接続プーラーとロードバランサーを使用したPostgreSQLのスケーリング

スケーラビリティは、リソースを追加することで増大する需要を処理するシステムの特性です。この量の要求の理由は、たとえば、顧客または従業員の増加のために販売の割引を開始する場合、または永続的な場合など、一時的なものである可能性があります。いずれの場合も、リソースを追加または削除して、必要に応じてこれらの変更を管理したり、トラフィックを増やしたりできるはずです。

データベースを拡張するために利用できるさまざまなアプローチがあります。このブログでは、これらのアプローチとは何か、および接続プーラーとロードバランサーを使用してPostgreSQLデータベースをスケーリングする方法について説明します。

水平および垂直スケーリングデータベースを拡張する主な方法は2つあります。

水平スケーリング （スケールアウト）：データベースクラスターを作成または増加するデータベースノードを追加することによって実行されます。これは、ノード間のトラフィックのバランスをとる読み取りパフォーマンスを向上させるのに役立ちます。
垂直スケーリング （スケールアップ）：既存のデータベースノードにハードウェアリソース（CPU、メモリ、ディスク）を追加することで実行されます。 PostgreSQLが新しいまたはより優れたハードウェアリソースを使用できるように、いくつかの構成パラメーターを変更する必要がある場合があります。

接続プーラーとロードバランサー

水平スケーリングと垂直スケーリングの両方で、パフォーマンスを向上させるデータベースの負荷を軽減するための外部ツールを追加すると便利な場合があります。多分それは十分ではありませんが、それは良い出発点です。このためには、接続プールとロードバランサーを実装することをお勧めします。さまざまな役割のために設計されているため、「および」と言いました。

接続プールは、接続のプールを作成して再利用する方法であり、データベースへの新しい接続を常に開かないようにします。これにより、アプリケーションのパフォーマンスが大幅に向上します。 PgBouncerは、PostgreSQL用に設計された人気のある接続プールです。

ロードバランサーの使用は、データベーストポロジで高可用性を実現する方法であり、使用可能なノード間のトラフィックのバランスをとることでパフォーマンスを向上させるのにも役立ちます。このため、HAProxyは、TCPおよびHTTPベースのアプリケーションの高可用性、負荷分散、およびプロキシを実装するために使用できるオープンソースプロキシであるため、PostgreSQLに適したオプションです。

HAProxy、PgBouncer、およびPostgreSQLの組み合わせを実装する方法

HAProxyとPgBouncerの両方のテクノロジーを組み合わせることは、PostgreSQL環境のパフォーマンスを拡張および改善するための最良の方法です。したがって、次のアーキテクチャを使用して実装する方法を説明します。

ClusterControlがインストールされていると想定します。インストールされていない場合は、次のURLにアクセスできます。公式サイト、または公式ドキュメントを参照してインストールしてください。

まず、HAProxyを前に置いてPostgreSQLクラスターをデプロイする必要があります。このためには、このブログ投稿の手順に従って、ClusterControlを使用してPostgreSQLとHAProxyの両方をデプロイしてください。

この時点で、次のようになります。

これで、各データベースノードまたは外部マシンにPgBouncerをインストールできます。。

PgBouncerソフトウェアを入手するには、PgBouncerダウンロードセクションに移動するか、RPMまたはDEBリポジトリを使用します。この例では、CentOS 8を使用し、公式のPostgreSQLリポジトリからインストールします。

まず、PostgreSQLサイトから対応するリポジトリをダウンロードしてインストールします（まだインストールしていない場合）：

$ wget https://download.postgresql.org/pub/repos/yum/reporpms/EL-8-x86_64/pgdg-redhat-repo-latest.noarch.rpm

$ rpm -Uvh pgdg-redhat-repo-latest.noarch.rpm

次に、PgBouncerパッケージをインストールします。

$ yum install pgbouncer

完了すると、/ etc / pgbouncer/pgbouncer.iniに新しい構成ファイルが作成されます。デフォルトの構成ファイルとして、次の例を使用できます。

$ cat /etc/pgbouncer/pgbouncer.ini

[databases]

world = host=127.0.0.1 port=5432 dbname=world

[pgbouncer]

logfile = /var/log/pgbouncer/pgbouncer.log

pidfile = /var/run/pgbouncer/pgbouncer.pid

listen_addr = *

listen_port = 6432

auth_type = md5

auth_file = /etc/pgbouncer/userlist.txt

admin_users = admindb

そして認証ファイル：

$ cat /etc/pgbouncer/userlist.txt

"admindb" "root123"

これは単なる基本的な例です。使用可能なすべてのパラメータを取得するには、公式ドキュメントを確認してください。

したがって、この場合、同じデータベースノードにPgBouncerをインストールし、すべてのIPアドレスをリッスンし、「world」と呼ばれるPostgreSQLデータベースに接続します。また、userlist.txtファイルで許可されているユーザーを、必要に応じて暗号化できるプレーンテキストのパスワードで管理しています。

PgBouncerサービスを開始するには、次のコマンドを実行する必要があります。

$ pgbouncer -d /etc/pgbouncer/pgbouncer.ini

次に、ローカル情報（ポート、ホスト、ユーザー名、データベース名）を使用して次のコマンドを実行し、PostgreSQLデータベースにアクセスします。

$ psql -p 6432 -h 127.0.0.1 -U admindb world

Password for user admindb:

psql (12.4)

Type "help" for help.



world=#

これは基本的なトポロジーです。たとえば、単一障害点を回避するために2つ以上のロードバランサノードを追加したり、「キープアライブ」などのツールを使用して可用性を確保したりすることで、これを改善できます。 ClusterControlを使用して実行することもできます。

PgBouncerとその使用方法の詳細については、このブログ投稿を参照してください。

結論

PostgreSQLクラスターをスケーリングする必要がある場合は、HAProxyとPgBouncerを追加すると、トラフィックのバランスをとるためにホットスタンバイノードを追加できるため、スケールアウトとスケールアップを同時に行うことができます。開いた接続を再利用するとパフォーマンスが向上します。

ClusterControlは、監視、アラート、自動フェイルオーバー、バックアップ、ポイントインタイムリカバリ、バックアップ検証から、リードレプリカのスケーリングまで、幅広い機能を提供します。これは、使いやすく直感的なUIからPostgreSQLデータベースを水平方向または垂直方向にスケーリングするのに役立ちます。