PostgreSQL Cluster自动化升级：从16到17版本实践指南-优快云博客

PostgreSQL Cluster自动化升级：从16到17版本实践指南

【免费下载链接】postgresql_cluster PostgreSQL High-Availability Cluster (based on "Patroni" and DCS "etcd" or "consul"). Automating with Ansible. 项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/po/postgresql_cluster

你是否还在为PostgreSQL集群升级而头疼？手动操作步骤繁琐易错，业务中断风险高？本文将带你通过Ansible自动化工具，安全高效地完成从PostgreSQL 16到17的集群升级。读完本文，你将掌握自动化升级的全流程，包括事前检查、升级执行、故障回滚等关键环节，让数据库升级不再是运维噩梦。

升级前准备

在开始升级前，需要确保集群环境满足以下条件：

所有节点Patroni服务正常运行
集群处于健康状态，无故障节点
已备份关键数据和配置文件

项目提供了完整的预检查流程，通过Ansible角色实现自动化验证：

# 预检查主要任务
- name: Running Pre-Checks
  ansible.builtin.include_role:
    name: vitabaks.autobase.upgrade
    tasks_from: pre_checks

预检查内容包括：

验证集群健康状态
检查磁盘空间是否充足
确认新版本PostgreSQL软件包可用
验证数据库连接性

相关配置文件：automation/playbooks/pg_upgrade.yml

升级架构与流程

PostgreSQL集群升级采用滚动升级策略，先升级备节点，再升级主节点，最大限度减少业务中断时间。升级流程分为六个主要阶段：

mermaid

集群架构说明

本项目基于Patroni和DCS（etcd或consul）构建高可用PostgreSQL集群。升级过程中，Patroni负责集群状态管理和自动故障转移。

自动化升级步骤

1. 执行预检查

首先运行预检查剧本，确保集群状态满足升级条件：

ansible-playbook -i inventory.example automation/playbooks/pg_upgrade.yml --tags pre-checks

预检查会验证以下关键项：

集群健康状态检查
版本兼容性验证
磁盘空间检查
数据库连接测试

2. 安装新版本PostgreSQL

升级剧本会自动安装PostgreSQL 17版本软件包：

# 安装新版本PostgreSQL
- name: "(2/6) PRE-UPGRADE: Install new PostgreSQL packages"
  hosts: "primary:secondary"
  gather_facts: false
  become: true
  become_user: root
  any_errors_fatal: true
  environment: "{{ proxy_env | default({}) }}"
  tasks:
    - name: Install packages
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: packages

3. 初始化新数据库并检查兼容性

升级前需要初始化新数据库并进行兼容性检查：

# 初始化新数据库并检查兼容性
- name: "(3/6) PRE-UPGRADE: Initialize new db, schema compatibility check, and pg_upgrade --check"
  hosts: "primary:secondary"
  gather_facts: false
  become: true
  become_user: postgres
  any_errors_fatal: true
  tasks:
    - name: Create Data directory and initdb
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: initdb
        
    - name: Check Schema Compatibility
      ansible.builtin.import_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: schema_compatibility
      when: schema_compatibility_check | default(true) | bool
      
    - name: Check pg_upgrade
      ansible.builtin.import_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: upgrade_check

此阶段会执行pg_upgrade --check命令，验证是否存在兼容性问题，如不兼容的数据类型或扩展。

4. 更新Patroni配置

升级前需要更新Patroni配置，指定新版本PostgreSQL的路径：

# 更新Patroni配置
- name: "(4/6) PRE-UPGRADE: Prepare the Patroni configuration"
  hosts: "primary:secondary"
  gather_facts: false
  become: true
  become_user: postgres
  any_errors_fatal: true
  tasks:
    - name: Patroni config
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: update_config

配置更新包括：

设置新的数据目录路径
更新二进制文件路径
调整相关参数

5. 执行升级操作

升级阶段是整个流程的核心，分为以下步骤：

# 执行升级操作
- name: "(5/6) UPGRADE: Upgrade PostgreSQL"
  hosts: "primary:secondary"
  gather_facts: false
  become: true
  become_user: postgres
  any_errors_fatal: true
  tasks:
    - name: Enable maintenance mode
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: maintenance_enable
        
    - name: Stop Services
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: stop_services
        
    - name: Upgrade Primary
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: upgrade_primary
        
    - name: Upgrade Secondary
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: upgrade_secondary
        
    - name: Start Services
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: start_services
        
    - name: Disable maintenance mode
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: maintenance_disable

升级过程中，会先将集群置于维护模式，然后依次升级各节点，最后恢复服务。

6. 升级后任务

升级完成后，需要执行一些收尾工作：

# 升级后任务
- name: "(6/6) POST-UPGRADE: Analyze a PostgreSQL database and Post-Upgrade tasks"
  hosts: "primary:secondary"
  gather_facts: false
  become: true
  become_user: postgres
  any_errors_fatal: true
  tasks:
    - name: Analyze database
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: statistics
        
    - name: Update extensions
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: extensions
        
    - name: Running Post-Checks
      ansible.builtin.include_role:
        name: vitabaks.autobase.upgrade
        tasks_from: post_checks

主要包括：

更新统计信息（ANALYZE）
更新扩展版本
执行升级后检查
清理临时文件

故障回滚机制

升级过程中若发生异常，可通过回滚剧本恢复到升级前状态：

ansible-playbook -i inventory.example automation/playbooks/pg_upgrade_rollback.yml

回滚流程包括：

# 回滚主要步骤
- name: "[Rollback] Restore the old patroni.yml configuration file"
  ansible.builtin.copy:
    src: "{{ patroni_config_file }}.bkp"
    dest: "{{ patroni_config_file }}"
    owner: postgres
    group: postgres
    mode: "0640"
    remote_src: true
    
- name: "[Rollback] Start Patroni service on the Cluster Leader"
  become: true
  become_user: root
  ansible.builtin.service:
    name: patroni
    state: started

回滚功能关键代码：automation/roles/upgrade/tasks/rollback.yml

注意：若新集群已启动并写入数据，则无法直接回滚，需要从备份恢复。

升级验证与监控

升级完成后，需要验证集群状态和数据完整性：

验证集群状态

# 检查Patroni集群状态
patronictl -c /etc/patroni.yml list

# 检查PostgreSQL版本
psql -h localhost -U postgres -c "SELECT version();"

监控指标

升级后需关注以下监控指标：

数据库连接数
复制延迟
事务吞吐量
系统资源使用率

相关监控配置：automation/roles/netdata/

最佳实践与注意事项

升级前

全面备份数据库
在测试环境验证升级流程
安排合适的维护窗口
准备回滚方案

升级中

密切监控集群状态
关注复制延迟变化
及时处理升级异常

升级后

验证业务功能正常
检查性能指标
清理旧版本文件

总结

通过Ansible自动化工具，PostgreSQL集群升级变得简单可控。本文详细介绍了从16到17版本的升级流程，包括准备工作、升级步骤、回滚机制和验证方法。项目提供的自动化剧本可以大幅减少人工操作，降低升级风险。