Backup, Recuperação e Alta Disponibilidade

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Backup, Recuperação e Alta Disponibilidade

Domine estratégias de backup (completo, incremental, diferencial), recuperação pontual, replicação e arquiteturas de alta disponibilidade

Estratégias de Backup

Uma estratégia de backup equilibra o Objetivo de Ponto de Recuperação (RPO): quantos dados você pode perder: contra o Objetivo de Tempo de Recuperação (RTO): quão rápido você recupera.

Estratégia	RPO	RTO	Armazenamento	Uso Típico
Apenas backup completo	Último backup	Longo	Alto	Bancos pequenos
Completo + diferencial	Último diferencial	Médio	Médio	Bancos médios
Completo + incremental	Último WAL/xlogs	Curto	Baixo	Bancos grandes
Arquivamento contínuo	Segundos	Curto	Baixo	Missão crítica

Backup Completo

pg_dump (Backup Lógico)

bash

# Despejar um único banco de dados
pg_dump -h localhost -U admin -d mydb > /backups/mydb_$(date +%Y%m%d).sql

# Formato personalizado (comprimido, restauração paralela)
pg_dump -h localhost -U admin -Fc -d mydb > /backups/mydb_$(date +%Y%m%d).dump

# Despejo paralelo (mais rápido para bancos grandes)
pg_dump -h localhost -U admin -j 4 -Fd -d mydb -f /backups/mydb_dir/

pg_dumpall (Nível de Cluster)

bash

# Backup de todos os bancos + objetos globais (funções, tablespaces)
pg_dumpall -h localhost -U postgres > /backups/full_cluster.sql

# Apenas objetos globais (funções, tablespaces)
pg_dumpall -h localhost -U postgres --globals-only > /backups/globals.sql

Backup Físico (pg_basebackup)

bash

# Criar backup físico base (para PITR)
pg_basebackup -h localhost -D /backups/base_$(date +%Y%m%d) -X stream -P -v

# Com slot de replicação
pg_basebackup -h localhost -D /backups/base_$(date +%Y%m%d) \
    -X stream -P -v --slot=backup_slot

ℹ️Nota

Backups lógicos (pg_dump) são portáteis entre versões e arquiteturas do PostgreSQL. Backups físicos (pg_basebackup) são mais rápidos para bancos grandes, mas vinculados à versão específica do servidor.

Backups Incremental e Diferencial

Tipo	Escopo	Tamanho do Backup	Passos para Restaurar
Completo	Banco inteiro	Maior	1 passo
Diferencial	Mudanças desde o último completo	Médio	Completo + diferencial mais recente
Incremental	Mudanças desde qualquer último backup	Menor	Completo + todos incrementais em ordem

Arquivamento WAL (Arquivamento Contínuo)

O arquivamento WAL (Write-Ahead Log) permite recuperação pontual e backups incrementais.

bash

# postgresql.conf
wal_level = replica           # ou 'logical' para replicação lógica
archive_mode = on
archive_command = 'cp %p /backups/wal/%f'
archive_timeout = 60          # forçar arquivamento a cada 60 segundos

bash

# Restaurar usando arquivos WAL
# 1. Restaurar backup base
# 2. Criar recovery.conf ou usar pg_rewind
# 3. Definir restore_command
restore_command = 'cp /backups/wal/%f %p'
recovery_target_time = '2024-06-15 14:30:00 UTC'

pgBackRest (Ferramenta Avançada de Backup)

bash

# stanza: define um cluster de banco de dados
pgbackrest --stanza=mydb stanza-create

# Backup completo
pgbackrest --stanza=mydb --type=full backup

# Backup incremental
pgbackrest --stanza=mydb --type=incr backup

# Backup diferencial
pgbackrest --stanza=mydb --type=diff backup

# Restaurar para um ponto específico no tempo
pgbackrest --stanza=mydb --type=time \
    --target="2024-06-15 14:30:00+00" restore

📌Importante

Sempre teste seus backups. Um backup que não pode ser restaurado não vale nada. Agende exercícios regulares de restauração.

Recuperação Pontual (PITR)

PITR permite restaurar para qualquer momento dentro da linha do tempo do arquivo WAL.

sql

-- PostgreSQL: criar recovery.signal (PG 12+) e definir:
restore_command = 'cp /backups/wal/%f %p'
recovery_target_time = '2024-06-15 14:30:00 UTC'
-- ou
recovery_target_xid = '1234567'
-- ou
recovery_target_lsn = '0/1ABCDEF0'

bash

# Usando pgBackRest
pgbackrest --stanza=mydb --type=time \
    --target="2024-06-15 14:30:00+00" \
    --target-action=promote restore

# Usando barman
barman recover mydb /var/lib/postgresql/data \
    --remote-ssh-command="ssh postgres@db-host" \
    --target-time "2024-06-15 14:30:00"

Fluxo de Trabalho PITR

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Replicação

Replicação em Stream

ini

# Primário: postgresql.conf
wal_level = replica
max_wal_senders = 5
wal_keep_size = 1024  # MB

# Réplica: postgresql.conf
hot_standby = on
primary_conninfo = 'host=primary-host port=5432 user=replicator password=xxx'

bash

# Criar réplica
pg_basebackup -h primary-host -D /var/lib/postgresql/data \
    -X stream -P -v -R  # -R cria standby.signal

# Monitorar replicação
SELECT * FROM pg_stat_replication;

Tipo de Replicação	Modo Síncrono	Perda de Dados em Failover	Latência
Síncrona	Confirmar escrita no primário + réplica	Zero	Maior
Assíncrona	Confirmar escrita apenas no primário	Possível (até lag WAL)	Menor
Semissíncrona	Pelo menos uma réplica confirma	Mínima	Média

Replicação Lógica

Replica em nível de linha: pode filtrar, transformar ou replicar subconjuntos.

sql

-- Publicador
CREATE PUBLICATION mypub FOR TABLE orders, customers;
CREATE PUBLICATION mypub_filtered FOR TABLE orders WHERE (status = 'active');

-- Assinante
CREATE SUBSCRIPTION mysub CONNECTION 'host=primary-host dbname=mydb'
    PUBLICATION mypub;

Aspecto	Streaming (Física)	Lógica
Granularidade	Cluster inteiro	Por tabela
Compatibilidade de versão	Mesma versão principal	Entre versões possível
Replicação DDL	Automática	Manual
Resolução de conflitos	Não aplicável	Configurável
Caso de uso	HA, failover	Migração, data warehouse

Arquiteturas de Alta Disponibilidade

Ativo-Passivo (Hot Standby)

Primário → Réplica (standby, aceitando leituras)
         → Réplica (standby, aceitando leituras)

Failover: Promover réplica → antigo primário vira standby
Ferramentas: Patroni, repmgr, pg_auto_failover

Ativo-Ativo (Multi-Mestre)

Nó A ↔ Nó B (replicação bidirecional)
Ambos aceitam escritas, conflitos resolvidos via lógica da aplicação
Ferramentas: PostgreSQL BDR, Citus (escalonamento de leitura)

Patroni (HA com DCS)

yaml

# patroni.yml
scope: mycluster
namespace: /db/
name: pg1

restapi:
  listen: 0.0.0.0:8008
  connect_address: 192.168.1.10:8008

etcd:
  host: 192.168.1.100:2379

bootstrap:
  dcs:
    ttl: 30
    loop_wait: 10
    retry_timeout: 10
    maximum_lag_on_failover: 1048576
    postgresql:
      use_pg_rewind: true
      parameters:
        wal_level: replica
        hot_standby: "on"

postgresql:
  listen: 0.0.0.0:5432
  connect_address: 192.168.1.10:5432
  data_dir: /var/lib/postgresql/data
  pg_hba:
    - host replication replicator 192.168.1.0/24 md5
  replication:
    username: replicator
    password: secure_password
  parameters:
    unix_socket_directories: '.'

Script de Automação de Backup

bash

#!/bin/bash
# Script de backup automatizado

BACKUP_DIR="/backups/$(date +%Y-%m-%d)"
DB_NAME="mydb"
RETENTION_DAYS=30

mkdir -p "$BACKUP_DIR"

# Backup completo no domingo, incremental nos outros dias
if [ "$(date +%u)" -eq 7 ]; then
    pgbackrest --stanza="$DB_NAME" --type=full backup
else
    pgbackrest --stanza="$DB_NAME" --type=incr backup
fi

# Limpar backups antigos
pgbackrest --stanza="$DB_NAME" --retention-full=$RETENTION_DAYS expire

# Testar integridade do backup
pgbackrest --stanza="$DB_NAME" check

# Copiar para local remoto
rsync -avz /backups/ backup@offsite:/backups/

Teste de Recuperação de Desastres

sql

-- Criar um cenário de teste
CREATE TABLE dr_test AS SELECT * FROM important_table;

-- Simular falha: DROP TABLE important_table;
-- Praticar recuperação:
-- 1. Identificar o momento da exclusão
-- 2. Restaurar backup base em um diretório diferente
-- 3. Reproduzir WAL até antes do DROP
-- 4. Extrair a tabela e importá-la de volta

Matriz de Comparação

Ferramenta/Método	RPO	RTO	Complexidade	Custo
pg_dump (lógico)	1 dia	Horas	Baixa	Baixo
pg_basebackup + WAL	Segundos	Minutos	Média	Médio
pgBackRest	Segundos	Minutos	Média	Baixo
Replicação em stream	Quase zero	Segundos	Alta	Médio
Patroni + etcd	Quase zero	< 30s	Alta	Alto
Gerenciado em nuvem (RDS)	Segundos	Minutos	Nenhuma	Pagamento por uso

💡Dica

A melhor estratégia de backup é aquela que você realmente testou. Realize exercícios trimestrais de recuperação para garantir que suas metas de RPO/RTO sejam atingidas.

Perguntas de Prática

Qual é a diferença entre um backup lógico (pg_dump) e um backup físico (pg_basebackup)? Quando você usaria cada um?
Configure o arquivamento WAL no PostgreSQL e explique o propósito de archive_command e archive_timeout.
Escreva uma sequência de comandos pgBackRest para criar um backup completo, depois um backup incremental e depois restaurar para um horário específico.
Explique RPO e RTO. Quais são valores aceitáveis para um banco de dados de transações financeiras?
Como a replicação síncrona difere da replicação assíncrona? Quais são os trade-offs?
Configure um cluster HA Patroni com três nós. Quais componentes são necessários? Como funciona o failover?
O que é Recuperação Pontual (PITR) e quais arquivos são necessários para realizá-la?
Crie uma política de retenção de backup: backups completos semanais, diferenciais diários e arquivamento WAL por hora. Escreva o agendamento cron.
Como a replicação lógica difere da replicação em stream? Dê um caso de uso para cada.
Você acidentalmente executa DROP TABLE às 14:32:15. Descreva passo a passo como recuperá-la usando PITR sem restaurar o banco de dados inteiro.

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Contéudo do Curso

1. ROW_NUMBER(), RANK(), DENSE_RANK(), NTILE()2. LAG(), LEAD(), FIRST_VALUE(), LAST_VALUE(), NTH_VALUE()3. PIVOT, UNPIVOT e Consultas Crosstab 4. CTEs Recursivas 5. Ajuste Avançado de Consultas 6. Particionamento de Tabelas e Sharding 7. Procedimentos Armazenados e Triggers 8. Operações JSON e JSONB 9. Funções de Usuário, Permissões e Segurança 10. Backup, Recuperação e Alta Disponibilidade