UTF-8 | C.UTF-8 |            |           |                       | 7468 kB | pg_default | defaultadministrative connection databasetemplate0    | postgres | UTF8     | libc            | C.UTF-8 | C.UTF-8 |            |           | =c/postgres          +| 7121 kB | pg_default | unmodif
iable empty database|          |          |                 |         |         |            |           | postgres=CTc/postgres |         |            |template1    | postgres | UTF8     | libc            | C.UTF-8 | C.UTF-8 |            |           | postgres=CTc/postgres+| 7121 kB | pg_default | defaulttemplate for new databases|          |          |                 |         |         |            |           | =c/postgres           |         |            |test_upgrade | postgres | UTF8     | libc            | C.UTF-8 | C.UTF-8 |            |           |                       | 7348 kB | pg_default |
(4 rows)postgres=# \c test_upgrade
You are now connected to database "test_upgrade" as user "postgres".
test_upgrade=# select * from test01 ;id | name
----+------1 | sss
(1 row)

image20231226005737674.png

十四、验证插件的情况

postgres=# \dxList of installed extensionsName        | Version |   Schema   |                              Description
--------------------+---------+------------+------------------------------------------------------------------------pg_bigm            | 1.2     | public     | text similarity measurement and index searching based on bigramspg_hint_plan       | 1.4.2   | hint_plan  |pg_stat_statements | 1.9     | public     | track planning and execution statistics of all SQL statements executedpg_trgm            | 1.6     | public     | text similarity measurement and index searching based on trigramspgcrypto           | 1.3     | public     | cryptographic functionsplpgsql            | 1.0     | pg_catalog | PL/pgSQL procedural language
(6 rows)postgres=# select userid::regrole, dbid, query from pg_stat_statements order by total_exec_time desc limit 5;userid  | dbid |                                                              query
----------+------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------postgres |    5 | CREATE DATABASE "template1" WITH TEMPLATE = template0 OID = 1 ENCODING = 'UTF8' LOCALE_PROVIDER = libc LOCALE = 'C.UTF-8'postgres |    1 | DROP DATABASE "postgres"postgres |    1 | CREATE DATABASE "postgres" WITH TEMPLATE = template0 OID = 13008 ENCODING = 'UTF8' LOCALE_PROVIDER = libc LOCALE = 'C.UTF-8'postgres |    1 | CREATE DATABASE "test_upgrade" WITH TEMPLATE = template0 OID = 16385 ENCODING = 'UTF8' LOCALE_PROVIDER = libc LOCALE = 'C.UTF-8'postgres |    1 | VACUUM (SKIP_DATABASE_STATS, ANALYZE) pg_catalog.pg_proc
(5 rows)

插件状态正常

十五、构建备机，恢复主备环境

使用pg_basebackup获取主库全量数据

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ pg_basebackup -h 172.20.10.6 -p 5432 -U repl -l pg_basebackup_`date +%Y%m%d%H%M%S` -Fp -X fetch -P -v  -D /home/postgres/data-16 -R
Password:
pg_basebackup: initiating base backup, waiting for checkpoint to complete
pg_basebackup: checkpoint completed
pg_basebackup: write-ahead log start point: 0/10000028 on timeline 1
46904/46904 kB (100%), 1/1 tablespace
pg_basebackup: write-ahead log end point: 0/10000138
pg_basebackup: syncing data to disk ...
pg_basebackup: renaming backup_manifest.tmp to backup_manifest
pg_basebackup: base backup completed

确认下备库的参数文件和pg_hba.conf文件，看是否有需要更改或者调整的参数，例如增加hot_standby = 'on’等。

启动数据库

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~/data-16$ pg_ctl start -D /home/postgres/data-16
waiting for server to start....2023-12-26 01:12:36.160 CST [216580] LOG:  starting PostgreSQL 16.1 on aarch64-unknown-linux-gnu, compiled by gcc (Ubuntu 11.4.0-1ubuntu1~22.04) 11.4.0, 64-bit
2023-12-26 01:12:36.160 CST [216580] LOG:  listening on IPv4 address "0.0.0.0", port 5432
2023-12-26 01:12:36.160 CST [216580] LOG:  listening on IPv6 address "::", port 5432
2023-12-26 01:12:36.161 CST [216580] LOG:  listening on Unix socket "/tmp/.s.PGSQL.5432"
2023-12-26 01:12:36.165 CST [216583] LOG:  database system was interrupted; last known up at 2023-12-26 01:06:42 CST
2023-12-26 01:12:36.216 CST [216583] LOG:  entering standby mode
2023-12-26 01:12:36.219 CST [216583] LOG:  redo starts at 0/10000028
2023-12-26 01:12:36.220 CST [216583] LOG:  consistent recovery state reached at 0/10000138
2023-12-26 01:12:36.220 CST [216580] LOG:  database system is ready to accept read-only connections
2023-12-26 01:12:36.232 CST [216584] LOG:  started streaming WAL from primary at 0/11000000 on timeline 1done
server started

在主库上查询流复制信息

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~/data-16$ psql
psql (16.1)
Type "help" for help.postgres=# select * from pg_stat_replication;pid   | usesysid | usename | application_name | client_addr | client_hostname | client_port |         backend_start         | backend_xmin |   state   |sent_lsn  | write_lsn  | flush_lsn  | replay_lsn | write_lag | flush_lag | replay_lag | sync_priority | sync_state |          reply_time
--------+----------+---------+------------------+-------------+-----------------+-------------+-------------------------------+--------------+-----------+-
-----------+------------+------------+------------+-----------+-----------+------------+---------------+------------+-------------------------------192284 |    16384 | repl    | walreceiver      | 172.20.10.7 |                 |       33060 | 2023-12-26 01:12:36.194886+08 |              | streaming |
0/11000148 | 0/11000148 | 0/11000148 | 0/11000148 |           |           |            |             0 | async      | 2023-12-26 01:13:26.254202+08
(1 row)

主备同步正常

十六、更新统计信息

pg_upgrade 不会生成新版本数据库的统计信息，按提示执行命令：

image202312260102316603523753.png

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~$ /home/postgres/soft-16/bin/vacuumdb --all --analyze-in-stages
vacuumdb: processing database "postgres": Generating minimal optimizer statistics (1 target)
vacuumdb: processing database "template1": Generating minimal optimizer statistics (1 target)
vacuumdb: processing database "test_upgrade": Generating minimal optimizer statistics (1 target)
vacuumdb: processing database "postgres": Generating medium optimizer statistics (10 targets)
vacuumdb: processing database "template1": Generating medium optimizer statistics (10 targets)
vacuumdb: processing database "test_upgrade": Generating medium optimizer statistics (10 targets)
vacuumdb: processing database "postgres": Generating default (full) optimizer statistics
vacuumdb: processing database "template1": Generating default (full) optimizer statistics
vacuumdb: processing database "test_upgrade": Generating default (full) optimizer statistics

十七、删除原集群数据文件

确认升级成功后，可以选择删除或者保留旧的数据文件。pg_upgrade 提供了一个删除旧数据文件的脚本delete_old_cluster.sh，这个是自动生成的,也可以不使用，本身里边包含的内容也比较简单，只是删除原数据目录的命令。

postgres@ubuntu-linux-22-04-desktop:~/data-16$ cat delete_old_cluster.sh
#!/bin/shrm -rf '/home/postgres/data'

十八、回退方案

1.升级未使用—link选项

如果升级时没有使用 --link 选项，旧版本的数据库集群没有任何修改，修改环境变量到原来的版本，重新启动服务即可。

2.升级使用了—link选项

如果升级时使用了 --link 选项，数据库文件可能已经被新版本的集群使用：

（1） 如果 pg_upgrade 在链接操作之前终止，旧版本的数据库集群没有任何修改，重新启动服务即可；

（2）如果没有启动过新版本的后台服务，旧版本的数据库集群没有修改，但是链接过程已经将 $PGDATA/global/pg_control 文件重命名为 $PGDATA/global/pg_control.old；此时需要将该文件名中的 .old 后缀去掉，然后重新启动服务即可；

（3）如果已经启动了新版本的数据库集群，已经修改了数据库文件，再启动旧版本的服务可能导致数据损坏；此时需要通过备份文件还原旧版本的数据库。(所以做任何操作之前，需要备份数据库，以便回退)

所以在升级中，尽量避免使用link参数进行升级。

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