10 способов сделать резервную копию в PostgreSQL

Многие разговоры про бэкапы начинаются с присказки что люди делятся на две категории… так вот я отношусь к тем людям, которые делают бэкапы. Правильно настроенное резервное копирование и проверка резервных копий укрепляет сон. А наличие заранее написанных и отработанных инструкций по восстановлению вообще укрепляет пищеварение и иммунитет. Так вот, за время работы с PostgreSQL мне довелось часто настраивать резервное копирование. При этом условия и требования были самые разные. Однако набор инструментов, за редким исключением, оставался неизменным. В этой статье я поделюсь своим опытом в деле, как можно делать резервные копии PostgreSQL.

image Если рассматривать резервное копирование как вполне конкретный процесс, то возникает два простых вопроса:

1. откуда запускать резервное копирование?
2. какие инструменты следует использовать для резервного копирования?

На первый вопрос есть два варианта ответа: можно запускать задачу резервного копирования с выделенного backup сервера, на мой взгляд это наиболее подходящий вариант. Либо запускать задачу непосредственно с сервера БД, это в случае если нет выделенного сервера бэкапов.

С инструментами все гораздо интереснее. Здесь я выделяю две группы: основные инструменты и вспомогательные. Основные — это те, которые собственно и выполняют резервное копирование. Вспомогательные — это те, которые добавляют что-то особенное к процессу резервного копирования, например, архивирование, шифрование, управление нагрузкой и т.д.

В комплекте PostgreSQL есть 2 утилиты которые позволяют делать резервные копии. Это pg_dump/pg_dumpall и pg_basebackup. Кроме того, есть возможность использовать утилиты файлового копирования, такие как rsync, tar, cp и т.п. Итак, каким инструментом запускать бэкап? pg_dump — подходит для случаев, когда нужно сделать резервную копию таблицы, базы, схемы или данных. pg_basebackup — подходит для случаев, когда нужно сделать резервную копию целиком всего кластера БД или настроить hot standby реплику. rsync/tar/cp — также используются для случаев копирования всего кластера.

Когда только случился релиз PostgreSQL 9.0, резервное копирование выполнялось с помощью rsync. Однако уже в 9.1 появился pg_basebackup, который обладает некоторыми преимуществами перед rsync:

pg_basebackup не требует ssh доступа, но требует доступа к базе указанного в pg_hba.conf; pg_basebackup богаче по функциональности (копирование WAL, создание recovery.conf, встроенное сжатие gzip и пр.); pg_basebackup не требует отдельного вызова функций pg_start_backup/pg_stop_backup как это требуется при использовании rsync/tar/cp; pg_basebackup выполняет копирование быстрее чем rsync за счет использования протокола потоковой репликации. но есть и некоторые недостатки:

pg_basebackup идет out-of-the-box, и соответственно требует установленного postgres; pg_basebackup не имеет встроенных функций для ограничения скорости копирования (обещают только в 9.4); pg_basebackup требует включенных опций wal_level = hot_standby, max_wal_senders в postgresql.conf. Здесь я буду рассматривать pg_basebackup, хотя и pg_dump тоже может использоваться в нижеперечисленных способах.

1. Простое и без изысков резервное копирование с backup сервера в каталог /backup (каталог должен быть предварительно создан):

   backup@backup ~ $ pg_basebackup -x -h db01.example.com -U backup -D /backup
   

2. Копирование с пониженным приоритетом IO операций с помощью ionice, для случаев когда нужно уменьшить нагрузку на дисковый ввод-вывод от резервного копирования:

   postgres@db01 ~ $ ionice -c 3 pg_basebackup -x -h db01.example.com -U backup -D /backup
   

3. Копирование со сжатием в bzip2, для случаев, когда нужно использовать нестандартный для pg_basebackup алгоритм сжатия (gzip). Здесь мы передаем данные через стандартный вывод (stdout) на стандартный ввод (stdin) программе bzip2.

backup@backup ~ $ pg_basebackup -x --format=tar -h db01.example.com -U backup -D - |bzip2 -9 > /backup/db01/backup-$(date +%Y-%m-%d).tar.bz2

1. Копирование со сжатием в несколько потоков (используем lbzip2 и задействуем 6 ядер). При таком раскладе можно задействовать простаивающие ядра и ускорить процесс сжатия.

   backup@backup ~ $ pg_basebackup -x --format=tar -h db01.example.com -U backup -D - |lbzip2 -n 6 -9 > /backup/db01/backup-$(date +%Y-%m-%d).tar.bz2
   

2. Здесь копирование запускается на сервере БД. Формируемая резервная копия отправляется на удаленный сервер по ssh.

   postgres@db01 ~ $ pg_basebackup -x --format=tar -h 127.0.0.1 -U backup -D - |ssh backup@backup.example.com "tar xf - -C /backup/"
   

3. Здесь копирование также запускается на сервере БД и выполняется отправка на удаленный сервер, но уже с архивированием в 6 потоков с помощью lbzip2.

   backup@backup ~ $ pg_basebackup -x --format=tar -h 127.0.0.1 -U backup -D - |ssh backup@backup.example.com "lbzip2 -n 6 -9 > /backup/db01/backup-$(date +%Y-%m-%d).tar.bz2"
   

4. Копирование на удаленный сервер с ограничением пропускной полосы до 10Мб с помощью pv и последующее архивирование на удаленной стороне. Этот вариант для случаев когда нужно передать не нагружая сеть.

   backup@backup ~ $ pg_basebackup -x --format=tar -h 127.0.0.1 -U backup -D - |pv -r -b -L 10M |ssh backup@backup.example.com "bzip2 -9 > /backup/db01/backup-$(date +%Y-%m-%d).tar.bz2"
   

   Тут стоит отметить что c 9.4 в pg_basebackup уже есть возможность ограничения скорости передачи (-r, —max-rate).
5. Копирование запускается на backup сервере, а далее происходит раздваивание потока на две части. Один поток сжимается с bzip2 (сам бэкап) и второй поток через tar копируется во временный каталог для последующей валидации. Способ редкоиспользуемый, но тут интересна сама реализация.

   backup@backup ~ $ pg_basebackup -x --format=tar -h db01.example.com -U backup -D - |tee >(bzip2 -9 -c > /backup/db01/backup-$(date +%d-%b-%Y).tar.bz2) |tar xf - -C /backup/validation/
   

6. Копирование с задействование lbzip2 на обоих узлах, для случаев, когда у сети маленькая пропускная способность. Сначала поток сжимается, затем передается по сети и затем расжимается на удаленной стороне. Здесь используется tar и требуется выполнение pg_start_backup(‘label_name’) на стороне postgres.

   postgres@master # cd /var/lib/pgsql/9.3/data
   postgres@master # tar cfO - ./ |lbzip2 -n 2 -5 |ssh postgres@standby "lbunzip2 -c -n 2 |tar xf - -C /var/lib/pgsql/9.3/data"
   

7. Бэкапирование с шифрованием через GPG, для случаев, когда нужно зашифровать резервную копию. Предварительно следует создать ключи через gpg —gen-key (в моем случае ключи созданы с именем backup)

   backup@backup ~ $ pg_basebackup -x --format=tar -h db01.example.com -U backup -D - |gpg -r backup -e |bzip2 -9 > /backup/db01/backup-$(date +%d-%b-%Y).tar.bz2
   

   Для расшифровки резервной копии следует выполнить такую команду:

   backup@backup ~ $ bzcat /backup/backup-09-May-2014.tar.bz2 |gpg -r backup -d |tar xf - -C /example/dir/
   

   На этом все, подведем итоги по инструментам:

pg_basebackup — утилита для создания резервных копий postgres; lbzip2 — bzip2 сжатие с использованием нескольких ядер — если нужно запаковать быстрее (аналоги: pbzip2, pigz); ionice — регулировка класса и приоритета для планировщика ввода-вывода (также можно использовать nice для регулировки приоритета процессов для CPU планировщика); pv — контролируем объем передаваемых данных через pipe и т.о. используем для ограничения объема передаваемых данных в единицу времени (аналог — throttle); tar — утилита архивирования, нужна для вспомогательных целей, когда не используется сжатие bzip2/gzip; tee — чтение с stdin c записью в stdout и другие файлы (является частью coreutils); gpg — решает задачи по шифрованию.