PostgreSQLのバックアップ戦略を立てよう: pg_basebackupを中心に

2024-08-02

pg_basebackupとは?

pg_basebackupは、稼働中のPostgreSQLデータベースのバックアップを、データベースの停止を伴わずに取得するためのツールです。つまり、データベースのサービスを中断させることなく、バックアップを作成できるという点が大きな特徴です。

なぜpg_basebackupが必要なのか?

  • スタンバイサーバの構築
    pg_basebackupは、スタンバイサーバを構築するための初期バックアップとしても利用されます。
  • PITR(Point-in-Time Recovery)
    ある時点に巻き戻して復元するPITRを実現するための基となるバックアップを作成できます。システム障害や誤ったデータ更新が発生した場合でも、指定した時点までデータベースを復元することができます。
  • オンラインバックアップ
    データベースの利用を止めずにバックアップを取れるため、業務に影響を与えることなく定期的なバックアップが可能になります。

pg_basebackupの主な機能

  • WAL (Write-Ahead Log) の管理
    バックアップ中に生成されたWALを管理し、PITRを実現するための情報を保持します。
  • バックアップモードへの自動移行
    バックアップ中は、データベースをバックアップモードに移行し、一貫性のあるバックアップを取得します。
  • 全データベースクラスタのバックアップ
    個々のデータベースやオブジェクトではなく、データベースクラスタ全体をバックアップします。

pg_basebackupの使い方(例)

pg_basebackup -h ホスト名 -D バックアップ先ディレクトリ
  • -D: バックアップデータを格納するローカルディレクトリ
  • -h: バックアップ元のPostgreSQLサーバのホスト名

pg_basebackupの利用シーン

  • PITRの準備
    PITRを行うために、定期的にpg_basebackupを実行し、バックアップデータを保管しておく必要があります。
  • スタンバイサーバの構築
    pg_basebackupで作成したバックアップからスタンバイサーバを構築し、高可用性を確保することができます。
  • 定期的なバックアップ
    定期的にpg_basebackupを実行することで、万が一の事態に備えたデータのバックアップを取ることができます。
  • バックアップ時間
    データベースのサイズやネットワーク環境によっては、バックアップに時間がかかる場合があります。
  • ネットワーク環境
    リモートのPostgreSQLサーバからバックアップを取る場合は、ネットワーク環境が安定していることを確認する必要があります。
  • バックアップデータの管理
    バックアップデータは定期的にローテーションし、適切な場所に保管する必要があります。

pg_basebackupは、PostgreSQLデータベースのバックアップを効率的に行うための強力なツールです。オンラインバックアップ、PITR、スタンバイサーバの構築など、様々な用途に利用できます。pg_basebackupを正しく理解し、適切に運用することで、データベースの信頼性を高めることができます。

より詳細な情報については、PostgreSQLの公式ドキュメントをご参照ください。

  • pg_dumpとの違い
    pg_dumpは論理バックアップツールで、SQL文でデータベースの構造とデータをダンプします。一方、pg_basebackupは物理バックアップツールで、データベースクラスタのファイルをそのままコピーします。

キーワード
PostgreSQL, pg_basebackup, バックアップ, オンラインバックアップ, PITR, スタンバイサーバ, データベース



pg_basebackupは強力なバックアップツールですが、実行中に様々なエラーが発生する可能性があります。ここでは、一般的なエラーとその対処法について解説します。

よくあるエラーとその原因

  • バックアップモードへの移行失敗
    • 原因
      他のプロセスがデータベースをロックしている場合や、システムリソース不足などが原因で発生します。
    • 対処法
      • 他のプロセスがデータベースをロックしていないか確認します。
      • システムリソースに余裕があるか確認します。
      • PostgreSQLサーバを再起動し、問題が解決するか確認します。
  • WALの整合性エラー
    • 原因
      WALファイルに問題がある場合に発生します。
    • 対処法
      • PostgreSQLサーバを再起動し、問題が解決するか確認します。
      • pg_walinspectツールを使用してWALファイルを検査します。
  • ディスク容量不足
    • 原因
      バックアップ先ディレクトリに十分な空き容量がない場合に発生します。
    • 対処法
      • バックアップ先ディレクトリの空き容量を増やします。
      • バックアップの圧縮オプションを利用します。
  • 権限エラー
    • 原因
      指定したユーザにバックアップ作成に必要な権限がない場合に発生します。
    • 対処法
      • バックアップを実行するユーザに、pg_basebackupを実行するための適切なロールを付与します。
      • pg_hba.confの設定を確認し、指定したユーザからの接続が許可されているか確認します。
  • 接続エラー
    • 原因
      PostgreSQLサーバへの接続に失敗した場合に発生します。
    • 対処法
      • ホスト名、ポート番号、データベース名、ユーザ名、パスワードが正しいか確認します。
      • PostgreSQLサーバが起動しているか確認します。
      • ファイアウォール設定が接続を許可しているか確認します。

トラブルシューティングの一般的な手順

  1. ログファイルの確認
    PostgreSQLのログファイル(postgresql.logなど)を確認し、より詳細な情報を探します。
  2. バックアップコマンドの確認
    コマンドラインオプションが正しく設定されているか確認します。
  3. 環境の確認
    PostgreSQLサーバ、クライアントマシン、ネットワーク環境に問題がないか確認します。
  4. ドキュメントの参照
    PostgreSQLの公式ドキュメントやコミュニティフォーラムを参照し、同様のエラーに関する情報を探します。
  • 増分バックアップ
    全量バックアップに加えて、増分バックアップを取ることで、バックアップ時間を短縮できます。
  • バックアップ戦略
    バックアップの頻度、保存期間、バックアップ先の場所などを適切に計画します。
  • バックアップのテスト
    定期的にバックアップから復元するテストを行い、バックアップが正常に作成されていることを確認します。

このエラーは、データベースをバックアップモードに移行できない場合に発生します。

  • 対処法
    • 他のプロセスがデータベースに接続していないか確認します。
    • システムリソース(メモリ、ディスクI/Oなど)に余裕があるか確認します。
    • PostgreSQLの設定ファイル(postgresql.conf)を確認し、バックアップに関する設定が正しいか確認します。
  • 原因
    • 他のプロセスがデータベースをロックしている
    • システムリソース不足
    • PostgreSQLの設定に問題がある

pg_basebackupは強力なツールですが、エラーが発生した場合、適切な対処を行う必要があります。エラーメッセージをよく読み、ログファイルを確認することで、原因を特定し、解決策を見つけることができます。



全データベースクラスタのバックアップ

pg_basebackup -h ホスト名 -D バックアップ先ディレクトリ
  • -D
    バックアップデータを格納するローカルディレクトリ
  • -h
    バックアップ元のPostgreSQLサーバのホスト名


pg_basebackup -h mydbserver -D /mnt/backup/postgres

このコマンドは、mydbserverというホストのPostgreSQLデータベースクラスタを、/mnt/backup/postgresディレクトリにバックアップします。

圧縮バックアップ

pg_basebackup -h ホスト名 -D バックアップ先ディレクトリ -F t
  • -F t
    tar形式で圧縮されたバックアップを作成します。


pg_basebackup -h mydbserver -D /mnt/backup/postgres -F t

このコマンドは、圧縮されたtar形式でバックアップを作成します。

特定のWALファイルまでのバックアップ

pg_basebackup -h ホスト名 -D バックアップ先ディレクトリ -X WALファイル名
  • -X
    指定したWALファイルまでのバックアップを作成します。


pg_basebackup -h mydbserver -D /mnt/backup/postgres -X 000000010000000000000001

このコマンドは、指定したWALファイルまでのバックアップを作成します。

スレーブサーバ用のバックアップ

pg_basebackup -h ホスト名 -D バックアップ先ディレクトリ -X recovery.conf
  • -X recovery.conf
    スレーブサーバ用のrecovery.confファイルを作成します。


pg_basebackup -h mydbserver -D /mnt/backup/postgres -X recovery.conf

このコマンドは、スレーブサーバ用のバックアップを作成し、recovery.confファイルを作成します。

  • -R
    相対パスでのバックアップ
  • -r
    リモートサーバーへのバックアップ
  • -Z
    bzip2で圧縮
  • -z
    gzipで圧縮
  • -P
    並列バックアップ

スクリプト化

cronなどで定期的にバックアップを実行するために、上記のオプションを組み合わせたスクリプトを作成できます。


#!/bin/bash

# バックアップ先ディレクトリ
BACKUP_DIR="/mnt/backup/postgres"

# PostgreSQLサーバのホスト名
HOST="mydbserver"

# バックアップコマンド
pg_basebackup -h $HOST -D $BACKUP_DIR -F t -z >> $BACKUP_DIR/backup.log 2>&1
  • セキュリティ
    バックアップデータのセキュリティ対策をしっかりと行い、不正アクセスを防いでください。
  • バックアップのテスト
    定期的にバックアップから復元するテストを行い、バックアップが正常に作成されていることを確認してください。
  • バックアップのローテーション
    古いバックアップデータを削除するなどのローテーションを行い、ディスク容量を節約してください。
  • バックアップ先のディスク容量
    バックアップ先のディスク容量が不足しないように注意してください。
  • カスタムスクリプト
    pg_basebackupの出力結果を解析したり、追加処理を行うためのカスタムスクリプトを作成することができます。
  • ストリーミングレプリケーション
    pg_basebackupと組み合わせて、ストリーミングレプリケーションを構築することができます。
  • WALアーカイブ
    WALアーカイブを利用することで、より柔軟なポイントインタイムリカバリが可能になります。
  • pg_basebackupには他にも多くのオプションがあります。詳細については、pg_basebackup --helpコマンドを実行してください。


pg_basebackupはPostgreSQLの物理バックアップツールとして非常に強力ですが、環境や要件によっては他のツールや方法がより適している場合があります。ここでは、pg_basebackupの代替方法をいくつかご紹介します。

pg_dump: 論理バックアップ

  • デメリット
    • バックアップ時間が長くなる可能性があります。
    • 大量のデータをバックアップする場合、ディスク容量を消費します。
  • メリット
    • 柔軟な復元: 特定のテーブルやデータを復元したい場合に便利です。
  • 特徴
    • データベースの構造とデータをSQL文の形でダンプします。
    • 特定のスキーマやテーブルを指定してバックアップを取ることができます。
    • バックアップファイルは人間が読み書きできるため、内容を確認したり、部分的に復元したりすることができます。

ストリーミングレプリケーション: リアルタイムバックアップ

  • デメリット
    • セットアップが複雑になる場合があります。
    • ネットワーク帯域を消費します。
  • メリット
    • 常に最新の状態のバックアップが保持されます。
    • 高可用性を実現できます。
  • 特徴
    • 主サーバの変更をスレーブサーバにリアルタイムで複製します。
    • スレーブサーバ自体がバックアップの役割を果たします。

サードパーティ製のバックアップツール:

  • デメリット
    • 有償のツールが多いです。
    • PostgreSQLとの連携設定が必要になる場合があります。
  • メリット
    • 複雑なバックアップ/復元作業を自動化できます。
    • 監査機能やレポート機能が充実しているものもあります。
  • 特徴
    • PostgreSQLに特化したバックアップツールや、汎用のバックアップツールがあります。
    • GUIでの操作や、自動化機能が充実しているものもあります。

クラウドベースのバックアップサービス:

  • デメリット
    • クラウドサービスへの依存度が高くなります。
    • 通信コストがかかる場合があります。
  • メリット
    • オフサイトバックアップとなり、災害対策に有効です。
    • 管理の手間が軽減されます。
  • 特徴
    • クラウド上にバックアップデータを保存します。
    • スケーラブルで、高い可用性と耐久性を提供します。

最適なバックアップ方法は、以下の要素によって異なります。

  • システムの規模
    大規模なシステムでは、並列処理に対応したツールや、自動化機能が充実したツールが適しています。
  • 予算
    無料のツールやオープンソースのツールも多数存在しますが、商用ツールの方が機能が充実している場合があります。
  • バックアップの保存期間
    長期間保存する必要がある場合は、クラウドベースのバックアップサービスが適しています。
  • 復元の範囲
    特定のデータのみを復元したい場合は、pg_dumpが適しています。
  • 復元の頻度
    頻繁に復元する必要がある場合は、スナップショットやストリーミングレプリケーションが適しています。

pg_basebackupは、PostgreSQLの物理バックアップを効率的に行うための強力なツールですが、必ずしもすべてのケースで最適な選択肢ではありません。それぞれの方法のメリットとデメリットを比較検討し、自社の環境に合ったバックアップ戦略を構築することが重要です。

選択の際のポイント

  • 複雑さ
    運用管理の難易度を考慮する。
  • コスト
    ツールやサービスのコスト、運用コストを考慮する。
  • RTO (Recovery Time Objective)
    復旧までの時間を考慮する。
  • RPO (Recovery Point Objective)
    データ損失許容時間を考慮する。

具体的なツール例

  • Google Cloud SQL
    Google Cloudのマネージドデータベースサービスで、自動バックアップ機能を提供
  • Azure Database for PostgreSQL
    Azureのマネージドデータベースサービスで、自動バックアップ機能を提供
  • AWS RDS
    AWSのマネージドデータベースサービスで、自動バックアップ機能を提供
  • pgbackrest
    PostgreSQLに特化したバックアップツール
  • pg_dump
    PostgreSQL標準の論理バックアップツール

これらのツールを組み合わせることで、より堅牢なバックアップ体制を構築することも可能です。