参考

• 1: PG 发行版
• 2: RDS 替代
• 3: 整体架构
• 4: 技术对比
• 5: 模块
• 6: FAQ

    轻松创建自愈的高可用 PG 集群，预配置时间点恢复、ACL、CA、SSL...

    用代码声明您的整个基础设施，并从裸机操作系统设置 PG 需要的一切：LB、Nginx、NTP、DNS、本地仓库等...

    基于现代 Prometheus 和 Grafana 可观测性技术栈的无与伦比的监控最佳实践，开箱即用

    <span class="text-red-800 font-bold">437</span> PGSQL 扩展电池级内置！还有分支：Babelfish、Oriole、IvorySQL、OpenHalo、PolarDB、Supabase...

1 - PG 发行版

PostgreSQL 正在吞噬数据库世界， 它正在成为数据库世界的 Linux 内核。

但是发行版在哪里？

什么是发行版？

如今，人们使用 Ubuntu、Debian 和 RHEL 等操作系统发行版，而不是直接使用原始的 Linux 内核。 您需要大量组件来构建实用的操作系统，例如 systemd、cron、NTP、DNS、日志记录等，以使原始 Linux 内核可用。

Linux 内核大小为几 MB，但完整的操作系统 DVD 可以轻松占用 10+ GB，包括所有必要的部分和软件包。 这就是 PostgreSQL 发行版的全部内容——为您提供构建生产级数据库服务所需的一切。

为什么我们需要发行版？

我们有两个东西来打造强大的 PostgreSQL 发行版：扩展 和 服务。

扩展

PostgreSQL 生态系统中有 1000+ 个扩展。 但其中只有 100 个可以通过"官方" PGDG 存储库访问。

因此，我们将最受欢迎和最有用的扩展打包到预制的 RPM/DEB 包中，支持 10 个 Linux 发行版和 5 个 PG 主版本。 现在有无与伦比的 422 个扩展 开箱即用，我们将在未来继续添加更多扩展。

更重要的是，我们甚至支持 8 种 PostgreSQL 内核版本（扩展、分支、包装器等），包括：

服务

您可以像 systemctl start postgresql 这样轻松地开始使用原始 PostgreSQL 内核，但这远不是生产级服务。 这就是人们为 AWS RDS 等托管 PostgreSQL 服务支付每 vCPU·月 160 美元的主要原因。

但是，如果您可以用几个命令在自己的服务器上构建企业级 PostgreSQL 服务，而且不需要许可费用，会怎么样？ Pigsty 使您能够做到这一点。它为您提供具有 PITR、监控和告警、连接池等功能的 HA PostgreSQL 集群

2 - RDS 替代

什么是 RDS？

您可以像 systemctl start postgresql 这样轻松地开始使用原始 PostgreSQL 内核，但这远不是生产级服务。 这就是人们为 AWS RDS 等托管 PostgreSQL 服务支付每 vCPU·月 160 美元的主要原因，甚至为传统的"企业"数据库服务支付更多费用。

构建和管理生产级 PostgreSQL 服务的专业知识既稀少又昂贵。

如果……

但是，如果您可以用几个命令在自己的服务器上构建企业级 PostgreSQL 服务，而且不需要许可费用，会怎么样？ Pigsty 使您能够做到这一点。它为您提供具有 PITR、监控和告警、连接池等功能的 HA PostgreSQL 集群

这一切都从几个命令开始，您可以自己构建生产级 PostgreSQL 服务， 无需昂贵的许可证或专业知识。

3 - 整体架构

模块化架构和声明式接口！

• Pigsty 部署通过配置清单描述，并使用 ansible playbooks 实现。
• Pigsty 在 Linux 通用节点上工作，即裸机或虚拟机。
• Pigsty 使用模块化设计，可以自由组合以适应不同场景。
• 配置控制在哪里和如何使用参数安装模块
• Playbooks 将以幂等方式将节点调整到所需状态。

模块

Pigsty 使用模块化设计，有六个默认模块：PGSQL、INFRA、NODE、ETCD、REDIS 和 MINIO。

• PGSQL：由 Patroni、Pgbouncer、HAproxy、PgBackrest 等驱动的自主 HA Postgres 集群…
• INFRA：本地 yum/apt 仓库、Prometheus、Grafana、Loki、AlertManager、PushGateway、Blackbox Exporter…
• NODE：将节点调整到所需状态，名称、时区、NTP、ssh、sudo、haproxy、docker、promtail、keepalived
• ETCD：分布式键值存储将用作高可用 Postgres 集群的 DCS。
• REDIS：独立主副本、哨兵、集群模式的 Redis 服务器与 Redis exporter。
• MINIO：S3 兼容的简单对象存储服务器，可用作 Postgres 的可选备份中心。

您可以以声明式方式自由组合它们。如果您想要主机监控，INFRA 和 NODE 就足够了。额外的 ETCD 和 PGSQL 用于 HA PG 集群。在多个节点上部署它们将形成 HA 集群。您可以重用 pigsty 基础设施并开发您的模块，考虑可选的 REDIS 和 MINIO 作为示例。

单例元数据

Pigsty 默认将安装在单个节点（裸机/虚拟机）上。install.yml playbook 将在当前节点上安装 INFRA、ETCD、PGSQL 和可选的 MINIO 模块，这将为您提供功能齐全的可观测性基础设施（Prometheus、Grafana、Loki、AlertManager、PushGateway、BlackboxExporter 等……）和一个开箱即用的 PostgreSQL 单例实例（名为 meta）。

此节点现在具有自监控系统、可视化工具集和具有自动配置 PITR 的 Postgres 数据库。您可以将此节点用于开发环境、测试、运行演示以及进行数据可视化和分析。或者，进一步向其添加更多节点！

监控

安装的 单例元数据 可用作管理节点和监控中心，将更多节点和数据库服务器纳入其监控和控制范围。

如果您想安装 Prometheus / Grafana 可观测性堆栈，Pigsty 为您提供最佳实践！它具有适用于 节点 和 PostgreSQL 的细粒度仪表板，无论这些节点或 PostgreSQL 服务器是否由 Pigsty 管理，您都可以通过简单的配置立即获得生产级监控和告警。

HA PG 集群

使用 Pigsty，您可以随心所欲地拥有自己的本地生产级 HA PostgreSQL RDS。

要创建这样的 HA PostgreSQL 集群，您所要做的就是描述它并运行 playbook：

pg-test:
  hosts:
    10.10.10.11: { pg_seq: 1, pg_role: primary }
    10.10.10.12: { pg_seq: 2, pg_role: replica }
    10.10.10.13: { pg_seq: 3, pg_role: replica }
  vars: { pg_cluster: pg-test }

$ bin/pgsql-add pg-test

这将为您提供以下集群，监控、副本、备份全部设置完成。

硬件故障由基于 patroni、etcd 和 haproxy 的自愈 HA 架构覆盖，在主节点故障的情况下将在 30 秒内执行自动故障转移。借助由 haproxy 支持的自愈流量控制，在切换或副本故障的情况下，客户端甚至可能根本不会注意到有故障。

软件故障、人为错误和数据中心故障由 pgbackrest 和可选的 MinIO 集群覆盖。这使您能够执行时间点恢复到任何时间（只要您的存储能够支持）

数据库即代码

Pigsty 遵循 IaC 和 GitOPS 哲学：Pigsty 部署由声明式 配置清单 描述，并通过幂等 playbooks 实现。

用户以声明式方式使用 参数 描述所需状态，playbooks 以幂等方式将目标节点调整为该状态。这就像 Kubernetes CRD 和 Operator，但适用于裸机和虚拟机。

以默认配置片段为例，它描述了一个安装了 INFRA、NODE、ETCD 和 PGSQL 模块的节点 10.10.10.10。

# infra cluster for proxy, monitor, alert, etc...
infra: { hosts: { 10.10.10.10: { infra_seq: 1 } } }

# minio cluster, s3 compatible object storage
minio: { hosts: { 10.10.10.10: { minio_seq: 1 } }, vars: { minio_cluster: minio } }

# etcd cluster for ha postgres DCS
etcd: { hosts: { 10.10.10.10: { etcd_seq: 1 } }, vars: { etcd_cluster: etcd } }

# postgres example cluster: pg-meta
pg-meta: { hosts: { 10.10.10.10: { pg_seq: 1, pg_role: primary }, vars: { pg_cluster: pg-meta } }

要实现它，请使用以下 playbooks：

./infra.yml -l infra    # init infra module on group 'infra'
./etcd.yml  -l etcd     # init etcd module on group 'etcd'
./minio.yml -l minio    # init minio module on group 'minio'
./pgsql.yml -l pg-meta  # init pgsql module on group 'pgsql'

执行常规管理任务将很简单。例如，如果您希望向现有的 HA PostgreSQL 集群添加新副本/数据库/用户，您只需在配置中添加一个主机并在其上运行该 playbook，例如：

pg-test:
  hosts:
    10.10.10.11: { pg_seq: 1, pg_role: primary }
    10.10.10.12: { pg_seq: 2, pg_role: replica }
    10.10.10.13: { pg_seq: 3, pg_role: replica } # <-- add new instance
  vars: { pg_cluster: pg-test }

$ bin/pgsql-add  pg-test 10.10.10.13

您甚至可以使用这种方法管理许多 PostgreSQL 实体：用户/角色、数据库、服务、HBA 规则、扩展、模式等……

查看 PGSQL 配置 了解详情。

4 - 技术对比

与云厂商 RDS 对比

Pigsty 是使用 AGPLv3 开源的本地优先 RDS 替代，可以部署在您自己的物理机/虚拟机上，也可以部署在云服务器上。

因此，我们选择了全球份额第一的亚马逊云 AWS RDS for PostgreSQL，以及中国市场份额第一的阿里云 RDS for PostgreSQL 作为参照对象。

阿里云 RDS 与 AWS RDS 均为闭源云数据库服务，通过租赁模式，仅在公有云上对外提供，以下对比基于最新的 PostgreSQL 16 主干版本进行，对比截止日期为 2024 年 2 月份。

功能特性

重要扩展

这里列出了一些重要扩展，对比基于最新的 PostgreSQL 16 主干版本进行，截止至 2024-02-28

• Pigsty 扩展列表
• AWS RDS 扩展列表:
• 阿里云 RDS 扩展列表

性能对比

可观测性

Pigsty 提供了近 3000 类监控指标，提供了 50+ 监控面板，覆盖了数据库监控、主机监控、连接池监控、负载均衡监控等方方面面，为用户提供无与伦比的可观测性体验。

Pigsty 提供了 638 与 PostgreSQL 有关的监控指标，而 AWS RDS 只有 99 个，阿里云 RDS 更是只有个位数指标：

此外，也有一些项目提供了监控 PostgreSQL 的能力，但都相对比较简单初级：

• pgwatch： 123 类指标
• pgmonitor ： 156 类指标
• datadog ： 69 类指标
• pgDash
• ClusterControl
• pganalyze
• Aliyun RDS ： 8 类指标
• AWS RDS ： 99 类指标
• Azure RDS

可维护性

成本

经验上看，软硬件资源的部分 RDS 单位成本是自建的 5 ～ 15 倍，租售比通常在一个月。详情请参考 成本分析。

其他本地数据库管控软件

一些提供管理 PostgreSQL 能力的软件与供应商

• Aiven： 闭源商业云托管方案
• Percona： 商业咨询，简易PG发行版
• ClusterControl：商业数据库管控软件

其他 Kubernetes Operator

Pigsty 拒绝在生产环境中使用 Kubernetes 管理数据库，因此与这些方案在生态位上存在差异。

• PGO
• StackGres
• CloudNativePG
• TemboOperator
• PostgresOperator
• PerconaOperator
• Kubegres
• KubeDB
• KubeBlocks

更多信息请参阅：

• 《将数据库放入K8S中是一个好主意吗？》
• 《将数据库放入容器中是一个好主意吗？》

PostgreSQL 发行版生态

5 - 模块

核心模块

Pigsty 由多个模块组成。PINE 技术栈：PGSQL / INFRA / NODE / ETCD 对于自托管 Postgres RDS 服务是 必需的。

    具有 PITR、IaC、ACL、监控和 437 扩展的 HA PG 集群

    用于可观测性的 Nginx、仓库、DNS、NTP、Prometheus 和 Grafana 堆栈

    将节点注册到所需状态并监控它，以及 VIP、HAProxy

    可靠的分布式共识存储（DCS），为 PGSQL HA 提供支持

额外模块

Pigsty 还有一些 可选的 “奖励” 模块，它们与 PostgreSQL 配合良好，为您的数据基础设施带来额外价值。

    S3 兼容的对象存储，可选的备份存储

    高性能内存缓存，可选的数据结构服务器

    容器运行时，可选用于运行无状态应用程序和工具

    在 PostgreSQL 上兼容 MongoDB 协议，可选中间件

内核模块

Pigsty 允许使用 8 种特殊的 PostgreSQL 内核 分支，作为可选的就地替换：

6 - FAQ