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@anko-yum2

Windows Server + PostgreSQL + WSFC 環境の構築

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はじめに

PostgreSQLというと、動作させるのはLinuxで、可用性の向上というとストリーミングレプリケーションが主流だと思います。
最近Windows ServerでPostgreSQLを使う機会があったので、WSFCによるHAクラスタを組んでみたメモを残しておきたいと思います。

※WSFC : Windows Server Failover Cluster

事前に準備するもの

個人的な検証なので、環境は自分のPCで仮想サーバを立てました。

  • PCはWindows 10 (x64)
  • OSはWindows Server 2019 Standard(もちろん無料試用版)
  • 仮想化ソフトにVMWare Workstation 15 Pro (VMware Workstation Player、VitrualBoxでも良いよ)
  • PostgreSQLはPostgreSQL V12.3-2。ここからからダウンロードできます。
  • PostgreSQL確認用クライアントソフトはHeidiSQL

環境構成

仮想サーバは3台作ります。
ADサーバ 1台、DBサーバ 2台です。

ADサーバはドメインサーバ(WSFC用)と共有ストレージ(iSCSIターゲットサーバ)、DBアクセスクライアント用に使います。

DBサーバにはPostgreSQLとWSFCをインストールして使います。
iSCSIイニシエータも設定します。

構成はこんな感じです。
wsfc-pos_10-1_999.jpg

仮想マシンに割り当てるリソースや、IPアドレスなどの情報は次のようにしました。

仮想マシンの情報
サーバ名 ホスト名 vCPU vMEM vNIC vDISK IPアドレス
ADサーバ AD01 2個 4GB 1個 OS用：60GB、iSCSI用：10GB 192.168.246.200
DBサーバ#1 POSDB01 2個 4GB 1個 OS用：60GB 192.168.246.101
DBサーバ#2 POSDB02 2個 4GB 1個 OS用：60GB 192.168.246.102
ドメインの情報
ドメイン名
dev.pos-d.com
クラスタの情報
クラスター名 クラスター管理用の
IPアドレス		 クライアント アクセス ポイント名 クライアント アクセス ポイントの
IPアドレス
pos123wsfc 192.168.246.151 postgresql-clsdb 192.168.246.162

なお、動かすことを目的としているので、ネットワークの冗長化だとか、クラスタ間のハートビートだとか、そういうものは行いません。
そのため、ネットワークのセグメントも1つだけです。作業もローカルのAdministratorやドメインのAdministratorで行います。
(ちゃんとした環境ではマネしないように)

こんな感じで構築してくよ

ざっとこんな感じで進めます。

  1. ADサーバとDBサーバのインストールとドメイン参加。
  2. PostgreSQLのインストールと設定 - その1
  3. iSCSI周りの構築と設定。
  4. WSFCの構築と設定 - その1
  5. PostgreSQLのインストールと設定 - その2
  6. WSFCの構築と設定 - その2
  7. 動作テスト

ポイントは、

  • 5で行う、PostgreSQLのデータベースクラスタを共有ディスクに配置する
  • 6で行う、データベースの起動・停止をWSFCで行うようにする

という所です。

でもやっていることは難しくないので、サクサクっといきましょう。

いざ構築！

１．ADサーバとDBサーバのインストールとドメイン参加

  1. ADサーバとDBサーバ 2台にWindowsをGUIありの標準インストールします。
    (VMware Workstation を使っている場合は、VMware Toolもインストールします)

  2. IPアドレス、ホスト名を設定します。

  3. 各サーバに役割と機能を追加します。

サーバ名 役割 機能
ADサーバ 「Active Directory ドメインサービス」
「ファイル サービスと記憶域サービス」から「iSCSI ターゲット サーバー」		 -
DBサーバ - 「フェールオーバー クラスタリング」

4.ADサーバをドメインコントローラーに昇格させます。

サーバーマネージャの右上の旗のところに△のアイコンがつくのでそれをクリックします。

「このサーバーをドメインコントローラに昇格する」というリンクをクリックして、ウィザードを起動します。
wsfc-pos_01_016.jpg

変えるところだけ書きます。

- 配置構成
    配置操作:[新しいフォレストを追加する]
    ルートドメイン名:[dev.pos-d.com]
- ドメイン コントローラー オプション
    パスワード:[(好きなパスワード入れてください)]
- DNSオプション
    (そのまま[次へ])
- 追加オプション
    NetBIOS ドメイン名:[(表示されるままで良いです)]
- パス
    (そのまま[次へ])
- オプションの確認
    (そのまま[次へ])
- 前提条件のチェック
    (そのまま[インストール])

これでドメインサーバができました。

5.ディスクのフォーマット

ADサーバ

iSCSI用のディスクが未フォーマットのままだと思います。ここでフォーマットしておきます。

[スタート] - [Windows 管理ツール] から [コンピュータの管理]

を開きます。
wsfc-pos_05_002.jpg

[ディスクの管理]から、オフラインになっているディスクが出てくると思うので、これを

オンライン → ディスクの初期化 → 新しいシンプルボリュームの作成

を行います。

ここでドライブレターは、Eドライブにしておきます。

２．PostgreSQLのインストールと設定 - その1

DBサーバ#1 / DBサーバ#2

PostgreSQLをインストールします。

特に難しいことはありません。

- Installation Directory
    (デフォルトのままで良いです)
- Select Components
    (デフォルトのままで良いです。全部チェックされた状態。)
- Data Directory
    (デフォルトのままで良いです)
- Password
    (好きなパスワード入れてください)
- Port
    5432 (デフォルトのままで良いです)
- Advanced Options
    Locale:[Japanese, Japan]

インストールが終わると、Stack Builderを実行しますか？と聞かれますが、実行不要なのでチェックを外して終了してしまいましょう。

３．iSCSI周りの構築と設定

DBサーバ#1 / DBサーバ#2

iSCSIイニシエータを起動します。

[スタート] - [Windows 管理ツール] から [iSCSI イニシエータ]

を開きます。
ここで、初回アクセスの場合は「Microsoft iSCSIサービスが実行されていません」と出ます。
リブートするたびに手動起動したくないので自動起動にしてしまいます。[はい]を選んでください。

「iSCSIイニシエーターのプロパティ」ダイアログが表示されますが、一旦ここまで。

ADサーバ

次にADサーバでiSCSIターゲットの設定を行います。
ここでDBサーバに見せる用の仮想ディスクを作成します。
仮想ディスクはデータベース格納用の仮想ディスクと、WSFC用のクォーラムディスク、の2つを作成します。
また、イニシエータからの接続許可設定を行います。

サーバーマネージャーを起動し、[ファイル サービスと記憶域サービス]から[iSCSI]

を選択します。
まだiSCSI仮想ディスクは作られていないと思うので、
画面中の[iSCSI仮想ディスクを作成するには、新しいiSCSI仮想ディスクウィザードを開始してください。]をクリックします。

以降、ウィザードに沿って作成していきます。

まずはデータベース格納用の仮想ディスクから。

- iSCSI 仮想ディスクの場所
    今回、iSCSI仮想ディスクはEドライブに作成するので、[ボリュームで選択]のところではEドライブを選択します。
    こうすると、Eドライブに E:\iSCSIVirtualDisk というフォルダができて、この配下に仮想ディスク用のファイルが出来上がります。
- iSCSI 仮想ディスク名
    好きな名前を入れます。ここに入れた名前が仮想ディスクファイルのファイル名(拡張子 .vhdx が自動で付く)にもなります。
    「dbdisk」と入れました。
- iSCSI 仮想ディスクのサイズ
    検証用なので小さくて大丈夫です。サイズは5GBにしました。
    [容量可変]を選択します。
- iSCSIターゲット
    [新しいiSCSIターゲット] を選択します。
- ターゲット名およびアクセス
    iSCSIターゲット名を入れます。
    「DB-iSCSITarget」と入れました。
- アクセスサーバーの指定
    作成するiSCSIターゲットへのアクセス許可を行うイニシエータを登録します。
    [追加]より登録していきます。
    [イニシエーター コンピュータをID で照会する] より、DBサーバを登録します。
    2台とも登録するのを忘れないでください。
- 認証サービスを有効にする
    検証用なので特に認証設定は行いません。
- 確認
    内容確認して、大丈夫なら[作成]します。

これで仮想ディスクとiSCSIターゲットが作成されました。

同じようにクォーラムディスク用のiSCSI仮想ディスクを作成します。

- iSCSI 仮想ディスクの場所
    [ボリュームで選択]のところでEドライブを選択します。
- iSCSI 仮想ディスク名
    好きな名前を入れます。
    「quorum」と入れました。
- iSCSI 仮想ディスクのサイズ
    クォーラムディスクは1GBで十分です。
    [容量可変]を選択します。
- iSCSIターゲット
    [既存のiSCSIターゲット] を選択します。
    こうすると、先ほど作成した dbdisk と一緒に公開することができます。
    アクセス許可するiSCSIイニシエータも同じになります。
- 確認
    内容確認して、大丈夫なら[作成]します。
DBサーバ#1 / DBサーバ#2

iSCSIイニシエーターへの接続許可は行いましたが、iSCSIターゲットの状態は未接続のままだと思います。
DBサーバに戻って、iSCSIイニシエーターから接続します。(サーバを行ったり来たりで忙しいですね！)

iSCSIイニシエーターの設定ですが、何てことはありません。

[クイック接続]でiSCSIターゲットサーバのIPアドレスを入れて[クイック接続]ボタンをクリック

とすれば接続できます。
これをDBサーバ2台ともで実施します。

これでiSCSI仮想ディスクに接続できました。

DBサーバ#1

次にこのディスクを通常のディスクのように初期化(フォーマット)して、使えるようにします。
DBサーバ#1から実施します。

[スタート] - [Windows 管理ツール] から [コンピュータの管理]

を開きます。

[ディスクの管理]から、オフラインになっているディスクが2つ出てくると思うので、
wsfc-pos_06-1_006.jpg

オンライン → ディスクの初期化 → 新しいシンプルボリュームの作成

を行います。

ここでデータベース用ディスク(サイズが5GBのもの)のドライブレターは、Eドライブにしておきます。
クォーラムディスク用(サイズが1GBのもの)はドライブレターは付けません。不要です。

DBサーバ#2

次にDBサーバ#2での作業です。
ディスクはDBサーバ#1でフォーマットまでしてしまっているので、オンラインにするだけです。

[スタート] - [Windows 管理ツール] から [コンピュータの管理]

を開きます。
[ディスクの管理]から、オフラインになっているディスクが2つ出てくると思うので、これをオンラインにします。

４．WSFCの構築と設定 - その1

DBサーバ#1
[スタート] - [Windows 管理ツール] から [フォールオーバー クラスター マネージャー]

を開きます。

いきなりクラスターを作ってもいいのですが、[構成の検証]を試してみましょう。
[構成の検証]から、クラスターを作成するサーバを選択するだけです。
テストオプションは[全てのテストを実行する(推奨)]を選択します。

サクサクと構成の検証が進み、最後に検証結果が出ます。
致命的（[失敗]となっているもの）なものが無ければ大丈夫です。
[警告]はおそらく、パッチが最新状態ではないとか、ネットワークの冗長性が無いとかくらいだと思いますが、今回は検証優先なので気にしなくて大丈夫です。

このまま引き続き、クラスターの作成に移ります。
ここも難しいことはありません。

設定するのは、クラスター名とクラスター管理用のIPアドレスだけです。
今回は次のようにしました。

クラスター名 クラスター管理用のIPアドレス
pos123wsfc 192.168.246.151

[確認]で[使用可能な記憶域をすべてクラスターに追加する]にチェックを入れておきます。
エラーなく作成されればOKです。

軽くテストしてみましょう。
フォールオーバー クラスター マネージャーから、

pos123wsfc.dev.pos-d.com
   - 記憶域
     - ディスク

と選んでいくと、クラスターの管理下に置かれたディスクが2つ表示されます。
wsfc-pos_08-1_045.jpg

この2つがオンラインになっていることを確認します。

次に、所有者ノードが変更できるか試してみましょう。
画面からはDBサーバ#2が所有者となっていますね。
クラスターディスク2 を選んで、[使用可能な記憶域の移動]をクリックします。
すると 最適なノード 、ノード選択 が選べるので、ノードの選択を選び、DBサーバ#1 を選択して[OK]します。
wsfc-pos_08-1_047.jpg

正常に所有者ノードがDBサーバ#1に切り替わればOKです。
wsfc-pos_08-1_049.jpg

５．PostgreSQLのインストールと設定 - その2

次はPostgreSQLの設定変更です。(疲れましたね。そろそろお茶にしますか。( -ω-) _旦 )
ここではPostgreSQLインストールで同時に作られるデータベースクラスタを共有ディスクに移動させて、いよいよHAクラスタらしくしていきます。

DBサーバ#1

まずは移動に先だって、Windowsサービスで起動しているDBを止めます。

[スタート] - [Windows 管理ツール] から [サービス]を開きます。

サービスの中に「postgresql-x64-12 - PostgreSQL Server 12」という名前のサービスがあるので、そのサービスのプロパティを開きます。
スタートアップの種類を「自動」から「無効」に変更して、サービスを[停止]させます。

停止したら、データベースクラスタを移動させます。
まず、Eドライブに E:\PostgreSQL-DB というディレクトリを作ります。

次に、データベースクラスタが配置されている C:\Program Files\PostgreSQL\12 まで移動し、data\ というディレクトリを[切り取り]して、
E:\PostgreSQL-DB というディレクトリの下に[貼り付け]します。
ここで注意するのは、[コピー]&[貼り付け]ではなく、[切り取り]&[貼り付け] ということ。
[コピー]だと、必要な権限が保持されないままの貼り付けになってしまうので、[切り取り]で移動させます。

移動させたデータベースクラスタをWindowsサービス登録します。
コマンドプロンプトから実行します。
サービス登録には、PostgreSQLに用意されている pg_ctl というコマンドを使います。
'"' も入力します。

"C:\Program Files\PostgreSQL\12\bin\pg_ctl.exe" register -D "E:\PostgreSQL-DB\data" -N "postgresql-clsdb" -S demand

コマンドの意味としては、
-D でデータベークラスタの位置を指定。
-N でWindows サービスに表示される名前を指定。
-S でWindows サービスでの起動状態を指定。手動起動の"demand" を指定。
になります。

登録されたら、

[スタート] - [Windows 管理ツール] から [サービス]

を開いてみてください。
既に開いている場合は最新の状態に更新、でも良いです。

登録されているサービスの一覧に「postgresql-clsdb」があればOKです。

手動で起動・停止ができるか確認してみてください。

DBサーバ#2

まずは、Windowsサービスで起動しているDBを止めます。

[スタート] - [Windows 管理ツール] から [サービス]を開きます。

サービスの中に「postgresql-x64-12 - PostgreSQL Server 12」という名前のサービスがあるので、そのサービスのプロパティを開きます。
スタートアップの種類を「自動」から「無効」に変更して、サービスを[停止]させます。

DBサーバ#1ではこの後にデータベースクラスタを移動させましたが、DBサーバ#2では共有ディスクにあるデータベースクラスタを参照するので移動はしません。

フォールオーバー クラスター マネージャーを開き、データベース用ディスクの所有ノードをDBサーバ#2に移動させてください。

その後、DBサーバ#2でデータベースクラスタをWindowsサービス登録します。
コマンドプロンプトから実行します。

"C:\Program Files\PostgreSQL\12\bin\pg_ctl.exe" register -D "E:\PostgreSQL-DB\data" -N "postgresql-clsdb" -S demand

登録されているサービスの一覧に、「postgresql-clsdb」があればOKです。

手動で起動・停止ができるか確認してみてください。

フォールオーバー クラスター マネージャーを開き、データベース用ディスクの所有ノードをDBサーバ#1に移動させておいてください。

DBサーバ#1

さて、次に、postgresql.confの設定を変更します。
E:\PostgreSQL-DB\data 配下にあります。

このファイルをメモ帳などで開き、restart_after_crash というパラメータを検索してください。
既定では、

# restart_after_crash = on

でコメントアウトされていますが(デフォルトは on )、

restart_after_crash = off

として、コメント"#" を外してください。

これは何のパラメータかというと、PostgreSQLのプロセスが何かしらの理由で突然死した場合、PostgreSQLはプロセスの再起動を試みます。
でも、WSFCでは監視しているプロセスが逝ってしまったら別ノードにフェールオーバーするので、プロセスの再起動処理は不要になります。
このパラメータをoffにすることで、無駄な再起動処理を抑止します。

６．WSFCの構築と設定 - その2

あと少しです。

WSFCでPostgreSQLを起動停止できるようにし、フェールオーバー／フェールバックできるようにします。

ここでは、役割を追加します。
WSFCで先ほど登録した「postgresql-clsdb」サービスを汎用サービスとして登録します。

DBサーバ#1

フォールオーバー クラスター マネージャーから、

pos123wsfc.dev.pos-d.com
    - 役割

で、[役割]を右クリックして、役割の構成を選びます。

![wsfc-pos_10-1_006](D:\My Works\PostgreSQL+WSFC\cap\upload\wsfc-pos_10-1_006.jpg)

高可用性ウィザードが開くので、順に設定していきます。

- 役割の選択
    「汎用サービス」
- サービスの選択
    「postgresql-clsdb」
- クライアント アクセス ポイント
     名前 : 「postgresql-clsdb」
     IPアドレス:192.168.246.162
- 記憶域の選択
     データベース格納用ディスク を選びます。
     ここではクラスター ディスク 2になります。
- レジストリ設定のレプリケート
     特に設定しません
- 確認
    内容確認して、大丈夫なら作成します。

作成が無事終わると、役割の一覧に作成した役割が表示されているはずです。

次は依存関係の設定です。
リソースがオンラインになる前にオンラインにする必要があるリソースを設定します。
これは、サービスが起動する条件として、共有ディスクが見えていること、IPアドレス(VIP)が振られていることが前提になるため、その設定を行います。

役割から「postgresql-clsdb」を選び、下のペインンから サーバー名 → 名前 と選択します。

wsfc-pos_10-1_019.jpg

それからプロパティを開き、依存関係タブを選びます。
wsfc-pos_10-1_021.jpg

初期ではIPアドレスが登録されているので、ここに共有ディスクを追加します。
登録する順番としては、

1番目に、共有ディスク
2番目に、IPアドレス

となるようにしておきます。
1番上の行を選択し、[挿入]をクリックします。プルダウンから共有ディスクを選択します。
wsfc-pos_10-1_023.jpg

WSFCの設定はここまでです。
ちゃんとフェールオーバー／フェールバックができるか確認してみます。

役割から「postgresql-clsdb」を選択し、右クリックして移動 → ノードの選択 を選択し、DBサーバ#2を選択します。
wsfc-pos_10-1_026.jpg

正しく設定されていれば、
オフライン → 所有者ノードの切り替え(DBサーバ#2へ) → オンライン
と、状態が遷移していくはずです。

wsfc-pos_10-1_027.jpg

これでクラスタの構築は完了です。

７．動作テスト

クライアントソフトからアクセスの確認を行ってみます。

まずは、先にDBサーバで外部接続を許可する設定が必要です。クライアント認証ファイルに設定を追加します。

E:\PostgreSQL-DB\data\pg_hba.conf

にアクセスするPCのセグメントからのアクセス許可設定を入れてください。

今回は、

# TYPE  DATABASE        USER            ADDRESS                 METHOD

# IPv4 local connections:

host    all             all             127.0.0.1/32            md5
host    all             all             192.168.246.0/24        md5　　----> この行を追加

ADサーバのセグメントである192.168.246.0/24からのアクセスを全て許可しました。

また、DBサーバ#1 / DBサーバ#2のWindows Defender ファイアウォールに、Port.5432(tcp)へのアクセス許可のルールを追加してください。（隠れてしまいましたが、ローカルポートに 5432 を指定してあります）
wsfc-pos_10-1_047.jpg

ここまで出来たら、定番のHeidiSQLというフリーソフトでアクセスしてみようと思います。

インストールはADサーバに行います。サクサクっとインストールしてしまってください。

設定は、次のようになります。
wsfc-pos_10-1_900.jpg

- ネットワーク種別
    「PostgreSQL (TCP/IP)」
- Library
    「libpq-12.dll」
-ホスト名
    DBサーバにアクセスするためのIPアドレスは、VIPの「192.168.246.162」を指定します。
- ユーザー
    デフォルトユーザの「postgres」です。
- パスワード
    PostgreSQLをインストールするときに設定したパスワードを入れてください。
- データベース
    「postgres」を選択します。ここで何も選択できない場合は、DBサーバにアクセスできていない可能性があります。Windows Defender ファイアウォール等の設定を見直してください。

[開く]をクリックして接続出来たら、フォールオーバー クラスター マネージャーでノードを移動したりしてみましょう。

移動のたびに再接続になりますが、どちらのノードに移動していてもアクセス可能になっていると思います。

もし[開く]をクリックしたときに
wsfc-pos_10-1_901.jpg

というダイアログが出てきた場合は、必要なバージョンのVC++ Runtimeがインストールされていない可能性があります。Microsoftのサイトから「Japanese - Japan」のパッケージをを入手してインストールしてください。

終わりに

WindowsでPostgreSQLを使用する場合のクラスタ構築についてでした。

Linuxで構築される機会の多いPostgreSQLですが、あえてWindowsで構築するケースもあるかもしれません。(あるかなぁ。。)

その時の参考になれば幸いです。

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