openGauss学习笔记-179 openGauss 数据库运维-逻辑复制-发布订阅

发布和订阅基于逻辑复制实现，其中有一个或者更多订阅者订阅一个发布者节点上的一个或者更多发布。订阅者从它们所订阅的发布拉取数据。

发布者上的更改会被实时发送给订阅者。订阅者以与发布者相同的顺序应用那些数据，这样在一个订阅中能够保证发布的事务一致性。这种数据复制的方法有时候也被称为事务性复制。

发布订阅的典型用法是：

• 在一个数据库或者一个数据库的子集中发生更改时，把增量的改变发送给订阅者。
• 在更改到达订阅者时引发触发器。
• 把多个数据库联合到单一数据库中（例如用于分析目的）。

订阅者数据库的行为与任何其他openGauss实例相同，并且可以被用作其他数据库的发布者，只需要定义它自己的发布。当订阅者被应用当作只读时，单一的订阅中不会有冲突。在另一方面，如果应用或者对相同表集合的订阅者执行了其他的写动作，冲突可能会发生。

179.1 发布

发布可以被定义在任何物理复制的主服务器上。定义有发布的节点被称为发布者。发布是从一个表或者一组表生成的改变的集合，也可以被描述为更改集合或者复制集合。每个发布都只存在于一个数据库中。

发布与模式不同，不会影响表的访问方式。如果需要，每个表都可以被加入到多个发布。当前，发布只能包含表。对象必须被明确地加入到发布，除非发布是用ALL TABLES创建的。

发布可以选择把它们产生的更改限制为INSERT、UPDATE、DELETE的任意组合，类似于触发器如何被特定事件类型触发的方式。默认情况下，所有操作类型都会被复制。

为了能够复制UPDATE和DELETE操作，被发布的表必须配置有一个“复制标识”，这样在订阅者那一端才能标识对于更新或删除合适的行。默认情况下，复制标识就是主键（如果有主键）。也可以在复制标识上设置另一个唯一索引（有特定的额外要求）。如果表没有合适的键，那么可以设置成复制标识“full”，它表示整个行都成为那个键。不过，这样做效率很低，只有在没有其他方案的情况下才应该使用。如果在发布者端设置了“full”之外的复制标识，在订阅者端也必须设置一个复制标识，它应该由相同的或者少一些的列组成。如何设置复制标识的细节请参考REPLICA IDENTITY。如果在复制UPDATE或DELETE操作的发布中加入了没有复制标识的表，那么订阅者上后续的UPDATE或DELETE操作将导致错误。不管有没有复制标识，INSERT操作都能继续下去。

每一个发布都可以有多个订阅者。

Publication通过使用CREATE PUBLICATION命令创建并且可以在之后使用相应的命令进行修改或者删除。

表可以使用ALTER PUBLICATION动态地增加或者移除。ADD TABLE以及DROP TABLE操作都是事务性的，因此一旦该事务提交，该表将以正确的快照开始或者停止复制。

179.2 订阅

订阅是逻辑复制的下游端。订阅被定义在其中的节点被称为订阅者。一个订阅会定义到另一个数据库的连接以及它想要订阅的发布集合（一个或者多个）。

订阅者数据库的行为与任何其他openGauss实例相同，并且可以被用作其他数据库的发布者，只需要定义它自己的发布。

如果需要，一个订阅者节点可以有多个订阅。可以在一对发布者-订阅者之间定义多个订阅，在这种情况下要确保被订阅的发布对象不会重叠。

每一个订阅都将通过一个复制槽接收更改。预先存在的表的初始数据暂时不支持同步。

如果当前用户是一个具有SYSADMIN权限用户，则订阅会被gs_dump转储。否则订阅会被跳过并且写出一个警告，因为不具有SYSADMIN权限用户不能从pg_subscription目录中读取所有的订阅信息。

可以使用CREATE SUBSCRIPTION增加订阅，并且使用ALTER SUBSCRIPTION在任何时刻修改订阅，还可以使用DROP SUBSCRIPTION删除订阅。

在一个订阅被删除并且重建时，同步信息会丢失。这意味着数据必须被重新同步。

模式定义不会被复制，并且被发布的表必须在订阅者上存在。只有常规表可以成为复制的目标。例如，不能复制视图。

表在发布者和订阅者之间使用完全限定的表名进行匹配。不支持复制到订阅者上命名不同的表。

表的列也通过名称匹配。订阅表中的列顺序不需要与发布表中的顺序一样。 列的数据类型也不需要一样，只要可以将数据的文本表示形式转换为目标类型即可。 例如，您可以从integer类型的列复制到bigint类型的列。 目标表还可以具有发布表中不存在的额外列。额外列都将使用目标表的定义中指定的默认值填充。

179.3 冲突处理

逻辑复制的行为类似于正常的DML操作，即便数据在订阅者节点本地被修改，逻辑复制也会根据收到的更改来更新数据。如果流入的数据违背了任何约束，复制将停止。这种情况被称为一个冲突。在复制UPDATE或DELETE操作时，缺失的数据将不会产生冲突并且这类操作将被简单地跳过。

冲突将会产生错误并且停止复制，它必须由用户手工解决。在订阅者的服务器日志中可以找到有关冲突的详细情况。

通过更改订阅者上的数据（这样它就不会与到来的数据发生冲突）或者跳过与已有数据冲突的事务可以解决这种冲突。通过调用pg_replication_origin_advance()函数可以跳过该事务，函数的参数是对应于该订阅名称的node_name以及一个位置。复制源头的当前位置可以在pg_replication_origin_status系统视图中看到。

179.4 限制

发布订阅基于逻辑复制实现，继承所有逻辑复制的限制，同时发布订阅还有下列额外的限制或者缺失的功能。

• 数据库模式和DDL命令不会被复制。初始模式可以手工使用gs_dump –schema-only进行拷贝。后续的模式改变需要手工保持同步。
• 序列数据不被复制。后台由序列支撑的serial或者标识列中的数据当然将被作为表的一部分复制，但是序列本身在订阅者上仍将显示开始值。如果订阅者被用作一个只读数据库，那么这通常不会是什么问题。不过，如果订阅者数据库预期有某种转换或者容错，那么序列需要被更新到最后的值，要么通过从发布者拷贝当前数据的防范（也许使用gs_dump），要么从表本身决定一个足够高的值。
• 只有表支持复制，包括分区表。试图复制其他类型的关系，例如视图、物化视图或外部表，将会导致错误。
• 同一数据库内的多个订阅不应当订阅内容重复的发布（指发布相同的表），否则会产生数据重复或者主键冲突。
• 如果被发布的表中包含不支持btree/hash索引的数据类型（如地理类型等），那么该表需要有主键，才能成功的复制UPDATE/DELETE操作到订阅端。否则复制会失败，同时订阅端会出现“FATAL: could not identify an equality operator for type xx”的日志。
• 当前gs_probackup工具已支持备份发布订阅的逻辑复制槽，因此可使用gs_probackup或gs_basebackup工具备份发布端。注意当恢复到非最新时间点时，由于订阅端复制源记录的remote_lsn可能大于发布端当前的wal日志插入位置，因此在这之间提交的事务无法被解码复制，在remote_lsn之后提交的事务才被解码。
• 产生列不会被复制，即如果发布端和订阅端的产生列计算定义不同，那么该列的值也会不一致。

179.5 架构

发布者上的更改会在它们发生时实时传送给订阅者。订阅者按照数据在发布者上被提交的顺序应用数据，这样任意单一订阅中的发布的事务一致性才能得到保证。

逻辑复制被构建在一种类似于物理流复制的架构上。它由“walsender”和“apply”进程实现。walsender进程开始对WAL的逻辑解码并且载入标准逻辑解码插件（pgoutput）。该插件把从WAL中读取的更改转换成逻辑复制协议并且根据发布说明过滤数据。然后数据会被连续地使用流复制协议传输到应用工作者，应用工作者会把数据映射到本地表并且以正确的事务顺序应用它们接收到的更改

订阅者数据库上的应用进程总是将session_replication_role设置为replica运行，这会产生触发器和约束上通常的效果。

逻辑复制应用进程当前仅会引发行触发器，而不会引发语句触发器。不过，初始的表同步是以类似一个COPY命令的方式实现的，因此会引发INSERT的行触发器和语句触发器。

179.6 监控

因为逻辑复制是基于与物理流复制相似的架构的，一个发布节点上的监控也类似于对物理复制主节点的监控。

有关订阅的监控信息在pg_stat_subscription中可以看到。 每一个订阅工作者在这个视图都有一行。一个订阅能有零个或者多个活跃订阅工作者取决于它的状态。

通常，对于一个已启用的订阅会有单一的应用进程运行。一个被禁用的订阅或者崩溃的订阅在这个视图中不会有行存在。如果有任何表的数据同步正在进行，对正在被同步的表会有额外的工作者。

179.7 安全性

用于复制连接的角色必须具有REPLICATION属性(或者是具有SYSADMIN权限用户)。 如果角色缺少SUPERUSER 和 BYPASSRLS，发布者的行安全策略可以执行。 角色的访问权限必须在pg_hba.conf中配置，并且必须具有LOGIN属性。

要创建发布，用户必须在数据库中有CREATE特权。

要把表加入到一个发布，用户必须在该表上有拥有权。要创建一个自动发布所有表的发布，用户必须是一个具有SYSADMIN权限用户。

要创建订阅，用户必须是一个具有SYSADMIN权限用户。

订阅的应用过程将在本地数据库上以具有SYSADMIN权限用户的特权运行。

特权检查仅在复制连接开始时被执行一次。在从发布者读到每一个更改记录时不会重新检查特权，在每一个更改被应用时也不会重新检查特权。

179.8 配置设置

发布订阅要求设置一些配置选项。

在发布者端，wal_level必须被设置为logical，而max_replication_slots中设置的值必须至少是预期要连接的订阅数加上保留给表同步的连接数。发布端参数max_wal_senders应满足：max_wal_senders >= max_replication_slots + 同时连接的物理复制槽的数量 + 1。

说明：
在如下场景：某订阅处于激活状态且设置该订阅所订阅的发布，会需要与发布端建立一个临时连接，用于校验订阅端所订阅的发布是否在发布端存在，发布端会创建一个临时walsender，临时连接用完后就会立即断开并释放。

订阅者还要求max_replication_slots被设置。在这种情况下，它必须至少被设置为将被加入到该订阅者的订阅数。max_logical_replication_workers必须至少被设置为订阅数加上保留给表同步的连接数。

179.9 快速设置

首先在postgresql.conf中设置配置选项：

wal_level = logical

对于一个基础设置来说，其他所需的设置使用默认值就足够了。

需要调整pg_hba.conf以允许复制（这里的值取决于实际的网络配置以及用于连接的用户）：

host     all     repuser     0.0.0.0/0     sha256

然后在发布者数据库上：（创建发布的命令详见CREATE PUBLICATION）

CREATE PUBLICATION mypub FOR TABLE users, departments;

并且在订阅者数据库上：(创建订阅的命令详见CREATE SUBSCRIPTION)

CREATE SUBSCRIPTION mysub CONNECTION 'dbname=foo host=bar user=repuser' PUBLICATION mypub;

上面的语句将开始复制过程，会先同步表users以及departments的初始数据，然后开始复制对那些表的增量更改。

后续还可以修改发布，例如添加或删除发布表：（修改发布的命令详见ALTER PUBLICATION）

ALTER PUBLICATION mypub ADD TABLE new_tbl;

添加发布表之后需要在订阅者数据库上执行刷新操作：（修改订阅的命令详见ALTER SUBSCRIPTION）

ALTER SUBSCRIPTION mysub REFRESH PUBLICATION;

在发布者数据库上删除发布：(删除发布的命令详见DROP PUBLICATION)

DROP PUBLICATION mypub;

在订阅者数据库上删除订阅：(删除订阅的命令详见DROP SUBSCRIPTION)

DROP SUBSCRIPTION mysub;

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