Знакомство с wal-g системой бекапирования PostgreSQL

WAL-G — простой и эффективный инструмент для резервного копирования PostgreSQL в облака. По своей основной функциональности он является наследником популярного инструмента WAL-E, но переписанным на Go. Но в WAL-G есть одна важная новая особенность — дельта-копии. Дельта-копии WAL-G хранят страницы файлов, изменившиеся с предыдущей версии резервной копии. В WAL-G реализовано довольно много технологий по распараллеливанию бэкапов. WAL-G работает гораздо быстрее чем, WAL-E.

Подробности работы wal-g можно прочитать в статье: Разгоняем бэкап. Лекция Яндекса

Протокол хранения S3 стал популярным для хранения данных. Одно из преимуществ S3 — возможность доступа через API, что позволяет организовать гибкое взаимодействие с хранилищем, включая публичный доступ на чтение, в то время как обновление информации в хранилище происходит только авторизованными лицами.

Существует несколько как открытых, так и частных реализаций хранилищ, работающих по протоколу S3. Сегодня мы рассмотрим популярное решение для организации малых хранилищ — Minio.

Для тестирования wal-g подойдет один сервер PostgreSQL, а в качестве замены S3 используется Minio.

Сервер Minio

Установка Minio

yum -y install yum-plugin-copr
yum copr enable -y lkiesow/minio
yum install -y minio

Правим AccessKey и SecretKey в /etc/minio/minio.conf

vi /etc/minio/minio.conf

Если вы не будете использовать nginx перед Minio, то нужно изменить

--address 127.0.0.1:9000

--address 0.0.0.0:9000

Запускаем Minio

systemctl start minio

Заходим в web-интерфейс Minio http://ip-адрес-сервера-minio:9000 и создаем бакет (например, pg-backups).

Сервер БД

WAL-G в rpm собираю я (Антон Пацев). Github, Fedora COPR.

У кого не RPM-based система используйте официальную инструкцию по установке.

Вместе с бинарником wal-g в rpm присутствуют скрипты, которые импортируют переменные из файла /etc/wal-g.d/server-s3.conf.

backup-fetch.sh
backup-list.sh
backup-push.sh
wal-fetch.sh
wal-g-run.sh
wal-push.sh

Устанавливаем wal-g.

yum -y install yum-plugin-copr
yum copr enable -y antonpatsev/wal-g
yum install -y wal-g

Проверяем версию wal-g.

wal-g --version
wal-g version v0.2.14

Редактируем /etc/wal-g.d/server-s3.conf по свои нужды.

Файлы конфигурации и файлы данных, используемые кластером базы данных, традиционно хранятся вместе в каталоге данных кластера, который обычно называют PGDATA

#!/bin/bash

export PG_VER="9.6"

export WALE_S3_PREFIX="s3://pg-backups" # бакет, который мы создали в S3
export AWS_ACCESS_KEY_ID="xxxx" # AccessKey из /etc/minio/minio.conf 
export AWS_ENDPOINT="http://ip-адрес-сервера-minio:9000"
export AWS_S3_FORCE_PATH_STYLE="true"
export AWS_SECRET_ACCESS_KEY="yyyy" # SecretKey из /etc/minio/minio.conf

export PGDATA=/var/lib/pgsql/$PG_VER/data/
export PGHOST=/var/run/postgresql/.s.PGSQL.5432 # Сокет для подключения к PostgreSQL

export WALG_UPLOAD_CONCURRENCY=2 # Кол-во потоков для закачки 
export WALG_DOWNLOAD_CONCURRENCY=2 # Кол-во потоков для скачивания
export WALG_UPLOAD_DISK_CONCURRENCY=2 # Кол-во потоков на диске для закачки
export WALG_DELTA_MAX_STEPS=7
export WALG_COMPRESSION_METHOD=brotli # Какой метод сжатия использовать.

При настройке WAL-G вы указываете WALG_DELTA_MAX_STEPS — количество шагов, на которые максимально отстоит от base-бэкапа дельта-бэкап, и указываете политику дельта-копии. Либо вы делаете копию с последней существующей дельты, либо делаете дельту от изначального полного бэкапа. Это нужно на тот случай, когда у вас в базе данных всегда меняется одна и та же составляющая БД, одни и те же данные постоянно изменяются.

Устанавливаем БД.

yum install -y https://download.postgresql.org/pub/repos/yum/reporpms/EL-7-x86_64/pgdg-redhat-repo-latest.
noarch.rpm
yum install -y postgresql96 postgresql96-server mc

Инициализируем бд.

/usr/pgsql-9.6/bin/postgresql96-setup initdb
Initializing database ... OK

Если вы тестируете на 1 сервере, то нужно перенастроить параметр wal_level на archive для PostgreSQL меньше 10 версии, и replica для PostgreSQL 10 версии и старше.

wal_level = archive

Сделаем бекапирование WAL архивов каждые 60 секунд с помощью самого PostgreSQL. На проде у вас будет другое значение archive_timeout.

archive_mode = on
archive_command = '/usr/local/bin/wal-push.sh %p'
archive_timeout = 60 # Каждые 60 секунд будет выполнятся команда archive_command.

Стартуем PostgreSQL

systemctl start postgresql-9.6

В отдельной консоли смотрим логи PostgreSQL на предмет ошибок: (postgresql-Wed.log меняете на текущий).

tail -fn100 /var/lib/pgsql/9.6/data/pg_log/postgresql-Wed.log

Заходим в psql.

su - postgres
psql

В psql создаем БД.

Создаем таблицу в бд test1.

create database test1;

Переключаемся на бд test.

postgres=# \c test1;

Создаем таблицу indexing_table.

test1=# CREATE TABLE indexing_table(created_at TIMESTAMP WITH TIME ZONE DEFAULT NOW());

Добавление данных.

Запускаем вставку данных. Ждем 10-20 минут.

#!/bin/bash
# postgres
while true; do
psql -U postgres -d test1 -c "INSERT INTO indexing_table(created_at) VALUES (CURRENT_TIMESTAMP);"
sleep 60;
done

Обязательно делаем полный бекап.

su - postgres
/usr/local/bin/backup-push.sh

Смотрим записи в таблице в бд test1

select * from indexing_table;
2020-01-29 09:41:25.226198+
2020-01-29 09:42:25.336989+
2020-01-29 09:43:25.356069+
2020-01-29 09:44:25.37381+
2020-01-29 09:45:25.392944+
2020-01-29 09:46:25.412327+
2020-01-29 09:47:25.432564+
2020-01-29 09:48:25.451985+
2020-01-29 09:49:25.472653+
2020-01-29 09:50:25.491974+
2020-01-29 09:51:25.510178+

Строка это текущее время.

Смотрим список полных бекапов

/usr/local/bin/backup-list.sh

Тестирование восстановления

Полное восстановление с накатываем всех доступных WAL.

Останавливаем Postgresql.

Удаляем все из папки /var/lib/pgsql/9.6/data.

Запускаем скрипт /usr/local/bin/backup-fetch.sh от пользователя postgres.

su - postgres
/usr/local/bin/backup-fetch.sh

Backup extraction complete.

Добавляем recovery.conf в папку /var/lib/pgsql/9.6/data со следующим содержимым.

restore_command = '/usr/local/bin/wal-fetch.sh "%f" "%p"'

Запускаем PostgreSQL. PostgreSQL запустит процесса recovery из архивных WAL, и только потом база откроется.

systemctl start postgresql-9.6
tail -fn100 /var/lib/pgsql/9.6/data/pg_log/postgresql-Wed.log

Восстановление на определенное время.

Если хотим восстановить базу до определенный минуты, то в recovery.conf добавляем параметр recovery_target_time — указываем на какое время восстановить базу.

restore_command = '/usr/local/bin/wal-fetch.sh "%f" "%p"'
recovery_target_time = '2020-01-29 09:46:25'

После восстановления смотрим на таблицу indexing_table

 2020-01-29 09:41:25.226198+00
 2020-01-29 09:42:25.336989+00
 2020-01-29 09:43:25.356069+00
 2020-01-29 09:44:25.37381+00
 2020-01-29 09:45:25.392944+00

Запускаем PostgreSQL. PostgreSQL запустит процесса recovery из архивных WAL, и только потом база откроется.

systemctl start postgresql-9.6
tail -fn100 /var/lib/pgsql/9.6/data/pg_log/postgresql-Wed.log

Тестирование

Генерируем 1GB базу данных как описано тут https://gist.github.com/ololobus/5b25c432f208d7eb31051a5f238dffff

Запрашиваем размер бакета после генерации 1GB данных.

postgres=# SELECT pg_size_pretty(pg_database_size('test1'));
pg_size_pretty
----------------
1003 MB

s4cmd — бесплатный инструмент командной строки для работы с данными, расположенными в хранилище Amazon S3. Утилита написана на языке программирования python, и благодаря этому может использоваться в операционных системах и Windows, и Linux.

Устанавливаем s4cmd

pip install s4cmd

LZ4

s4cmd --endpoint-url=http://ip-адрес-сервера-minio:9000 --access-key=xxxx --secret-key=yyyy du -r s3://pg-backups
840540822       s3://pg-backups/wal_005/
840 МБ в формате lz4 только WAL логов

Полный бекап с lz4 - 1GB данных
time backup_push.sh
real 0m18.582s

Размер S3 бакета после полного бекапа

581480085       s3://pg-backups/basebackups_005/
842374424   s3://pg-backups/wal_005
581 МБ занимает полный бекап

LZMA

После генерации 1ГБ данных
338413694       s3://pg-backups/wal_005/
338 мб логов в формате lzma

Время генерации полного бекапа
time backup_push.sh
real    5m25.054s

Размер бакета в S3
270310495       s3://pg-backups/basebackups_005/
433485092   s3://pg-backups/wal_005/

270 мб занимает полный бекап в формате lzma

Brotli

После генерации 1ГБ данных
459229886       s3://pg-backups/wal_005/
459 мб логов в формате brotli

Время генерации полного бекапа
real    0m23.408s

Размер бакета в S3
312960942       s3://pg-backups/basebackups_005/
459309262   s3://pg-backups/wal_005/

312 мб занимает полный бекап в формате brotli

Сравнение результатов на графике.

Как видим, что Brotli сопоставим по размеру с LZMA, но бекап выполняется за время LZ4.

Чат русскоязычного сообщества PostgreSQL: https://t.me/pgsql

Поставьте, пожалуйста, звезду на Github, если вы используете wal-g