Docker Compose 助力阿里云 Linux 3 PostgreSQL 高可用部署

光蛋2026-02-09 18:37

基于Docker Compose的阿里云Linux 3环境PostgreSQL高可用集群部署实践

摘要

针对阿里云Linux 3.2104 LTS操作系统环境下PostgreSQL高可用部署需求，本文提出一套基于Docker Compose+Patroni+etcd架构的轻量化部署方案。该方案以容器化方式构建1主1从PostgreSQL伪集群，完整实现主从复制、自动/手动故障切换核心能力，具备环境隔离、一键运维、无残留清理等特性。方案既适用于测试环境快速验证PostgreSQL高可用能力，也可为生产级部署提供标准化参考范式。

关键词

PostgreSQL；高可用（HA）；Patroni；etcd；Docker Compose；阿里云Linux 3

一、方案背景与核心优势

1.1 部署背景

PostgreSQL作为开源关系型数据库标杆产品，高可用部署是生产环境的核心诉求。传统原生部署方式存在环境依赖复杂、配置繁琐、清理困难等痛点，而容器化部署可有效规避此类问题，尤其适配测试场景的快速验证需求。阿里云Linux 3作为企业级操作系统，在云环境中广泛应用，亟需适配性强的PostgreSQL高可用部署方案。

1.2 核心优势

  • 容器化隔离：端口、数据、配置与宿主机完全隔离，避免环境冲突；
  • 一键化运维：通过Docker Compose实现集群启停、重启、销毁全生命周期管理；
  • 无残留清理：测试完成后可一键删除容器、数据卷，快速还原宿主机状态；
  • 网络自解析：Docker桥接网络支持容器名直接互访，无需手动配置hosts；
  • 数据持久化：宿主机挂载数据卷，容器销毁后核心数据不丢失；
  • 功能完整性：保留Patroni核心能力，与原生部署的高可用逻辑一致。

二、部署规划与基础要求

2.1 基础环境要求

  • 操作系统：阿里云Linux 3.2104 LTS 64位；
  • 硬件资源：内存≥2G（推荐4G），磁盘可用空间≥10G；
  • 网络：外网通畅，可访问Docker镜像仓库及Python包源；
  • 权限：全程使用root用户操作（测试环境便捷性优先）。

三、基础环境部署（Docker + Docker Compose）

3.1 卸载旧版本Docker（如有）

arduino 复制代码 
yum remove -y docker docker-client docker-client-latest docker-common docker-latest docker-latest-logrotate docker-logrotate docker-engine

3.2 配置阿里云Docker YUM源

bash 复制代码 
# 安装基础依赖
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
# 删除旧版Docker源（避免冲突）
rm -rf /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
# 添加阿里云Docker源
yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
# 适配阿里云Linux 3（兼容CentOS 8源）
sed -i 's/$releasever/8/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

3.3 安装Docker与Docker Compose

python 复制代码 
# 清理YUM缓存并生效新源
yum clean all && yum makecache
# 安装Docker核心组件
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin
# 验证安装
docker --version
docker compose version

3.4 配置阿里云镜像加速（关键）

bash 复制代码 
# 创建Docker守护进程配置文件
mkdir -p /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": [
    "https://docker.mirrors.aliyun.com",
    "https://hub-mirror.c.163.com"
  ]
}
EOF
# 重启Docker并设置开机自启
systemctl daemon-reload
systemctl start docker && systemctl enable docker
# 验证加速配置
docker info | grep -i mirror

专属加速地址获取：登录阿里云控制台→容器镜像服务→镜像工具→镜像加速器。

3.5 验证Docker运行

arduino 复制代码 
docker run --rm hello-world

输出Hello from Docker!即表示Docker部署成功。

四、集群配置文件编写

4.1 创建项目目录结构

bash 复制代码 
# 创建主目录及子目录
mkdir -p /pg-ha-docker/{conf/pg01,conf/pg02,data/etcd,data/pg01,data/pg02}
# 进入项目目录（后续操作均在此目录执行）
cd /pg-ha-docker
# 宽松授权（避免容器内权限不足）
chmod -R 777 /pg-ha-docker

4.2 编写Patroni配置文件

4.2.1 主库配置（conf/pg01/patroni.yml）
bash 复制代码 
version: '3.8'

# 公共配置锚点：Patroni节点通用配置（使用已构建镜像）
x-patroni-common: &patroni-common
  # 改动1：替换为已构建的自定义镜像（请替换为你的镜像地址/名称）
  image: crpi-aew0ru2n2oswkxy7.cn-shenzhen.personal.cr.aliyuncs.com/shen_wang/shen_wang:15-bullseye-custom   # 示例：harbor.example.com/pg-ha/patroni:v1.0
  restart: always
  user: root
  environment:
    - TZ=Asia/Shanghai
    - PGTZ=Asia/Shanghai
    - PIP_DEFAULT_TIMEOUT=300
    - DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
    - TERM=xterm-256color
    - ETCDCTL_API=2
    - APT::Acquire::Queue-Mode=host
    - APT::Acquire::Parallel=10
  depends_on:
    pg-etcd:
      condition: service_healthy
  networks:
    - pg-ha-network
  mem_limit: 2G
  cpus: 1.0
  healthcheck:
    test: ["CMD", "bash", "-c", "netstat -tulpn 2>/dev/null | grep -q ':5432' && curl -f http://localhost:8008/patroni 2>/dev/null || exit 1"]
    interval: 10s
    timeout: 5s
    retries: 10
    start_period: 240s

# 改动2：简化command（仅保留容器启动必需逻辑，依赖/源配置已在镜像构建时完成）
x-patroni-command: &patroni-command
  - /bin/bash
  - -c
  - |
    set -euo pipefail

    # 新增：创建缺失的pgdata子目录
    echo '===== 创建PG数据目录 ====='
    mkdir -p /var/lib/postgresql/data/pgdata
    # 仅保留：数据目录权限修复（容器启动时动态调整）
    echo '===== 修复数据目录权限 ====='
    chown -R postgres:postgres /var/lib/postgresql/data
    chmod 700 /var/lib/postgresql/data
    chmod 700 /var/lib/postgresql/data/pgdata  # 显式设置pgdata权限


    # 仅保留：启动Patroni（镜像已预装patroni及依赖）
    echo '===== 启动Patroni ====='
    exec gosu postgres /usr/local/bin/patroni /etc/patroni/patroni.yml
    sleep infinity

services:
  # etcd服务（无改动，保持原有配置）
  pg-etcd:
    image: quay.io/coreos/etcd:v3.4.27
    container_name: pg-etcd
    restart: always
    ports:
      - "2379:2379"
      - "2380:2380"
    volumes:
      - ./data/etcd:/data/etcd
    networks:
      - pg-ha-network
    command: >
      etcd
      --name etcd-node
      --data-dir /data/etcd
      --listen-client-urls http://0.0.0.0:2379
      --advertise-client-urls http://pg-etcd:2379
      --listen-peer-urls http://0.0.0.0:2380
      --initial-advertise-peer-urls http://pg-etcd:2380
      --initial-cluster etcd-node=http://pg-etcd:2380
      --initial-cluster-token etcd-cluster
      --initial-cluster-state new
      --enable-v2=true  
    healthcheck:
      test: ["CMD", "etcdctl", "--endpoints=http://localhost:2379", "endpoint", "health"]
      interval: 5s
      timeout: 3s
      retries: 5
      start_period: 15s

  # Patroni-PG主节点（使用已构建镜像+简化命令）
  patroni-pg01:
    <<: *patroni-common
    container_name: patroni-pg01
    ports:
      - "5432:5432"
      - "8008:8008"
    volumes:
      - ./conf/pg01:/etc/patroni
      - ./data/pg01:/var/lib/postgresql/data
      - ./logs/pg01:/var/log/postgresql
    command: *patroni-command

  # Patroni-PG从节点（使用已构建镜像+简化命令）
  patroni-pg02:
    <<: *patroni-common
    container_name: patroni-pg02
    ports:
      - "5433:5432"
      - "8009:8008"
    volumes:
      - ./conf/pg02:/etc/patroni
      - ./data/pg02:/var/lib/postgresql/data
      - ./logs/pg02:/var/log/postgresql
    command: *patroni-command

networks:
  pg-ha-network:
    driver: bridge
    name: pg-ha-network
4.2.2 从库配置（conf/pg02/patroni.yml）

仅需修改name和advertise字段为patroni-pg02，其余与主库一致：

yaml 复制代码 
log:
  level: DEBUG
  format: '%(asctime)s %(levelname)s: %(message)s'

scope: pg-ha-docker
namespace: /patroni/
name: patroni-pg02  # 确认节点名称唯一

restapi:
  listen: 0.0.0.0:8009
  advertise: patroni-pg02:8009
  connect_address: patroni-pg02:8009

etcd:
  hosts: ["pg-etcd:2379"]

postgresql:
  listen: 0.0.0.0:5432
  advertise: patroni-pg02:5432  # 保留advertise即可，无需重复配置connect_address
  connect_address: patroni-pg02:5432
  data_dir: /var/lib/postgresql/data/pgdata
  config_dir: /var/lib/postgresql/data/pgdata  
  bin_dir: /usr/lib/postgresql/15/bin
  pgpass: /tmp/pgpass
  authentication:
    superuser:
      username: postgres
      password: Pg@123456
    replication:
      username: repl  # 统一复制用户，和主节点保持一致
      password: Repl@123456
    rewind:  # 新增：rewind用户认证（复用repl用户即可）
      username: repl
      password: Repl@123456
  parameters:
    wal_level: replica
    max_wal_senders: 5
    wal_keep_size: 512MB
    hot_standby: on
    max_connections: 500
    shared_buffers: 128MB
    listen_addresses: '*'
    port: 5432
  priority: 50  # 从节点优先级低于主节点（pg01设为100）

bootstrap:
  # 从节点通过pg_basebackup同步主节点数据，仅保留这个method即可
  method: pg_basebackup
  pg_basebackup:
    host: patroni-pg01  # 主节点地址
    port: 5432
    username: repl  # 匹配authentication.replication的用户
    password: Repl@123456  # 匹配authentication.replication的密码
    options: '-c fast -X stream'  # 新增：优化备份参数，确保同步成功
  restore_command: cp /var/lib/postgresql/data/pg_wal/%f %p  
  pg_hba:
    - host all all 0.0.0.0/0 md5
    - host replication repl 0.0.0.0/0 md5
  dcs:
    ttl: 30
    loop_wait: 10
    retry_timeout: 10
    maximum_lag_on_failover: 1048576
    postgresql:  # use_pg_rewind/use_slots归到dcs.postgresql下（正确层级）
      use_pg_rewind: true
      use_slots: true
      parameters:
        wal_level: replica
        max_wal_senders: 10
        wal_keep_size: 1GB
        hot_standby: on
  postgresql:
    force: true  # 移除冗余的method: postgres

failover:
  automatic: true
  allowed_failover_times:
    - 00:00-24:00
  failover_timeout: 60

4.3 构建镜像

ini 复制代码 
FROM postgres:15-bullseye
LABEL maintainer="custom-patroni <your-email@xxx.com>"

# 环境变量
ENV TZ=Asia/Shanghai \
    PGTZ=Asia/Shanghai \
    DEBIAN_FRONTEND=noninteractive \
    ETCDCTL_API=2

# 核心优化：保留官方pgdg源 + 添加清华源（解决依赖冲突，printf写入）
RUN set -eux; \
    # 不删除pgdg源（关键：保留PostgreSQL官方依赖），仅清理旧缓存
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*; \
    # 添加清华源到sources.list（补充源，不覆盖官方pgdg源）
    printf "deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ bullseye main contrib non-free\ndeb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ bullseye-updates main contrib non-free\ndeb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian-security/ bullseye-security main contrib non-free\n" >> /etc/apt/sources.list; \
    # 更新源（同时读取官方pgdg源+清华源）
    apt-get update; \
    # 安装依赖（官方源提供匹配的libpq5，清华源加速其他包）
    apt-get install -y --no-install-recommends --fix-missing --fix-broken \
        ca-certificates apt-transport-https curl gosu net-tools \
        python3 python3-pip python3-dev gcc libpq-dev; \
    # 清理缓存
    apt-get clean; \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*; \
    update-ca-certificates

# 二进制安装 etcd 3.5.9（修复：使用GitHub官方原始地址，彻底解决404）
RUN set -eux; \
    ETCD_VERSION="3.5.9"; \
    ARCH="amd64"; \
    curl -fsSL https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v${ETCD_VERSION}/etcd-v${ETCD_VERSION}-linux-${ARCH}.tar.gz -o etcd.tar.gz; \
    tar -zxvf etcd.tar.gz; \
    mv etcd-v${ETCD_VERSION}-linux-${ARCH}/etcd /usr/local/bin/; \

4.4 编写Docker Compose编排文件

在/pg-ha-docker目录下创建docker-compose.yml：

bash 复制代码 
version: '3.8'

# 公共配置锚点：Patroni节点通用配置（使用已构建镜像）
x-patroni-common: &patroni-common
  # 改动1：替换为已构建的自定义镜像（请替换为你的镜像地址/名称）
  image: patroni-pg01:15-bullseye-custom   # 示例：harbor.example.com/pg-ha/patroni:v1.0
  restart: always
  user: root
  environment:
    - TZ=Asia/Shanghai
    - PGTZ=Asia/Shanghai
    - PIP_DEFAULT_TIMEOUT=300
    - DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
    - TERM=xterm-256color
    - ETCDCTL_API=2
    - APT::Acquire::Queue-Mode=host
    - APT::Acquire::Parallel=10
  depends_on:
    pg-etcd:
      condition: service_healthy
  networks:
    - pg-ha-network
  mem_limit: 2G
  cpus: 1.0
  healthcheck:
    test: ["CMD", "bash", "-c", "netstat -tulpn 2>/dev/null | grep -q ':5432' && curl -f http://localhost:8008/patroni 2>/dev/null || exit 1"]
    interval: 10s
    timeout: 5s
    retries: 10
    start_period: 240s

# 改动2：简化command（仅保留容器启动必需逻辑，依赖/源配置已在镜像构建时完成）
x-patroni-command: &patroni-command
  - /bin/bash
  - -c
  - |
    set -euo pipefail

    # 新增：创建缺失的pgdata子目录
    echo '===== 创建PG数据目录 ====='
    mkdir -p /var/lib/postgresql/data/pgdata
    # 仅保留：数据目录权限修复（容器启动时动态调整）
    echo '===== 修复数据目录权限 ====='
    chown -R postgres:postgres /var/lib/postgresql/data
    chmod 700 /var/lib/postgresql/data
    chmod 700 /var/lib/postgresql/data/pgdata  # 显式设置pgdata权限


    # 仅保留：启动Patroni（镜像已预装patroni及依赖）
    echo '===== 启动Patroni ====='
    exec gosu postgres /usr/local/bin/patroni /etc/patroni/patroni.yml
    sleep infinity

services:
  # etcd服务（无改动，保持原有配置）
  pg-etcd:
    image: quay.io/coreos/etcd:v3.4.27
    container_name: pg-etcd
    restart: always
    ports:
      - "2379:2379"
      - "2380:2380"
    volumes:
      - ./data/etcd:/data/etcd
    networks:
      - pg-ha-network
    command: >
      etcd
      --name etcd-node
      --data-dir /data/etcd
      --listen-client-urls http://0.0.0.0:2379
      --advertise-client-urls http://pg-etcd:2379
      --listen-peer-urls http://0.0.0.0:2380
      --initial-advertise-peer-urls http://pg-etcd:2380
      --initial-cluster etcd-node=http://pg-etcd:2380
      --initial-cluster-token etcd-cluster
      --initial-cluster-state new
      --enable-v2=true  
    healthcheck:
      test: ["CMD", "etcdctl", "--endpoints=http://localhost:2379", "endpoint", "health"]
      interval: 5s
      timeout: 3s
      retries: 5
      start_period: 15s

  # Patroni-PG主节点（使用已构建镜像+简化命令）
  patroni-pg01:
    <<: *patroni-common
    container_name: patroni-pg01
    ports:
      - "5432:5432"
      - "8008:8008"
    volumes:
      - ./conf/pg01:/etc/patroni
      - ./data/pg01:/var/lib/postgresql/data
      - ./logs/pg01:/var/log/postgresql
    command: *patroni-command

  # Patroni-PG从节点（使用已构建镜像+简化命令）
  patroni-pg02:
    <<: *patroni-common
    container_name: patroni-pg02
    ports:
      - "5433:5432"
      - "8009:8008"
    volumes:
      - ./conf/pg02:/etc/patroni
      - ./data/pg02:/var/lib/postgresql/data
      - ./logs/pg02:/var/log/postgresql
    command: *patroni-command

networks:
  pg-ha-network:
    driver: bridge
    name: pg-ha-network

五、集群启动与基础验证

5.1 启动集群

bash 复制代码 
cd /pg-ha-docker
docker compose up -d

首次启动需拉取镜像并安装依赖，耗时1-3分钟（取决于网络带宽）。

5.2 验证容器状态

bash 复制代码 
# 查看容器运行状态
docker compose ps
# 或通用Docker命令
docker ps -a

成功标志：3个容器（pg-etcd、patroni-pg01、patroni-pg02）STATUS均为Up。

5.3 查看容器日志（排查故障）

bash 复制代码 
# 实时查看patroni-pg01日志
docker logs -f patroni-pg01
# 查看patroni-pg02日志
docker logs -f patroni-pg02
# 查看etcd日志
docker logs -f pg-etcd

无connection refused、permission denied、no such host等报错即表示基础环境正常。

5.4 验证Patroni集群状态

bash 复制代码 
# 进入patroni-pg01容器
docker exec -it patroni-pg01 /bin/bash
# 查看集群状态
patronictl -c /etc/patroni/patroni.yml list

# 第二种方式
curl http://localhost:8008/patroni/cluster

成功输出示例：

sql 复制代码 
+ Cluster: pg-ha-docker (1234567890123456789) -------+----+-----------+
| Member         | Host          | Role    | State   | TL | Lag in MB |
+----------------+---------------+---------+---------+----+-----------+
| patroni-pg01   | patroni-pg01  | Leader  | running |  1 |           |
| patroni-pg02   | patroni-pg02  | Replica | running |  1 |         0 |
+----------------+---------------+---------+---------+----+-----------+

六、核心功能验证

6.1 主从流复制验证

6.1.1 主库写入数据
sql 复制代码 
# 连接主库执行SQL
docker exec -it patroni-pg01 psql -U postgres -d postgres
# 创建测试库和表并插入数据
CREATE DATABASE test_ha;
\c test_ha;
CREATE TABLE t1 (id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(20), create_time TIMESTAMP DEFAULT now());
INSERT INTO t1 (id, name) VALUES (1, 'docker-pg'), (2, 'patroni-ha');
SELECT * FROM t1;
\q
6.1.2 从库验证同步
bash 复制代码 
# 连接从库查询数据
docker exec -it patroni-pg02 psql -U postgres -d postgres
\c test_ha;
SELECT * FROM t1;  # 与主库数据一致即同步成功
\q
6.1.3 验证复制进程
bash 复制代码 
# 主库查看复制连接
docker exec -it patroni-pg01 psql -U postgres -c "SELECT usename, client_addr, state FROM pg_stat_replication;"

输出repl用户且state=streaming即表示主从复制正常。

6.2 自动故障切换验证

6.2.1 模拟主库宕机
arduino 复制代码 
# 停止主库容器
docker stop patroni-pg01
6.2.2 监控切换过程
bash 复制代码 
# 进入从库容器监控集群状态
docker exec -it patroni-pg02 /bin/bash
watch -n 2 patronictl -c /etc/patroni/patroni.yml list

切换完成后，patroni-pg02变为Leader，patroni-pg01状态为unreachable。

6.2.3 验证新主库可读写
sql 复制代码 
# 连接新主库插入数据
docker exec -it patroni-pg02 psql -U postgres -d test_ha
INSERT INTO t1 (id, name) VALUES (3, 'docker-auto-failover');
INSERT INTO t1 (id, name) VALUES (4, 'docker-auto-failover');
SELECT * FROM t1;
\q
6.2.4 恢复原主库（成为原从库子节点）
bash 复制代码 
# 重启原主库容器
docker start patroni-pg01

原主库（patroni-pg01）重启后，会自动加入集群并同步新主库（原从库patroni-pg02）的数据，最终成为原从库（新主库）的子节点，以从库身份跟随新主库保持数据同步，维持集群正常高可用架构。

6.3 手动故障切换验证

bash 复制代码 
# 进入patroni-pg01容器
docker exec -it patroni-pg01 /bin/bash
# 执行手动切换 这个版本里没有这个，看下日志就能看到
patronictl -c /etc/patroni/patroni.yml switchover

按交互提示选择目标主库（patroni-pg01）并确认，切换完成后验证patroni-pg01恢复为Leader，数据同步正常。

七、常用运维命令

7.1 集群整体管理

bash 复制代码 
# 启动集群
docker compose up -d
# 停止集群（保留容器/数据）
docker compose stop
# 重启集群
docker compose restart
# 停止并删除容器（保留数据卷）
docker compose down
# 彻底清理（容器+数据卷+网络）
docker compose down -v

7.2 容器单独操作

bash 复制代码 
# 启动单个容器
docker start patroni-pg01
# 停止单个容器
docker stop patroni-pg01
# 进入容器终端
docker exec -it patroni-pg01 /bin/bash

7.3 Patroni核心命令（容器内）

bash 复制代码 
# 查看集群状态
patronictl -c /etc/patroni/patroni.yml list
# 手动切换主库
patronictl -c /etc/patroni/patroni.yml switchover
# 强制故障切换
patronictl -c /etc/patroni/patroni.yml failover

八、常见故障排查

8.1 容器启动报permission denied

原因：宿主机目录权限不足，容器无法读写挂载的卷。

解决 ：执行chmod -R 777 /pg-ha-docker授权，重启容器。

8.2 Patroni无法连接etcd

原因：etcd未启动或容器网络不通。

解决 ：先启动etcd容器docker start pg-etcd，验证网络连通性后重启Patroni容器。

8.3 apt锁占用（Waiting for cache lock）

bash 复制代码 
# 进入容器终止占用进程
docker exec -it patroni-pg01 /bin/bash
killall -9 apt apt-get
rm -rf /var/lib/dpkg/lock-frontend /var/lib/apt/lists/lock
dpkg --configure -a

8.4 镜像拉取超时

原因：Docker镜像加速配置未生效，或外网网络不稳定。

解决：重新配置daemon.json并重启Docker + containerd，手动拉取镜像：

bash 复制代码 
docker pull bitnami/etcd:3.5.10
docker pull postgres:15-bullseye

九、环境清理

测试完成后，执行以下命令彻底清理环境，无残留：

bash 复制代码 
cd /pg-ha-docker
docker compose down -v
rm -rf /pg-ha-docker
# 可选：停止Docker服务
systemctl stop docker

十、生产环境扩展建议

本文方案为测试环境伪集群，生产环境落地需做以下调整：

  1. etcd部署3节点集群，提升配置存储层的高可用；
  2. PostgreSQL实例部署到多台物理/云主机，规避单节点故障风险；
  3. 增加HAProxy/Keepalived实现VIP漂移，统一数据库访问入口；
  4. 配置Prometheus + Grafana监控告警，实时监控集群状态和数据同步延迟；
  5. 增加数据备份策略（如pg_basebackup + WAL归档），保障数据可恢复。。
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