在 PostgreSQL 中，物理備份（Physical Backup）是 PostgreSQL 高可用、災(zāi)難恢復(fù)和搭建從庫（Standby）的核心手段。

一、物理備份基礎(chǔ)概念

1.1 什么是物理備份？

物理備份是指直接復(fù)制 PostgreSQL 的數(shù)據(jù)文件（即 $PGDATA 目錄下的所有文件），包括：

• 表數(shù)據(jù)文件（base/）
• WAL 日志（pg_wal/）
• 控制文件（global/pg_control）
• 配置文件（postgresql.conf, pg_hba.conf 等）

與邏輯備份（pg_dump）不同，物理備份：

• 保留數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如 OID、文件布局）；
• 恢復(fù)速度極快（直接拷貝文件）；
• 支持時間點(diǎn)恢復(fù)（PITR）（配合 WAL 歸檔）；
• 可用于搭建流復(fù)制從庫。

1.2 物理備份的前提條件

要執(zhí)行有效的物理備份，必須滿足：

• wal_level >= replica（默認(rèn) replica 即可）；
• 啟用連續(xù)歸檔（Continuous Archiving）或使用 pg_basebackup -X stream；
• 備份期間數(shù)據(jù)庫可正常運(yùn)行（熱備份）；
• 所有節(jié)點(diǎn) PostgreSQL 版本、操作系統(tǒng)架構(gòu)一致（主從搭建時）。

二、物理備份的兩種主流方法

2.1 方法一：使用 pg_basebackup（官方推薦）

pg_basebackup 是 PostgreSQL 自帶的工具，專為創(chuàng)建基礎(chǔ)備份（Base Backup）設(shè)計，支持流式傳輸 WAL，操作簡單、安全可靠。

基本語法

pg_basebackup [選項] -D <目標(biāo)目錄>

常用選項說明

實(shí)戰(zhàn)：創(chuàng)建物理備份（用于 PITR）

# 創(chuàng)建備份目錄
mkdir -p /backup/base_$(date +%Y%m%d)
# 執(zhí)行備份
pg_basebackup -h 192.168.10.50 \
  -U repuser \
  -D /backup/base_$(date +%Y%m%d) \
  -Fp -P -v -X stream

此備份可用于后續(xù) PITR 恢復(fù)，但不能直接啟動為從庫（缺少 standby.signal）。

2.2 方法二：文件系統(tǒng)級快照（LVM/ZFS/Btrfs）

適用于支持快照的存儲系統(tǒng)，備份速度接近瞬時，對數(shù)據(jù)庫性能影響極小。

以 LVM 為例

創(chuàng)建快照卷

lvcreate -L 10G -s -n pgdata_snap /dev/vg0/pgdata

快照大小需容納備份期間的寫入量。

掛載快照并拷貝

mkdir /mnt/snap
mount /dev/vg0/pgdata_snap /mnt/snap
rsync -aHAXx /mnt/snap/ /backup/base_$(date +%Y%m%d)/
umount /mnt/snap

刪除快照

lvremove /dev/vg0/pgdata_snap

優(yōu)勢與限制

• 幾乎零停機(jī)、低 I/O 壓力；
• 依賴特定存儲技術(shù)；
• 需手動處理 WAL 歸檔一致性（建議配合 pg_start_backup() / pg_stop_backup()）。

注意：PostgreSQL 15+ 已棄用 pg_start_backup()，推薦使用 pg_basebackup 或存儲快照 + WAL 歸檔。

三、基于物理備份搭建從庫（流復(fù)制 Standby）

物理備份是搭建從庫最標(biāo)準(zhǔn)、最高效的方式。以下演示如何使用 pg_basebackup 一鍵初始化從庫。

3.1 環(huán)境準(zhǔn)備

前提：

• 主庫已配置流復(fù)制（見下文）；
• 從庫已安裝相同版本 PostgreSQL；
• 網(wǎng)絡(luò)互通，SSH 免密（可選，用于文件同步）。

3.2 主庫配置（node1）

1. 修改postgresql.conf

listen_addresses = '*'
wal_level = replica
max_wal_senders = 10
wal_keep_size = 1GB          # PG 13+，舊版用 wal_keep_segments
hot_standby = on

2. 配置pg_hba.conf

# 允許復(fù)制連接
host replication repuser 192.168.10.51/32 md5

3. 創(chuàng)建復(fù)制用戶

CREATE USER repuser WITH REPLICATION ENCRYPTED PASSWORD 'replpass123';

4. 重載配置

pg_ctl reload -D $PGDATA

3.3 從庫初始化（node2）

步驟 1：停止 PostgreSQL（如有）

sudo systemctl stop postgresql-14

步驟 2：清空數(shù)據(jù)目錄

rm -rf /var/lib/pgsql/14/data/*

步驟 3：使用 pg_basebackup 初始化

sudo -u postgres pg_basebackup \
  -h 192.168.10.50 \
  -U repuser \
  -D /var/lib/pgsql/14/data \
  -P -v -R -X stream -C -S standby_slot_1

關(guān)鍵選項解釋：

• -R：自動生成 standby.signal 和 postgresql.auto.conf（含 primary_conninfo）；
• -C -S：在主庫創(chuàng)建名為 standby_slot_1 的復(fù)制槽，防止 WAL 被過早清理。

步驟 4：驗(yàn)證生成的文件

• /var/lib/pgsql/14/data/standby.signal（空文件，標(biāo)識為從庫）；
• postgresql.auto.conf 內(nèi)容示例：

primary_conninfo = 'user=repuser password=replpass123 host=192.168.10.50 port=5432 sslmode=prefer sslcompression=0 gssencmode=prefer krbsrvname=postgres target_session_attrs=any'
primary_slot_name = 'standby_slot_1'

步驟 5：啟動從庫

sudo systemctl start postgresql-14

3.4 驗(yàn)證從庫狀態(tài)

在從庫執(zhí)行：

-- 確認(rèn)處于恢復(fù)模式
SELECT pg_is_in_recovery();  -- 應(yīng)返回 true
-- 查看是否只讀
SHOW hot_standby;            -- on

在主庫執(zhí)行：

-- 查看復(fù)制狀態(tài)
SELECT * FROM pg_stat_replication;

關(guān)鍵字段：

• application_name：默認(rèn)為 pg_basebackup，可通過 -E 指定；
• state：streaming 表示正常流復(fù)制；
• sync_state：async（異步）或 sync（同步）。

四、物理備份 + WAL 歸檔實(shí)現(xiàn) PITR

若僅用于災(zāi)難恢復(fù)（非搭建從庫），需配合 WAL 歸檔實(shí)現(xiàn)任意時間點(diǎn)恢復(fù)。

4.1 配置 WAL 歸檔（主庫）

# postgresql.conf
archive_mode = on
archive_command = 'cp %p /archive/wal/%f'

確保 /archive/wal/ 目錄存在且 PostgreSQL 有寫權(quán)限。

4.2 恢復(fù)流程

停止 PostgreSQL

pg_ctl stop -D $PGDATA

清理原數(shù)據(jù)目錄

rm -rf $PGDATA/*

還原物理備份

cp -r /backup/base_20260210/* $PGDATA/

創(chuàng)建 recovery.signal

touch $PGDATA/recovery.signal

配置恢復(fù)目標(biāo)（可選）
在 $PGDATA/postgresql.auto.conf 中添加：

restore_command = 'cp /archive/wal/%f %p'
recovery_target_time = '2026-02-10 18:00:00'

啟動數(shù)據(jù)庫

pg_ctl start -D $PGDATA

數(shù)據(jù)庫將重放 WAL 至目標(biāo)時間點(diǎn)，然后自動轉(zhuǎn)為主庫模式。

五、高級技巧與最佳實(shí)踐

5.1 使用復(fù)制槽（Replication Slot）保護(hù) WAL

復(fù)制槽可防止主庫在從庫斷連時清理 WAL，避免從庫無法追平。

創(chuàng)建槽（主庫）：

SELECT pg_create_physical_replication_slot('standby1');

• 從庫配置中指定槽名（primary_slot_name）。

注意：需監(jiān)控槽的 lag，避免磁盤爆滿。

5.2 壓縮與遠(yuǎn)程備份

• 壓縮備份：

  pg_basebackup ... -Ft | gzip > backup.tar.gz

• 遠(yuǎn)程備份：

  pg_basebackup ... -D - | ssh user@remote "cat > backup.tar"

5.3 自動化腳本示例

#!/bin/bash
BACKUP_DIR="/backup/base_$(date +%Y%m%d)"
pg_basebackup -h 192.168.10.50 -U repuser -D "$BACKUP_DIR" -Fp -P -X stream
if [ $? -eq 0 ]; then
  echo "Backup succeeded: $BACKUP_DIR"
  # 清理7天前的備份
  find /backup -name "base_*" -mtime +7 -exec rm -rf {} \;
else
  echo "Backup failed!"
  exit 1
fi

5.4 常見問題排查

六、物理備份 vs 邏輯備份對比

結(jié)論：生產(chǎn)環(huán)境高可用架構(gòu)必須依賴物理備份；邏輯備份適用于跨版本遷移或部分表導(dǎo)出。

總結(jié)：PostgreSQL 物理備份是構(gòu)建高可用、實(shí)現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)的基石。通過 pg_basebackup，可一鍵完成：

• 安全的熱備份；
• 從庫的快速初始化；
• 與 WAL 歸檔結(jié)合實(shí)現(xiàn) PITR。

關(guān)鍵要點(diǎn)：

1. 主庫必須配置 wal_level = replica 和復(fù)制權(quán)限；
2. 使用 -R -X stream -C 選項簡化從庫搭建；
3. 復(fù)制槽可防止 WAL 丟失，但需監(jiān)控；
4. 定期驗(yàn)證備份可恢復(fù)性。

掌握物理備份技術(shù)，是 PostgreSQL DBA 的必備技能。

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