构建 PostgreSQL + Citus 的分布式数据库集群（支持百万级并发）

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在现代高并发业务系统中，传统单机数据库往往难以承载高速增长的数据写入和复杂查询压力。本篇将从实战角度出发，详细讲解如何基于 PostgreSQL + Citus 构建一个 高性能、可扩展的分布式数据库集群，支持在线扩容、数据分片、副本容灾等能力，满足百万级用户并发访问的业务需求。

一、方案概览与架构设计

技术选型

• PostgreSQL：功能丰富、稳定可靠的开源关系型数据库
• Citus：PostgreSQL 插件，支持分布式扩展、分片、查询并行处理

架构拓扑

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| 应用程序 (API) |

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| Citus Coordinator |

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| | |

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| Citus Worker1 | | Citus Worker2 | | Citus Worker3 |

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二、部署与配置步骤

Step 1：准备环境（3 节点）

假设使用 3 台服务器（或容器）：

• Node1：Coordinator
• Node2、Node3：Worker 节点

所有节点安装 PostgreSQL + Citus：

# 安装 PostgreSQL 和 Citus

curl https://install.citusdata.com/community/deb.sh | sudo bash

sudo apt install postgresql-15-citus-11.3

Step 2：配置 PostgreSQL 参数

修改每个节点的 postgresql.conf：

listen_addresses = ‘*’

shared_preload_libraries = ‘citus’

配置 pg_hba.conf：

host all all 0.0.0.0/0 md5

Step 3：设置分布式集群角色

在 Coordinator 节点：

— 添加 Worker 节点

SELECT * from master_add_node(‘worker2_ip’, 5432);

SELECT * from master_add_node(‘worker3_ip’, 5432);

三、创建分布式表并测试

— 创建分布式表

CREATE TABLE orders (

id BIGINT,

user_id BIGINT,

amount NUMERIC,

created_at TIMESTAMP

);

— 按 user_id 分片

SELECT create_distributed_table(‘orders’, ‘user_id’);

插入数据测试：

INSERT INTO orders VALUES (1, 123, 100.00, now());

四、性能调优建议

• 使用 HASH 分片 确保数据均匀分布
• 开启 parallel query 提高复杂查询性能
• 搭配 pgBouncer 做连接池优化
• 可配合 Prometheus + pg_exporter 实现数据库监控

五、数据迁移与高可用性方案

• 使用 citus_shard_replication_factor 设置副本
• 通过 WAL 流复制+Keepalived 实现节点高可用
• 利用 rebalance_table_shards 实现在线扩容与负载均衡

六、总结

通过 PostgreSQL + Citus，我们可以在熟悉的关系型数据库基础上实现强大分布式能力，兼顾了传统 SQL 功能和 NoSQL 扩展性，是构建海量数据支撑系统的利器，适用于电商、金融、SaaS 等高并发业务场景。