クロスデータセンター レプリケーションを使用する

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このページでは、Kubernetes でセカンダリ データベース クラスタを作成して操作し、クロスデータセンター レプリケーションを使用する方法について説明します。

クロスデータセンター レプリケーションのコンセプトの概要については、クロスデータセンター レプリケーションについてをご覧ください。

始める前に

• プライマリ データセンターとセカンダリ データセンターの間に、信頼性が高く低レイテンシなネットワーク接続性が確保されていることを確認してください。これは、クロスデータセンター レプリケーションを効果的に機能させるために不可欠です。
• AlloyDB Omni Operator の最新バージョンをインストールして、プライマリ データセンターの Kubernetes クラスタとセカンダリ データセンターの Kubernetes クラスタに AlloyDB Omni をデプロイします。クロスデータセンター レプリケーションは、AlloyDB Omni Operator バージョン 1.5.0 以降でサポートされています。
• プライマリ データセンターの Kubernetes クラスタに AlloyDB Omni データベース クラスタを作成します。
• プライマリ データベース クラスタ内のプライマリ サーバーとスタンバイ サーバーに、セカンダリ クラスタへのレプリケーションに必要な WAL ファイルを格納できる十分な Write-Ahead Logging（WAL）領域が確保されていることを確認してください。セカンダリ クラスタにまだ複製されていないデータは、プライマリ クラスタ内に WAL ファイルとして保存されます。そのため、プライマリ クラスタとセカンダリ クラスタ間の接続速度によっては、この目的のために追加のディスク容量が必要になることがあります。

セカンダリ データベース クラスタを作成する

AlloyDB Omni セカンダリ データベース クラスタを作成し、プライマリ データベース クラスタからのレプリケーションを有効にするには、次の操作を行います。

1. AlloyDB Omni プライマリ データベース クラスタで外部接続が有効になっていることを確認します。外部接続が有効になっていない場合は、データベース クラスタ マニフェストの spec セクションに次の行を追加します。

   ...
   spec:
     ...
     allowExternalIncomingTraffic: true
    

2. 高可用性（HA）が有効になっているプライマリ データベース クラスタでクロスデータセンター レプリケーションを使用するには、プライマリ データベース クラスタで replayReplicationSlotsOnStandbys フィールドが有効になっていることを確認します。

   ...
   spec:
     ...
     availability:
       ...
       replayReplicationSlotsOnStandbys: true
    

   このフィールドと、次の手順で説明する logReplicationSlots を有効にすると、セカンダリ データベース クラスタで使用されるレプリケーション スロットがすべての HA スタンバイに同期されます。この構成により、フェイルオーバーまたはスイッチオーバーの後、新しい HA プライマリが、セカンダリ データベース クラスタでまだ使用されていない write-ahead log 書き込みWAL ファイルを保持できるようになり、レプリケーションを停止なく再開できます。

   注: 既存のデータベース クラスタでこのフィールドを変更すると、10 ～ 20 秒のダウンタイムが発生する可能性があります。これは、このフィールドを有効にするには、すべての HA スタンバイが再起動し、プライマリに再接続する必要があるためです。

3. プライマリ データベース クラスタでレプリケーションを有効にするには、プライマリ データセンターの Kubernetes クラスタに次のようなマニフェストを適用します。

   apiVersion: v1
   kind: Secret
   metadata:
     name: ha-rep-pw-DB_CLUSTER_NAME
     namespace: DB_CLUSTER_NAMESPACE
   type: Opaque
   data:
     rep-user-pw: "ENCODED_PASSWORD"
   ---
   apiVersion: alloydbomni.dbadmin.goog/v1
   kind: Replication
   metadata:
     name: REPLICATION_NAME
     namespace: DB_CLUSTER_NAMESPACE
   spec:
     dbcluster:
       name: DB_CLUSTER_NAME
     upstream:
       password:
         name: ha-rep-pw-DB_CLUSTER_NAME
       logReplicationSlot: true

   次のように置き換えます。

   • DB_CLUSTER_NAME: データベース クラスタの名前。例: dbc-1
   • ENCODED_PASSWORD: セカンダリ データベースからのレプリケーションに使用するデータベース ユーザーのパスワード。Base64 文字列としてエンコードされます（例: Q2hhbmdlTWUxMjM= for ChangeMe123）。デフォルト値は alloydbreplica です。
   • REPLICATION_NAME: レプリケーションの名前。例: replication-1
   • LOG_REPLICATION_SLOT: レプリケーション スロット データを WAL ファイルに記録します。このオプションを有効にするには、値を true に設定します。デフォルト値は false です。

   フェイルオーバーまたはスイッチオーバーの後にレプリケーションが引き続き動作するよう、高可能性（HA）が有効になっているプライマリ データベース クラスタでは logReplicationSlot オプションを有効にすることをおすすめします。

   注: logReplicationSlot を有効にしてレプリケーションを作成すると、プライマリでデータベースが再起動されます。

   レプリケーション ステータスが準備完了になるまで待ちます。

   注: スロットでアクティブなレプリケーションが行われていない場合、レプリケーション ステータスは「準備完了」と表示されますが、これは正常な状態ではありません。セカンダリ データベース クラスタをまだ設定していない場合は、ステータスが「異常」であることが予想されます。

4. セカンダリ データベース クラスタでレプリケーションを構成するために使用されるアップストリーム接続情報を取得するには、次のコマンドを実行します。

   kubectl get replication REPLICATION_NAME
   kubectl get replication REPLICATION_NAME -o json | jq .status.upstream

   出力は次のようになります。

     {
       "host": "35.230.32.36",
       "password": {
         "name": "ha-rep-pw-dbc-1"
       },
       "port": 5432,
       "replicationSlotName": "dbc_1_replication_1",
       "username": "alloydbreplica"
     }
     

5. 次のステップでセカンダリ データベース クラスタのレプリケーションを有効にするため、出力をメモしておきます。
6. プライマリ データベース クラスタと同じ構成で、セカンダリ データセンターの Kubernetes クラスタに AlloyDB Omni クラスタを作成します。
7. AlloyDB Omni セカンダリ データベース クラスタで外部接続が有効になっていることを確認する

8. 外部接続が有効になっていない場合は、マニフェストの spec セクションに次の行を追加します。

   ...
   spec:
     ...
     allowExternalIncomingTraffic: true

9. セカンダリ データベース クラスタでレプリケーションを有効にするには、次のようなマニフェストをセカンダリ データセンターの Kubernetes クラスタに適用します。

   apiVersion: v1
   kind: Secret
   metadata:
     name: ha-rep-pw-SECONDARY_DB_CLUSTER_NAME
     namespace: SECONDARY_DB_CLUSTER_NAMESPACE
   type: Opaque
   data:
     rep-user-pw: "ENCODED_PASSWORD"
   ---
   apiVersion: alloydbomni.dbadmin.goog/v1
   kind: Replication
   metadata:
     name: SECONDARY_REPLICATION_NAME
     namespace: SECONDARY_DB_CLUSTER_NAMESPACE
   spec:
     dbcluster:
       name: SECONDARY_DB_CLUSTER_NAME
     downstream:
       host: PRIMARY_HOST
       port: PRIMARY_PORT
       username: alloydbreplica
       password:
         name: ha-rep-pw-SECONDARY_DB_CLUSTER_NAME
       replicationSlotName: PRIMARY_REPLICATION_SLOT
       control: setup

   次のように置き換えます。

   • SECONDARY_DB_CLUSTER_NAME: セカンダリ データベース クラスタの名前。例: dbc-2
   • ENCODED_PASSWORD: プライマリ データベース クラスタのレプリケーションに使用するデータベース ユーザーのパスワード。base64 文字列としてエンコードされます（例: Q2hhbmdlTWUxMjM= for ChangeMe123）。デフォルト値は alloydbreplica です。
   • SECONDARY_REPLICATION_NAME: レプリケーションの名前（例: `replication-2`）。
   • PRIMARY_HOST: 手順 3 の出力から取得したプライマリ データベース クラスタの接続エンドポイント。セカンダリ データベースがこのエンドポイントからレプリケーションにアクセスします。
   • PRIMARY_PORT: 手順 3 の出力から取得したプライマリ データベース クラスタの接続ポート。セカンダリ データベースは、このポートを介してレプリケーションにアクセスします。
   • PRIMARY_REPLICATION_SLOT: 手順 3 の出力にあるプライマリ データベース クラスタのレプリケーション スロットの名前。セカンダリ データベースはこのスロットをレプリケーションに使用します。

セカンダリ データベース クラスタのレプリケーションを表示する

AlloyDB Omni セカンダリ データベース クラスタとそのレプリケーション ステータスの詳細を表示するには、次のコマンドを実行します。

kubectl get dbcluster SECONDARY_DB_CLUSTER_NAME
kubectl get replication SECONDARY_REPLICATION_NAME

セカンダリ データベース クラスタが正常に設定され、プライマリ データベース クラスタからのストリーミング レプリケーションが設定されている場合、レプリケーション ステータスは「準備完了」と「正常」の両方になります。

セカンダリ データベース クラスタをプロモートする

セカンダリ データベース クラスタをプロモートする前に、次の手順で、セカンダリ データベース クラスタがプライマリ データベース クラスタから受け取ったすべてのトランザクションを適用していることを確認します。

• セカンダリ データベース クラスタのレプリケーション ステータスを確認して、準備完了で正常な状態であることを確認します。

  kubectl get replication SECONDARY_REPLICATION_NAME

• プライマリ データベース クラスタへの書き込みをすべて停止します。プライマリ データベース クラスタで次のクエリを実行して、セカンダリ データベースのレプリケーション ラグを確認します。結果で最小のラグが示されていることを確認します。

  理想的なラグ値は 0 です。ラグが 0 より大きい場合でも、セカンダリ データベース クラスタをプロモートできますが、プライマリ データベース クラスタですでに commit されている最近のトランザクションが失われる可能性があります。

  psql -h PRIMARY_HOST -U postgres -d postgres -c 'SELECT application_name, pg_wal_lsn_diff(pg_current_wal_lsn(), replay_lsn) AS replay_lag FROM pg_stat_replication;'

セカンダリ データベース クラスタをプライマリ データベース クラスタにプロモートするには、セカンダリ データベース クラスタのレプリケーション マニフェストの control フィールドを promote に更新し、セカンダリ データセンターの Kubernetes クラスタに適用します。

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: ha-rep-pw-SECONDARY_DB_CLUSTER_NAME
  namespace: SECONDARY_DB_CLUSTER_NAMESPACE
type: Opaque
data:
  rep-user-pw: "ENCODED_PASSWORD"
---
apiVersion: alloydbomni.dbadmin.goog/v1
kind: Replication
metadata:
  name: SECONDARY_REPLICATION_NAME
  namespace: SECONDARY_DB_CLUSTER_NAMESPACE
spec:
  dbcluster:
    name: SECONDARY_DB_CLUSTER_NAME
  downstream:
    host: PRIMARY_HOST
    port: PRIMARY_PORT
    username: alloydbreplica
    password:
      name: ha-rep-pw-SECONDARY_DB_CLUSTER_NAME
    replicationSlotName: PRIMARY_REPLICATION_SLOT
    control: promote

切り替えを行う

スイッチオーバーを実行する前に、両方のデータセンターに属するプライマリ データベース クラスタとセカンダリ データベース クラスタがオンラインであり、データベース クラスタが正常な状態であることを確認します。

カットオーバー中にプライマリ データベース クラスタとセカンダリ データベース クラスタのデータ整合性を確保するには、次の手順で、セカンダリ データベース クラスタがプライマリ データベース クラスタから受け取ったすべてのトランザクションを適用していることを確認します。

• セカンダリ データベース クラスタのレプリケーション ステータスを確認して、準備完了で正常な状態であることを確認します。

  kubectl get replication SECONDARY_REPLICATION_NAME

• プライマリ データベース クラスタへの書き込みをすべて停止します。プライマリ データベース クラスタで次のクエリを実行して、セカンダリ データベースのレプリケーション ラグを確認します。結果でラグ値が 0 になっていることを確認します。

  psql -h PRIMARY_HOST -U postgres -d postgres -c 'SELECT application_name, pg_wal_lsn_diff(pg_current_wal_lsn(), replay_lsn) AS replay_lag FROM pg_stat_replication;'

スイッチオーバーの手順は次のとおりです。

1. AlloyDB Omni セカンダリ データベース クラスタをプライマリ データベース クラスタに変換するには、セカンダリ データセンターの Kubernetes クラスタでレプリケーション マニフェストを次のように更新します。

   apiVersion: v1
   kind: Secret
   metadata:
     name: ha-rep-pw-SECONDARY_DB_CLUSTER_NAME
     namespace: SECONDARY_DB_CLUSTER_NAMESPACE
   type: Opaque
   data:
     rep-user-pw: "ENCODED_PASSWORD"
   ---
   apiVersion: alloydbomni.dbadmin.goog/v1
   kind: Replication
   metadata:
     name: SECONDARY_REPLICATION_NAME
     namespace: SECONDARY_DB_CLUSTER_NAMESPACE
   spec:
     dbcluster:
       name: SECONDARY_DB_CLUSTER_NAME
     upstream:
       password:
         name: ha-rep-pw-SECONDARY_DB_CLUSTER_NAME

   レプリケーション ステータスが準備完了になるまで待ちます。

2. レプリケーションのアップストリーム接続情報を取得するには、次のコマンドを実行します。

   kubectl get replication SECONDARY_REPLICATION_NAME
   kubectl get replication SECONDARY_REPLICATION_NAME -o json | jq .status.upstream

   出力は次のようになります。

     {
       "host": "34.23.207.137",
       "password": {
         "name": "ha-rep-pw-dbc-2"
       },
       "port": 5432,
       "replicationSlotName": "dbc_2_replication_2",
       "username": "alloydbreplica"
     }
   

3. AlloyDB Omni プライマリ データベース クラスタをセカンダリ データベース クラスタに変換するには、プライマリ データセンターの Kubernetes クラスタでレプリケーション マニフェストを次のように更新します。

   apiVersion: v1
   kind: Secret
   metadata:
     name: ha-rep-pw-DB_CLUSTER_NAME
   type: Opaque
   data:
     rep-user-pw: "ENCODED_PASSWORD"
   ---
   apiVersion: alloydbomni.dbadmin.goog/v1
   kind: Replication
   metadata:
     name: REPLICATION_NAME
   spec:
     dbcluster:
       name: DB_CLUSTER_NAME
     downstream:
       host: SECONDARY_HOST
       port: SECONDARY_PORT
       username: alloydbreplica
       password:
         name: ha-rep-pw-DB_CLUSTER_NAME
       replicationSlotName: SECONDARY_REPLICATION_SLOT
       control: rewind

   レプリケーション ステータスが準備完了で正常になるまで待ちます。

4. レプリケーションのステータスを確認するには、次のコマンドを使用します。

   kubectl get replication REPLICATION_NAME