人工故障切换

人工触发 Failover / Switchover 下的的 RTO 计算逻辑与结果分析。

Switchover / Failover 场景（人工触发）RTO 对比

模式 Switchover 平均 Switchover 最坏 Failover 平均 Failover 最坏
fast 2s 5s 2s 4s
norm 4s 8s 3s 6s
safe 4s 10s 3s 8s
wide 9s 21s 9s 17s

Switchover（计划内优雅切换）

故障路径

准备阶段（老主库仍可用，不计入 RTO）：

RTO 计时阶段（服务不可用）：

RTO 计算公式：

RTO = WAL追平 + 锁切换 + promote + HAProxy_UP

RTO 构成分析

RTO = WAL追平 + 锁释放(~0.3s) + 锁获取(~0.2s) + promote(~0.5s) + HAProxy_UP
      \______/
      同步复制时为0
  • WAL 追平：同步复制模式下为 0（已实时同步）；异步复制时取决于复制延迟
  • 锁切换：DCS 两次原子操作（释放 + 获取），约 0.3~1s
  • HAProxy 延迟：rise × fastinter

与 Failover 的差异

对比项 Switchover Failover
WAL 追平 ✅ 等待（保证数据完整） ❌ 跳过（可能丢数据）
其他阶段 相同 相同

fast 模式

参数: inter=1s, fastinter=500ms, rise=2

最好结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 0s 同步复制，已完全同步
3 主库释放 Leader 锁 0s DCS 原子操作
4 目标从库获取 Leader 锁 0s DCS 原子操作
5 执行 pg_ctl promote 1s promote 快速完成
6 HAProxy 检测新主 UP 1s rise=2 × fastinter=500ms
总计 2s

最坏结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 1s 异步复制，存在少量延迟
3 主库释放 Leader 锁 1s DCS 操作 + 网络延迟
4 目标从库获取 Leader 锁 1s DCS 操作 + 网络延迟
5 执行 pg_ctl promote 1s promote + 少量 WAL 回放
6 HAProxy 检测新主 UP 2s rise=2 × inter=1s（从DOWN开始）
总计 5s

平均结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 0s 少量复制延迟
3 主库释放 Leader 锁 0s DCS 原子操作
4 目标从库获取 Leader 锁 0s DCS 原子操作
5 执行 pg_ctl promote 1s promote 平均时间
6 HAProxy 检测新主 UP 1s rise=2 × fastinter
总计 2s

小结

阶段 操作 最好 平均 最坏
1 主库停止接受写入 0s 0s 0s
2 等待从库 WAL 追平 0s 0s 1s
3 主库释放 Leader 锁 0s 0s 1s
4 目标从库获取 Leader 锁 0s 0s 1s
5 执行 pg_ctl promote 1s 1s 1s
6 HAProxy 检测新主 UP 1s 1s 2s
总计 2s 2s 5s

norm 模式

参数: inter=2s, fastinter=1s, rise=2

最好结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 0s 同步复制，已完全同步
3 主库释放 Leader 锁 0s DCS 原子操作
4 目标从库获取 Leader 锁 0s DCS 原子操作
5 执行 pg_ctl promote 1s promote 快速完成
6 HAProxy 检测新主 UP 2s rise=2 × fastinter=1s
总计 3s

最坏结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 2s 异步复制，存在复制延迟
3 主库释放 Leader 锁 1s DCS 操作 + 网络延迟
4 目标从库获取 Leader 锁 1s DCS 操作 + 网络延迟
5 执行 pg_ctl promote 1s promote + 少量 WAL 回放
6 HAProxy 检测新主 UP 4s rise=2 × inter=2s（从DOWN开始）
总计 8s

平均结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 1s 少量复制延迟
3 主库释放 Leader 锁 0s DCS 原子操作
4 目标从库获取 Leader 锁 0s DCS 原子操作
5 执行 pg_ctl promote 1s promote 平均时间
6 HAProxy 检测新主 UP 2s rise=2 × fastinter=1s
总计 4s

小结

阶段 操作 最好 平均 最坏
1 主库停止接受写入 0s 0s 0s
2 等待从库 WAL 追平 0s 1s 2s
3 主库释放 Leader 锁 0s 0s 1s
4 目标从库获取 Leader 锁 0s 0s 1s
5 执行 pg_ctl promote 1s 1s 1s
6 HAProxy 检测新主 UP 2s 2s 4s
总计 3s 4s 8s

safe 模式

参数: inter=3s, fastinter=1s, rise=2

最好结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 0s 同步复制，已完全同步
3 主库释放 Leader 锁 0s DCS 原子操作
4 目标从库获取 Leader 锁 0s DCS 原子操作
5 执行 pg_ctl promote 1s promote 快速完成
6 HAProxy 检测新主 UP 2s rise=2 × fastinter=1s
总计 3s

最坏结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 2s 异步复制，存在复制延迟
3 主库释放 Leader 锁 1s DCS 操作 + 网络延迟
4 目标从库获取 Leader 锁 1s DCS 操作 + 网络延迟
5 执行 pg_ctl promote 1s promote + 少量 WAL 回放
6 HAProxy 检测新主 UP 6s rise=2 × inter=3s（从DOWN开始）
总计 10s

平均结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 1s 少量复制延迟
3 主库释放 Leader 锁 0s DCS 原子操作
4 目标从库获取 Leader 锁 0s DCS 原子操作
5 执行 pg_ctl promote 1s promote 平均时间
6 HAProxy 检测新主 UP 2s rise=2 × fastinter=1s
总计 4s

小结

阶段 操作 最好 平均 最坏
1 主库停止接受写入 0s 0s 0s
2 等待从库 WAL 追平 0s 1s 2s
3 主库释放 Leader 锁 0s 0s 1s
4 目标从库获取 Leader 锁 0s 0s 1s
5 执行 pg_ctl promote 1s 1s 1s
6 HAProxy 检测新主 UP 2s 2s 6s
总计 3s 4s 10s

wide 模式

参数: inter=5s, fastinter=2s, rise=3

最好结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 0s 同步复制，已完全同步
3 主库释放 Leader 锁 1s DCS 原子操作（广域网延迟）
4 目标从库获取 Leader 锁 1s DCS 原子操作（广域网延迟）
5 执行 pg_ctl promote 1s promote 快速完成
6 HAProxy 检测新主 UP 6s rise=3 × fastinter=2s
总计 8s

最坏结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 3s 异步复制 + 广域网复制延迟
3 主库释放 Leader 锁 2s DCS 操作 + 广域网延迟
4 目标从库获取 Leader 锁 1s DCS 操作 + 广域网延迟
5 执行 pg_ctl promote 1s promote + 少量 WAL 回放
6 HAProxy 检测新主 UP 15s rise=3 × inter=5s（从DOWN开始）
总计 21s

平均结果

阶段 操作 耗时 说明
1 主库停止接受写入 0s 即时生效
2 等待从库 WAL 追平 1s 广域网复制延迟
3 主库释放 Leader 锁 1s DCS 原子操作（广域网延迟）
4 目标从库获取 Leader 锁 1s DCS 原子操作（广域网延迟）
5 执行 pg_ctl promote 1s promote 平均时间
6 HAProxy 检测新主 UP 6s rise=3 × fastinter=2s
总计 9s

小结

阶段 操作 最好 平均 最坏
1 主库停止接受写入 0s 0s 0s
2 等待从库 WAL 追平 0s 1s 3s
3 主库释放 Leader 锁 1s 1s 2s
4 目标从库获取 Leader 锁 1s 1s 1s
5 执行 pg_ctl promote 1s 1s 1s
6 HAProxy 检测新主 UP 6s 6s 15s
总计 8s 9s 21s

Failover（强制切换）

故障路径

RTO 计算公式：

RTO = 验证 + 获取锁 + promote + HAProxy_UP

说明：Failover 通常在主库已故障时使用，此时 RTO 从执行命令开始计时（主库已不可用）。

fast 模式

阶段 操作 最好 平均 最坏
1 验证候选从库 0s 0s 1s
2 候选从库获取 Leader 锁 0s 0s 1s
3 执行 pg_ctl promote 1s 1s 1s
4 HAProxy 检测新主 UP 1s 1s 2s
总计 2s 2s 4s

norm 模式

阶段 操作 最好 平均 最坏
1 验证候选从库 0s 0s 1s
2 候选从库获取 Leader 锁 0s 0s 1s
3 执行 pg_ctl promote 1s 1s 1s
4 HAProxy 检测新主 UP 2s 2s 4s
总计 3s 3s 6s

safe 模式

阶段 操作 最好 平均 最坏
1 验证候选从库 0s 0s 1s
2 候选从库获取 Leader 锁 0s 0s 1s
3 执行 pg_ctl promote 1s 1s 1s
4 HAProxy 检测新主 UP 2s 2s 6s
总计 3s 3s 8s

wide 模式

阶段 操作 最好 平均 最坏
1 验证候选从库 1s 1s 1s
2 候选从库获取 Leader 锁 1s 1s 2s
3 执行 pg_ctl promote 1s 1s 1s
4 HAProxy 检测新主 UP 6s 6s 15s
总计 8s 9s 17s

人工触发汇总

Switchover vs Failover 对比

模式 Switchover Failover
最好 平均 最坏 最好 平均 最坏
fast 2s 2s 5s 2s 2s 4s
norm 3s 4s 8s 3s 3s 6s
safe 3s 4s 10s 3s 3s 8s
wide 8s 9s 21s 8s 9s 17s

关键洞察

  1. Switchover 与 Failover RTO 非常接近
    • 差异仅在于 WAL 追平时间（同步复制时为 0）
    • 同步复制模式下，两者 RTO 几乎相同
  2. HAProxy 检测是主要延迟来源
    • 在人工触发场景中，HAProxy UP 检测占总 RTO 的 43%~65%
    • wide 模式下 HAProxy 延迟更为显著
  3. 与自动故障检测的对比
模式 人工 Switchover 人工 Failover 主动检测（PG崩溃） 被动检测（节点宕机）
fast 2s 2s 12s 13s
norm 4s 3s 23s 24s
safe 4s 3s 73s 73s
wide 9s 9s 158s 128s

人工触发比自动检测快 6~20 倍，因为跳过了 primary_start_timeout 和 TTL 等待 这两个最大的时间消耗。


最后修改 2026-01-14: docs: add pg_crontab param and update node_crontab docs (22bfcb1)