Zero‑down time міграція PostgreSQL та MySQL: покрокове керівництво

Уявіть: ваша база даних PostgreSQL 13 працює під навантаженням 10 000 RPS, а вам потрібно перейти на PostgreSQL 15 без зупинки додатка. Звичайний дамп і відновлення — це години даунтайму. Клієнти втрачені, гроші витікають. Кожна година простою коштує сотні тисяч гривень. Ми вирішуємо це завдання через zero‑down time міграцію — з логічною реплікацією, батчевим перенесенням та автоматичним перемиканням. Наш досвід — понад 50 успішних проєктів, гарантія цілісності даних та індивідуальний план для вашої інфраструктури.

Ми провели міграції для проєктів з навантаженням від 1 000 до 50 000 RPS. У цій статті розберемо два основні підходи — pg_upgrade та logical replication — і покажемо, як безболісно оновити СУБД зі збереженням доступності. Вартість типового проєкту — від 300 000 до 600 000 грн, а економія від усунення даунтайму може перевищувати 500 000 грн за годину. Замовте консультацію — і ми підготуємо індивідуальний план міграції за 1 день.

Принципи zero‑down time міграцій

Будь-яка зміна схеми БД проходить через backward‑compatible етапи:

1. Додати нове (колонку, таблицю) — додаток ігнорує нове.
2. Задеплоїти код, який пише в обидва місця.
3. Мігрувати існуючі дані батчами.
4. Задеплоїти код, який читає тільки з нового.
5. Видалити старе.

Жодних DROP COLUMN і RENAME COLUMN у production за один крок.

Як виконати zero‑down time міграцію PostgreSQL?

Спосіб 1: pg_upgrade з реплікою

pg_upgrade швидший за logical replication в 10 разів за часом виконання, але потребує короткого даунтайму для підготовки та не дозволяє відкату. "pg_upgrade uses hard links to avoid copying data, making it extremely fast."

# 1. Підняти нову версію PostgreSQL поряд
apt install postgresql-15

# 2. Зупинити запис (короткий даунтайм для підготовки)
pg_ctl -D /var/lib/postgresql/14/main stop

# 3. pg_upgrade в режимі --link (без копіювання файлів)
/usr/lib/postgresql/15/bin/pg_upgrade \
  --old-datadir=/var/lib/postgresql/14/main \
  --new-datadir=/var/lib/postgresql/15/main \
  --old-bindir=/usr/lib/postgresql/14/bin \
  --new-bindir=/usr/lib/postgresql/15/bin \
  --link \
  --check

# 4. Виконати upgrade
/usr/lib/postgresql/15/bin/pg_upgrade \
  --old-datadir=/var/lib/postgresql/14/main \
  --new-datadir=/var/lib/postgresql/15/main \
  --old-bindir=/usr/lib/postgresql/14/bin \
  --new-bindir=/usr/lib/postgresql/15/bin \
  --link

Режим --link використовує hardlinks замість копіювання — для бази в 100 ГБ займає секунди замість годин. Недолік: стару версію після цього не запустити.

Спосіб 2: Logical Replication (справжній zero‑down time)

-- На старому сервері (PG 13)
CREATE PUBLICATION migration_pub FOR ALL TABLES;

-- На новому сервері (PG 15) — створити ту саму схему
pg_dump -s -U postgres myapp | psql -U postgres -h new-server myapp

-- Підписка на реплікацію
CREATE SUBSCRIPTION migration_sub
CONNECTION 'host=old-server dbname=myapp user=replication password=pass'
PUBLICATION migration_pub;

-- Стежити за прогресом початкової синхронізації
SELECT subname, received_lsn, latest_end_lsn FROM pg_stat_subscription;

Після синхронізації:

-- Перевірити лаг (має бути близьким до нуля)
SELECT now() - last_msg_receipt_time AS subscription_lag FROM pg_stat_subscription;
-- Перемикання: зупинити запис у стару БД, дочекатися лагу = 0
-- Оновити connection string у додатку
-- Видалити підписку
DROP SUBSCRIPTION migration_sub;

Порівняння методів міграції

Чому схемні міграції потребують кількох кроків?

Додавання NOT NULL колонки

Не можна в один крок — ALTER TABLE заблокує таблицю на весь час DEFAULT‑обчислення. Правильно:

-- Крок 1: додати колонку з DEFAULT (PostgreSQL 11+ — instant)
ALTER TABLE users ADD COLUMN phone VARCHAR(20) DEFAULT NULL;

-- Крок 2: заповнити даними батчами
DO $$
DECLARE
    batch_size INT := 1000;
    offset_val INT := 0;
BEGIN
    LOOP
        UPDATE users SET phone = '' WHERE id IN (
            SELECT id FROM users WHERE phone IS NULL ORDER BY id LIMIT batch_size
        );
        EXIT WHEN NOT FOUND;
        PERFORM pg_sleep(0.01);
    END LOOP;
END $$;

-- Крок 3: додати NOT NULL constraint (швидко, якщо немає NULL)
ALTER TABLE users ALTER COLUMN phone SET NOT NULL;

Перейменування колонки

-- Крок 1: додати нову колонку
ALTER TABLE orders ADD COLUMN customer_id BIGINT;

-- Крок 2: заповнити даними (+ тригер для нових записів)
CREATE OR REPLACE FUNCTION sync_customer_id() RETURNS TRIGGER AS $$
BEGIN
    NEW.customer_id := NEW.user_id;
    RETURN NEW;
END;
$$ LANGUAGE plpgsql;

CREATE TRIGGER sync_customer_id_trigger
BEFORE INSERT OR UPDATE ON orders
FOR EACH ROW EXECUTE FUNCTION sync_customer_id();

-- Батчеве заповнення існуючих записів
UPDATE orders SET customer_id = user_id WHERE customer_id IS NULL;

-- Крок 3: задеплоїти код, який читає customer_id

-- Крок 4: видалити стару колонку та тригер
ALTER TABLE orders DROP COLUMN user_id;
DROP TRIGGER sync_customer_id_trigger ON orders;

Інструменти для online міграцій

Приклад використання gh-ost:

gh-ost \
  --host=db-master \
  --database=myapp \
  --table=users \
  --alter="ADD INDEX idx_email (email)" \
  --execute

Тестування плану міграції

# Відновити production dump у staging
pg_restore -U postgres -d myapp_staging production.dump

# Перевірити план міграції
psql -U postgres myapp_staging < migration_plan.sql

# Заміряти час виконання
\timing on
\i migration_plan.sql

Моніторинг та готовність до відкату

Після запуску логічної реплікації критично відстежувати лаг реплікації та здоров'я обох серверів. Ми налаштовуємо Prometheus + Grafana з дашбордом для pg_stat_replication: лаг понад 100 МБ — сигнал сповільнити батчеву міграцію або збільшити ресурси. Паралельно тримаємо на готові rollback‑план: при будь-якій аномалії протягом 30 секунд повертаємо traffic на старий сервер. Типові метрики для моніторингу: received_lsn vs sent_lsn (лаг у байтах), write_lag, flush_lag і replay_lag з pg_stat_replication. При MySQL — Seconds_Behind_Source з SHOW SLAVE STATUS. Нульовий лаг перед перемиканням досягається зупинкою запису на джерелі на 2–5 секунд — це єдиний момент «ризику». Для великих БД (від 500 ГБ) попередня синхронізація через rsync або pg_basebackup прискорює початкову підготовку підписки в 3–5 разів порівняно з чистою реплікацією. Ми документуємо кожен крок у runbook‑і та навчаємо команду замовника працювати з ним.

Що входить у роботу

• Аудит поточної схеми БД та версій СУБД.
• Розробка плану backward‑compatible міграції.
• Налаштування логічної реплікації або pg_upgrade.
• Батчеве перенесення даних з перевіркою цілісності.
• Моніторинг лагу та автоматичне перемикання.
• Документація та навчання команди.
• Гарантія rollback‑плану на 30 днів.

Строки та вартість

Zero‑down time оновлення PostgreSQL з logical replication — 2–3 дні. Комплексна схемна міграція з кількома кроками — 1–2 тижні (включно з тестуванням на staging). Вартість розраховується індивідуально після оцінки вашого проєкту. Зв'яжіться з нами для оцінки вашого проєкту.