PostgreSQL备份不是复制文件?物理vs逻辑咋选?误删还能精准恢复到1分钟前?

1. 备份与恢复的核心目标

备份不是"复制文件"这么简单------它是数据安全的最后一道防线。当遇到以下场景时,备份能帮你"起死回生":

  • 误删数据(比如DROP TABLE);
  • 硬件故障(硬盘损坏);
  • 软件bug(数据库崩溃);
  • 自然灾害(机房火灾)。

备份的终极目标是可恢复性:确保你能从备份中还原出"完整、一致"的数据,且还原过程可重复、可验证。

2. 备份的两种核心类型:物理 vs 逻辑

PostgreSQL的备份分为物理备份逻辑备份,二者的本质区别在于"备份的是'数据文件'还是'数据的逻辑结构'"。我们用"搬家"类比:

  • 物理备份="搬整个房子":直接复制数据库的数据文件(如base目录、pg_wal日志),速度快,但只能还原到相同版本的PostgreSQL。
  • 逻辑备份="搬房子里的东西":导出数据的逻辑结构(如CREATE TABLE语句、INSERT数据),灵活但速度慢,支持跨版本迁移。

2.1 物理备份:直接复制数据文件

物理备份的核心工具是pg_basebackup,它通过流复制协议从数据库服务器复制数据文件和WAL(Write-Ahead Log,预写日志)。

适用场景:
  • 全量备份整个数据库集群;
  • 需要快速恢复(比如TB级数据);
  • 时间点恢复(PITR,Point-in-Time Recovery)。
示例:用pg_basebackup做基础备份
bash 复制代码
# -D:指定备份目录(必须为空)
# -U replication:使用有"replication"权限的用户(需提前创建)
# -h:数据库服务器地址(本地用localhost)
# -p:端口号(默认5432)
# -X stream:同步复制WAL日志(确保备份一致性)
# -P:显示进度条
pg_basebackup -D /var/lib/postgresql/17/backups/base_20240520 \
              -U replication \
              -h localhost \
              -p 5432 \
              -X stream \
              -P

参数解释

  • -X stream:关键参数!确保备份过程中产生的WAL日志被同步复制,避免备份"脏数据"。
  • -U replication:需要在pg_hba.conf中允许该用户的复制连接(参考下文"常见报错")。

2.2 逻辑备份:导出数据的"逻辑结构"

逻辑备份的核心工具是pg_dump(单数据库)和pg_dumpall(全集群),它们导出的是可执行的SQL语句自定义格式文件

适用场景:
  • 备份单个数据库或部分表;
  • 跨版本迁移(比如从PostgreSQL 15迁移到17);
  • 导出数据到其他数据库(如MySQL,需转换格式)。
2.2.1 pg_dump:单数据库逻辑备份

pg_dump是最常用的逻辑备份工具,支持多种输出格式:

  • Plain Text(默认) :导出SQL文件,可直接用psql恢复;
  • Custom(-F c):自定义格式,支持压缩、并行恢复;
  • Tar(-F t):Tar归档格式,适合跨平台。
示例1:备份单个数据库到SQL文件
bash 复制代码
# -U postgres:使用超级用户(需有数据库备份权限)
# -d mydb:备份"mydb"数据库
# -f mydb.sql:输出到"mydb.sql"文件
pg_dump -U postgres -d mydb -f mydb.sql
示例2:备份到自定义格式(支持压缩)
bash 复制代码
# -F c:自定义格式(推荐,支持压缩和并行)
# -Z 5:压缩级别(0=无压缩,9=最高压缩,5是平衡)
# -v:显示详细日志(verbose)
pg_dump -U postgres -d mydb -F c -Z 5 -v -f mydb.dump
2.2.2 pg_dumpall:全集群逻辑备份

pg_dump只能备份单个数据库,而pg_dumpall可以备份全局对象 (如角色、表空间)和所有数据库

示例:备份全集群
bash 复制代码
# -f full_cluster.sql:输出到"full_cluster.sql"文件
pg_dumpall -U postgres -f full_cluster.sql

3. 恢复的实践:从备份到数据还原

恢复的核心原则是"先恢复全局对象,再恢复数据库"------因为数据库的表、视图可能依赖角色(用户)或表空间。

3.1 逻辑恢复:用psqlpg_restore

场景1:恢复SQL格式备份(pg_dump导出)
bash 复制代码
# 1. 先连接到"postgres"系统数据库(所有数据库的父数据库)
# 2. -f mydb.sql:恢复"mydb.sql"文件
psql -U postgres -d postgres -f mydb.sql
场景2:恢复自定义格式备份(pg_dump -F c导出)
bash 复制代码
# -d mydb:恢复到"mydb"数据库(需提前创建:CREATE DATABASE mydb;)
# -F c:输入格式是自定义格式
# -j 4:并行恢复(用4个线程,加快速度)
pg_restore -U postgres -d mydb -F c -j 4 -v mydb.dump

3.2 物理恢复:用pg_basebackup备份还原

物理恢复的本质是"替换数据目录+应用WAL日志",步骤如下:

步骤1:停止PostgreSQL服务
bash 复制代码
# 以Ubuntu为例,PostgreSQL 17的服务名是"postgresql@17-main"
sudo systemctl stop postgresql@17-main
步骤2:清空数据目录(注意备份原有数据!)
bash 复制代码
# 数据目录默认是/var/lib/postgresql/17/main(根据安装路径调整)
sudo rm -rf /var/lib/postgresql/17/main/*
步骤3:复制基础备份到数据目录
bash 复制代码
# 将备份目录的内容复制到数据目录
sudo cp -R /var/lib/postgresql/17/backups/base_20240520/* /var/lib/postgresql/17/main/
步骤4:配置恢复信号文件(PostgreSQL 12+)

PostgreSQL 12以后,恢复不再需要recovery.conf,而是通过recovery.signal文件触发:

bash 复制代码
# 在数据目录创建recovery.signal(告诉PostgreSQL启动恢复模式)
sudo touch /var/lib/postgresql/17/main/recovery.signal
步骤5:启动PostgreSQL服务
bash 复制代码
sudo systemctl start postgresql@17-main
验证恢复:
bash 复制代码
# 连接到数据库,检查数据是否存在
psql -U postgres -d mydb -c "SELECT count(*) FROM my_table;"

3.3 时间点恢复(PITR):精准还原到任意时刻

如果数据被误删,你可能不需要恢复到"最后一次备份",而是"误删前的1分钟"------这就是时间点恢复(PITR)

前提条件:
  1. 已做过物理基础备份pg_basebackup);
  2. 已开启WAL日志归档 (在postgresql.conf中设置wal_level = replicaarchive_mode = onarchive_command = 'cp %p /path/to/archive/%f')。
步骤:
  1. 按照"物理恢复"步骤1-4操作(复制基础备份、创建recovery.signal);

  2. 在数据目录创建recovery.conf(或在postgresql.conf中设置恢复目标):

    ini 复制代码
    # 恢复到2024-05-20 14:30:00(误删前的时间)
    recovery_target_time = '2024-05-20 14:30:00'
    # 恢复后自动提升为正常服务器(不再接受WAL日志)
    recovery_target_action = 'promote'
  3. 启动PostgreSQL服务,等待恢复完成;

  4. 验证数据:检查误删的表是否恢复。

4. 课后Quiz:巩固你的理解

问题1:如何备份PostgreSQL集群的所有角色(用户)和表空间?

答案 :用pg_dumpall------它能备份全局对象(角色、表空间)和所有数据库。命令如下:

bash 复制代码
pg_dumpall -U postgres -f globals.sql

参考链接https://www.postgresql.org/docs/17/backup-dump.html#BACKUP-DUMP-ALL

问题2:物理备份和逻辑备份的主要区别是什么?分别适用于哪些场景?

答案

  • 物理备份:复制数据文件,速度快,适合全量备份和快速恢复(如TB级数据);
  • 逻辑备份 :导出逻辑结构(SQL/自定义格式),灵活,适合跨版本迁移、部分数据恢复(如导出单个表)。
    参考链接https://www.postgresql.org/docs/17/backup.html#BACKUP-TYPES

问题3:用pg_restore恢复自定义格式备份时,为什么需要提前创建数据库?

答案pg_restore只能恢复数据库的内容(表、数据),不能创建数据库本身。因此需要提前用CREATE DATABASE mydb;创建目标数据库。

5. 常见报错与解决办法

报错1:pg_dump: error: connection to database "mydb" failed: FATAL: role "postgres" does not exist

原因 :指定的用户(postgres)不存在于数据库集群中。
解决

  1. 检查现有用户:psql -U your_user -d postgres -c "SELECT rolname FROM pg_roles;"
  2. 使用存在的超级用户(如admin):pg_dump -U admin -d mydb -f mydb.sql
  3. 若需要postgres用户,创建它:CREATE ROLE postgres SUPERUSER LOGIN;

报错2:pg_basebackup: error: could not connect to server: FATAL: no pg_hba.conf entry for replication connection from host "127.0.0.1"

原因pg_hba.conf未允许replication用户从该主机连接。
解决

  1. 编辑pg_hba.conf(默认路径:/var/lib/postgresql/17/main/pg_hba.conf);
  2. 添加一行:host replication replication 127.0.0.1/32 trust(允许replication用户从本地连接);
  3. 重新加载配置:pg_ctl reload -D /var/lib/postgresql/17/main/

报错3:pg_restore: error: input file does not appear to be a valid archive

原因 :输入文件格式错误(如用pg_restore恢复SQL文件)或文件损坏。
解决

  1. 检查备份格式:若备份时用-F p(SQL文件),需用psql恢复;若用-F c(自定义格式),需用pg_restore
  2. 验证文件完整性:pg_restore -l mydb.dump(列出文件内容,若报错则文件损坏)。

参考链接

  1. PostgreSQL备份与恢复总览:https://www.postgresql.org/docs/17/backup.html
  2. pg_dump文档:https://www.postgresql.org/docs/17/app-pgdump.html
  3. pg_dumpall文档:https://www.postgresql.org/docs/17/backup-dump.html#BACKUP-DUMP-ALL
  4. pg_basebackup文档:https://www.postgresql.org/docs/17/app-pgbasebackup.html
  5. 时间点恢复文档:https://www.postgresql.org/docs/17/continuous-archiving.html#POINT-IN-TIME-RECOVERY
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