第十六章多主复制与读写分离 - 第二节：逻辑复制与物理复制对比 - B40yd

第二节逻辑复制与物理复制对比

目标：深入理解 PostgreSQL 中两种核心的复制技术——物理复制（Physical Replication）和逻辑复制（Logical Replication）——的工作原理、优缺点和各自的适用场景。

PostgreSQL 的复制能力是其高可用性和扩展性架构的基石。它主要提供两种复制方式，理解它们的根本区别，对于设计正确的数据库架构至关重要。

物理复制，也常被称为流复制（Streaming Replication），是 PostgreSQL 最传统、最常用的复制方式。

工作原理：

基于 WAL (Write-Ahead Log)：主节点（Primary）将其产生的 WAL 记录，通过网络，以二进制流的形式，实时地传输给副本节点（Replica）。
块级别的复制：副本节点接收到这些 WAL 记录后，不断地重放（Replay）它们，从而在物理层面（数据块、字节级别）上，与主节点保持一模一样的状态。
结果：副本节点是主节点的一个精确到物理块的、只读的克隆。

Physical Replication 图片来源: EnterpriseDB 官方博客

优点：

缺点：

灵活性差：
- 全量复制：必须复制整个数据库实例的所有变更，无法选择只复制某张表或某个数据库。
- 版本严格一致：主节点和副本节点的 PostgreSQL 主版本号必须完全相同，操作系统和硬件架构也必须兼容。
- 副本是只读的：无法在副本上进行任何写操作。
不适用于多主：其单向、全量复制的特性，决定了它无法用于实现多主复制。

适用场景：

逻辑复制是 PostgreSQL 10 版本引入的、更现代、更灵活的复制方式。

工作原理：

基于逻辑解码（Logical Decoding）：主节点（称为发布者，Publisher）将 WAL 记录解码成一种逻辑的、与存储无关的格式（例如，INSERT INTO my_table (id, name) VALUES (1, 'Alice') 这样的高级别变更）。
行级别的复制：发布者将这些逻辑变更流发送给订阅者（Subscriber）。订阅者接收到后，像执行普通的 SQL 命令一样，将这些变更应用到自己的表中。
结果：订阅者在逻辑层面（数据行）上，与发布者的数据保持一致，但其底层的物理存储可以完全不同。

Logical Replication 图片来源: EnterpriseDB 官方博客

优点：

高度灵活：
- 选择性复制：可以选择只发布（复制）某几张表，甚至可以选择只复制 INSERT 和 UPDATE，而不复制 DELETE。
- 跨版本/平台复制：由于复制的是逻辑变更，主节点和订阅者可以使用不同的 PostgreSQL 主版本（例如，从 14 复制到 15），甚至可以运行在不同的操作系统上。
- 多对一/一对多：可以实现将多个发布者的数据汇总到一个订阅者，或将一个发布者的数据分发给多个订阅者。
多主复制的基础：像 BDR 这样的多主复制方案，正是建立在逻辑复制的基础之上。

缺点：

性能开销稍高：逻辑解码和重放 SQL 的过程，比直接应用 WAL 的二进制流要多一些 CPU 开销。
功能限制：
- 无法复制 DDL（Data Definition Language）变更。如果在主节点上 ALTER TABLE，这个变更不会被自动复制到订阅者，需要手动执行。
- 无法复制大对象（Large Objects）。
- 初始化的数据同步（Initial Data Sync）可能比物理复制更复杂。

适用场景：

选择建议：

对于标准的高可用和读写分离需求，物理复制因其简单、高效和可靠，仍然是首选方案。
当你需要更精细的控制，例如只想复制一部分数据、需要在不同 PostgreSQL 版本间同步、或者要构建更复杂的拓扑结构时，逻辑复制则能提供无与伦比的灵活性。