在生產環境中，數據庫的高可用性是系統穩定運行的關鍵。本文將詳細講解如何利用 Docker 部署一個由 etcd、Patroni 和 HAProxy 組成的 PostgreSQL 高可用集群，實現自動故障轉移和負載均衡。

架構概述

本架構主要包括三部分：

1. etcd 集群
   etcd 作為分布式鍵值存儲，為 Patroni 提供集群狀態、元數據存儲與服務發現功能。本例中，我們使用 3 個 etcd 節點構建一個高可用的 etcd 集群。

2. Patroni 管理的 PostgreSQL 集群
   Patroni 通過監控 PostgreSQL 實例的狀態，并利用 etcd 作為一致性存儲，實現主從切換與故障恢復。這里我們部署 3 個 Patroni 節點，每個節點內嵌一個 PostgreSQL 實例。

3. HAProxy 負載均衡器
   HAProxy 作為數據庫訪問入口，將外部請求均衡分發到 Patroni 管理的 PostgreSQL 實例中。通過健康檢查確保只將請求轉發到正常的節點上。

Docker 部署示例

下面提供一個完整的 Docker Compose 文件示例，包含 3 個 etcd 節點、3 個 Patroni 節點和 1 個 HAProxy 節點。你只需將以下內容保存為 docker-compose.yaml 文件，并在同級目錄下創建 HAProxy 配置文件 haproxy.cfg。

docker-compose.yaml

version: "3.9"services:# etcd 集群（三個節點）etcd1:image: quay.io/coreos/etcd:v3.5.7container_name: etcd1environment:- ETCD_NAME=etcd1- ETCD_INITIAL_CLUSTER=etcd1=http://etcd1:2380,etcd2=http://etcd2:2380,etcd3=http://etcd3:2380- ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new- ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN=etcd-cluster-1- ETCD_LISTEN_PEER_URLS=http://0.0.0.0:2380- ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=http://0.0.0.0:2379- ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=http://etcd1:2379ports:- "2379:2379"- "2380:2380"networks:- pat_networketcd2:image: quay.io/coreos/etcd:v3.5.7container_name: etcd2environment:- ETCD_NAME=etcd2- ETCD_INITIAL_CLUSTER=etcd1=http://etcd1:2380,etcd2=http://etcd2:2380,etcd3=http://etcd3:2380- ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new- ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN=etcd-cluster-1- ETCD_LISTEN_PEER_URLS=http://0.0.0.0:2380- ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=http://0.0.0.0:2379- ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=http://etcd2:2379networks:- pat_networketcd3:image: quay.io/coreos/etcd:v3.5.7container_name: etcd3environment:- ETCD_NAME=etcd3- ETCD_INITIAL_CLUSTER=etcd1=http://etcd1:2380,etcd2=http://etcd2:2380,etcd3=http://etcd3:2380- ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new- ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN=etcd-cluster-1- ETCD_LISTEN_PEER_URLS=http://0.0.0.0:2380- ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=http://0.0.0.0:2379- ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=http://etcd3:2379networks:- pat_network# Patroni 管理的 PostgreSQL 集群（3 節點）patroni1:image: zalando/patroni:latestcontainer_name: patroni1environment:- PATRONI_NAME=patroni1- PATRONI_RESTAPI_LISTEN=0.0.0.0:8008- PATRONI_RESTAPI_CONNECT_ADDRESS=patroni1:8008- PATRONI_POSTGRESQL_LISTEN=0.0.0.0:5432- PATRONI_POSTGRESQL_CONNECT_ADDRESS=patroni1:5432- PATRONI_ETCD_HOSTS=etcd1:2379,etcd2:2379,etcd3:2379- PATRONI_SCOPE=batman_cluster- PATRONI_NAMESPACE=/service/- PATRONI_LOG_LEVEL=INFOvolumes:- ./patroni1/data:/var/lib/postgresql/dataports:- "5433:5432"depends_on:- etcd1- etcd2- etcd3networks:- pat_networkpatroni2:image: zalando/patroni:latestcontainer_name: patroni2environment:- PATRONI_NAME=patroni2- PATRONI_RESTAPI_LISTEN=0.0.0.0:8008- PATRONI_RESTAPI_CONNECT_ADDRESS=patroni2:8008- PATRONI_POSTGRESQL_LISTEN=0.0.0.0:5432- PATRONI_POSTGRESQL_CONNECT_ADDRESS=patroni2:5432- PATRONI_ETCD_HOSTS=etcd1:2379,etcd2:2379,etcd3:2379- PATRONI_SCOPE=batman_cluster- PATRONI_NAMESPACE=/service/- PATRONI_LOG_LEVEL=INFOvolumes:- ./patroni2/data:/var/lib/postgresql/dataports:- "5434:5432"depends_on:- etcd1- etcd2- etcd3networks:- pat_networkpatroni3:image: zalando/patroni:latestcontainer_name: patroni3environment:- PATRONI_NAME=patroni3- PATRONI_RESTAPI_LISTEN=0.0.0.0:8008- PATRONI_RESTAPI_CONNECT_ADDRESS=patroni3:8008- PATRONI_POSTGRESQL_LISTEN=0.0.0.0:5432- PATRONI_POSTGRESQL_CONNECT_ADDRESS=patroni3:5432- PATRONI_ETCD_HOSTS=etcd1:2379,etcd2:2379,etcd3:2379- PATRONI_SCOPE=batman_cluster- PATRONI_NAMESPACE=/service/- PATRONI_LOG_LEVEL=INFOvolumes:- ./patroni3/data:/var/lib/postgresql/dataports:- "5435:5432"depends_on:- etcd1- etcd2- etcd3networks:- pat_network# HAProxy 作為 PostgreSQL 的訪問入口haproxy:image: haproxy:latestcontainer_name: haproxyports:- "5432:5432"configs:- source: haproxy_cfgtarget: /usr/local/etc/haproxy/haproxy.cfgdepends_on:- patroni1- patroni2- patroni3networks:- pat_networkconfigs:haproxy_cfg:file: ./haproxy.cfgnetworks:pat_network:driver: bridge

haproxy.cfg

在與 docker-compose.yaml 同級目錄下創建 haproxy.cfg 文件，內容如下：

globallog stdout format raw local0defaultslog     globalmode    tcptimeout connect 10stimeout client  30stimeout server  30sfrontend pgsql_frontbind *:5432default_backend pgsql_backbackend pgsql_backbalance roundrobinserver patroni1 patroni1:5432 check port 8008server patroni2 patroni2:5432 check port 8008server patroni3 patroni3:5432 check port 8008

部署步驟

1. 準備環境
   將上述兩個文件（docker-compose.yaml 和 haproxy.cfg）放置在同一目錄中，同時為每個 Patroni 節點創建對應的數據目錄（例如：./patroni1/data、./patroni2/data、./patroni3/data）。

2. 啟動服務
   在目錄中執行以下命令啟動所有服務：

   docker-compose up -d
   

3. 驗證部署

   • 通過 docker ps 檢查所有容器均已正常啟動。
   • 通過訪問 HAProxy 映射的端口（5432），即可連接到后端 Patroni 集群中的 PostgreSQL 實例。
   • 通過 Patroni 的 REST API 端口（各容器的 8008 端口）可查詢集群狀態與節點信息。

總結

使用 Patroni + etcd + HAProxy 構建的 PostgreSQL 高可用集群能夠實現自動故障轉移和負載均衡，確保數據庫服務在節點故障時依然保持可用。該方案適用于需要高可用數據庫支撐的生產環境。
通過 Docker Compose 快速構建此架構后，后續可以結合 Kubernetes 等編排工具進一步擴展部署，實現更高的彈性與可維護性。

希望這篇博客對你在高可用數據庫部署方面有所幫助，如有疑問或進一步需求，歡迎在評論區交流！