Postgres集群与GPDB差异

一般的通用数据库都会提供集群的方法，毕竟单机方式始终存在无法满足性能和存储空间扩展的需求场合。

不同的集群扩展架构，可能大致的设计目标都会相同，架构需要满足可扩展且高可用，也就是能够通过增加节点机器方式提升数据库系统的对外服务能力，同时在数据可靠性方面有一定的措施。Postgres集群和GPDB架构对此两点均有涉及，但是在实现原理上和特性表现存在不同。接下来我们先从架构上进行探讨。

Postgres架构原理

Pgpool-II和Postgres-XL是PG集群开源实现中比较成功的两个项目，尚不确定二者在企业生产环境中是否被广泛使用。其中Pgpool-II的前身是Pgpool-I，Postgres-XL的前身是Postgres-XC。

1. Pgpool-II

Pgpool-II相当于中间件，它位于应用程序和PG服务端之间。Pgpool-II可以搭建在已经存在的任意版本的PG主从结构上，主从结构的实现与Pgpool-II无关，可以通过slony等工具或者PG自身的流复制机制实现。

除了主从结构的集群，Pgpool-II也支持多主结构，称为复制模式，该模式下PG节点之间是对等的，没有主从关系，写操作同时在所有节点上执行，这种模式下写操作的代价很大，性能上不及主从模式。PG9.3之后支持的流复制机制可以方便的搭建主从结构的集群（包括同步复制与异步复制），因此Pgpool-II中比较常用的模式是流复制主从模式。

既然PG可以通过自身的流复制机制方便的搭建主从结构集群，为什么还要在它上面搭建Pgpool-II呢？因为简单的主从结构集群并不能提供连接池、负载均衡、自动故障切换等功能，Pgpool-II正好可以做到这些，当然负载均衡只针对读操作，写操作只发生在主节点上。为了避免单点故障，Pgpool-II自身也可以配置为主从结构，对外提供虚拟IP地址，当主节点故障后，从节点提升为新的主节点并接管虚拟IP。

2. Postgres-XL

Postgres-XL将PG的SQL解析层的工作和数据存取层的工作分离到不同的两种节点上，分别称为Coordinator节点和Datanode节点，而且每种节点可以配置多个，共同协调完成原本单个PG实例完成的工作。此外，为了保证分布模式下事务能够正确执行，增加了一个GTM节点。为了避免单点故障，可以为所有节点配置对应的slave节点。Postgres-XL的Coordiator节点是整个集群的数据访问入口，可以配置多个，然后在它们之上通过Nginx等工具实现负载均衡。Coordinator节点维护着数据的存储信息，但不存储数据本身。接收到一条SQL语句后，Coordinator解析SQL，制定执行计划，然后分发任务到相关的Datanode上，Datanode返回执行结果到Coordinator，Coordinator整合各个Datanode返回的结果，最后返回给客户端。

Postgres-XL的Datanode节点负责实际存取数据，数据在多个Datanode上的分布有两种方式：复制模式和分片模式，复制模式下，一个表的数据在指定的节点上存在多个副本；分片模式下，一个表的数据按照指定的规则分布在多个数据节点上，这些节点共同保存一份完整的数据。这两种模式的选择是在创建表的时候执行CREATE TABLE语句指定的，也可以通过ALTER TABLE语句改变数据的分布方式。

GPDB集群

采用无共享存储架构，由master、segment和interconnect三个基本组件组成。其中master负责sql语句解析及优化，事务执行，以及数据均衡，异常节点诊断等。Segment内核就是独立的PG数据库内核，负责数据的存储和监所执行。Interconnect模块为虚拟的模块，分散在各个Segment和Master协议机制中，实现任意点对点之间互联，配置并行执行语句的协同交互，数据的实时备份，数据快速导入导出等。

两种不同技术集群的差异对比如下表所示：

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