PostgreSQL в облаке и Kubernetes

ОБЯЗАТЕЛЬНО

Инженеру

Раздел 8.11, шаг 8 из 12. Дальше — HA-кластеры.

---

On-premise, облако, Kubernetes — выбор

Среда	Плюсы	Минусы
Bare metal / VM	Полный контроль GUC, I/O	Сами HA, бэкапы, patching
Managed (RDS, Azure DB, Cloud SQL, Yandex MDB)	HA, бэкапы, patching	Лимиты параметров, vendor lock-in
Self-hosted в Kubernetes	Единая платформа с приложением	Сложность stateful, нужен оператор
DBaaS в K8s (CloudNativePG, Zalando)	GitOps-friendly Postgres	Требует зрелого кластера и storage

Общая модель shared responsibility в облаке — 3.08/3.

---

Managed PostgreSQL

Типовой набор возможностей:

• автоматические ежедневные snapshot + WAL/PITR;
• Multi-AZ / regional HA;
• read replicas в один клик;
• параметр-группы (часть GUC);
• Private endpoint — без публичного IP.

Подключение приложения в K8s:

env:
  - name: DATABASE_URL
    valueFrom:
      secretKeyRef:
        name: app-db-credentials
        key: url

Secret создаётся Terraform/External Secrets из vault провайдера — шаг 12.

---

StatefulSet — минимальный паттерн

PostgreSQL в Kubernetes stateful: нужны stable network ID и persistent disk.

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: postgres
spec:
  serviceName: postgres
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: postgres
  template:
    metadata:
      labels:
        app: postgres
    spec:
      containers:
        - name: postgres
          image: postgres:16-alpine
          ports:
            - containerPort: 5432
          envFrom:
            - secretRef:
                name: postgres-credentials
          volumeMounts:
            - name: pgdata
              mountPath: /var/lib/postgresql/data
          readinessProbe:
            exec:
              command: ["pg_isready", "-U", "app"]
            initialDelaySeconds: 10
            periodSeconds: 5
  volumeClaimTemplates:
    - metadata:
        name: pgdata
      spec:
        accessModes: ["ReadWriteOnce"]
        storageClassName: fast-ssd
        resources:
          requests:
            storage: 100Gi

Headless Service postgres даёт DNS postgres-0.postgres.default.svc.cluster.local.

Один pod без оператора

StatefulSet с replicas: 1 без Patroni/оператора — single point of failure. Pod reschedule на другой node возможен (RWO volume attach), но failover и replication — ваши задачи (шаг 9).

---

Storage в Kubernetes

Требование	Почему
ReadWriteOnce SSD	Latency WAL и random I/O
StorageClass с retain	Случайное удаление PVC не стирает prod
Достаточный IOPS	WAL sync — чувствителен к latency
Snapshots CSI	Бэкап на уровне volume — дополнение к pg_dump/Wal-G

Local SSD (local-path-provisioner) даёт скорость, но привязку к node — complicates failover.

---

Операторы PostgreSQL

Вместо «голого» StatefulSet используют операторы:

Оperator	Особенности
CloudNativePG	CNCF, backup Barman/Wal-G, failover
Zalando Postgres Operator	Patroni, Spilo образ, UI
Crunchy PGO	Enterprise-функции, pgBackRest

Оператор создаёт CRD Cluster, управляет Patroni, backup jobs, connection pooler (PgBouncer sidecar).

Пример идеи (CloudNativePG — псевдо):

apiVersion: postgresql.cnpg.io/v1
kind: Cluster
metadata:
  name: app-db
spec:
  instances: 3
  storage:
    size: 100Gi
  bootstrap:
    initdb:
      database: app
      owner: app
  backup:
    barmanObjectStore:
      destinationPath: s3://backups/app-db/

---

Несколько pod и сервисов

• postgres-rw — только primary (оператор выставляет label role=primary).
• postgres-ro — load balance SELECT на replicas.

---

Секреты и конфигурация

• Пароли — Kubernetes Secrets + rotation (External Secrets Operator).
• postgresql.conf — ConfigMap + merge оператором или -c в spec.
• NetworkPolicy — только namespace app → port 5432.

---

Anti-patterns

1. Postgres в Deployment (не StatefulSet) с emptyDir.
2. Horizontal Pod Autoscaler по CPU на primary — нельзя scale write master.
3. Liveness probe, убивающая pod при long query.
4. Общий NFS RWX для PGDATA — corruption risk; RWO на block storage.
5. Запуск VACUUM FULL на prod без окна.

---

Практика

1. Minikube/kind — StatefulSet + PVC, проверка survive pod delete.
2. Установите CloudNativePG или Zalando operator, кластер из 3 inst.
3. Сравните latency managed vs self-hosted в том же регионе (pgbench).

---

Связанные материалы

• HA-кластеры Patroni
• Kubernetes — справочник
• Terraform для облака

---