PostgreSQL 스트리밍 복제 — WAL 기반 고가용성

지난 글에서 구체화 뷰로 쿼리 성능을 개선하는 방법을 살펴봤습니다. 이번에는 시스템 가용성 측면을 다룹니다. 단일 PostgreSQL 서버가 다운됐을 때 서비스를 이어받을 수 있는 스트리밍 복제(Streaming Replication) 를 분석합니다.

WAL이 복제의 기반이 되는 이유

PostgreSQL은 모든 변경을 WAL(Write-Ahead Log)에 먼저 기록합니다. 트랜잭션 커밋 전에 WAL이 디스크에 플러시되므로, WAL 파일만 있으면 어느 시점이든 데이터를 복구할 수 있습니다.

스트리밍 복제는 이 WAL을 네트워크를 통해 Standby 서버로 전송합니다. Standby는 받은 WAL을 적용(Apply)해 Primary와 동일한 상태를 유지합니다.

설정 구성

1단계: Standby 초기 구성

# Primary에서 Base Backup 생성 (Standby 서버에서 실행)
pg_basebackup \
  -h primary_host \
  -U replicator \
  -D /var/lib/postgresql/data \
  --slot=standby1_slot \
  -R \          # recovery 설정 자동 생성
  -P            # 진행률 표시

-R 플래그가 standby.signal 파일을 생성하고 postgresql.auto.conf에 primary_conninfo를 기록합니다.

2단계: Standby 서버 시작

# postgresql.conf 확인 후 기동
pg_ctl start -D /var/lib/postgresql/data

# 복제 상태 확인 (Primary에서)
SELECT pid, application_name, state, sent_lsn, replay_lsn,
       (sent_lsn - replay_lsn) AS replay_lag
FROM   pg_stat_replication;

state가 streaming이면 정상입니다.

동기 vs 비동기 복제

스트리밍 복제의 동기화 수준을 설정에서 조절할 수 있습니다.

설정	RPO	쓰기 지연	데이터 손실 위험
synchronous_commit=on	0	왕복 지연 발생	없음
synchronous_commit=remote_write	거의 0	중간	매우 낮음
synchronous_commit=off	수 ms	없음	수 ms치 손실 가능

금융 거래처럼 데이터 무손실이 필수라면 동기 복제를 사용하고, 쓰기 처리량이 중요한 서비스라면 비동기 복제로 지연을 줄입니다.

Replication Slot 관리

Replication Slot은 Standby가 따라잡을 때까지 Primary가 WAL을 삭제하지 않도록 보장합니다.

-- 슬롯 생성 (pg_basebackup -R이 자동 처리)
SELECT pg_create_physical_replication_slot('standby1_slot');

-- 슬롯 상태 모니터링
SELECT slot_name, active, restart_lsn,
       pg_size_pretty(pg_wal_lsn_diff(pg_current_wal_lsn(), restart_lsn)) AS lag_size
FROM   pg_replication_slots;

Standby가 장시간 연결 끊기면 슬롯이 WAL을 계속 보존해 디스크가 가득 찰 위험이 있습니다. wal_keep_size를 상한선으로 설정하거나, 필요 없는 슬롯은 pg_drop_replication_slot()으로 삭제해야 합니다.

Hot Standby 읽기 분산

hot_standby = on을 설정한 Standby는 읽기 전용 쿼리를 처리합니다. 이를 이용해 읽기 부하를 분산할 수 있습니다.

-- Standby에서 실행 가능한 읽기 쿼리
SELECT AVG(amount)
FROM   orders
WHERE  created_at >= NOW() - INTERVAL '30 days';

-- 복제 지연 확인 (Standby에서 실행)
SELECT NOW() - pg_last_xact_replay_timestamp() AS replication_lag;

애플리케이션에서 PgBouncer, HAProxy, Patroni 같은 미들웨어를 통해 읽기는 Standby로, 쓰기는 Primary로 자동 라우팅할 수 있습니다.

Failover 절차

Primary 장애 시 Standby를 Primary로 승격합니다.

# Standby를 Primary로 승격
pg_ctl promote -D /var/lib/postgresql/data

# 또는 SQL (PostgreSQL 12+)
SELECT pg_promote();

Patroni, Repmgr 같은 HA 매니저를 사용하면 장애 감지 → 승격 → DNS/VIP 전환을 자동으로 수행합니다.

---

지난 글: PostgreSQL 구체화 뷰 — REFRESH 전략과 쿼리 최적화

다음 글: PostgreSQL 논리 복제 — 선택적 복제와 버전 업그레이드

읽어주셔서 감사합니다. 😊