Отказоустойчивость на разделяемых дисках позволяет избежать избыточности синхронизации путём задействования только одной копии базы данных. Она использует единственный дисковый массив, который разделяется между несколькими серверами. Если основной сервер БД откажет, резервный сервер может подключиться и запустить базу данных, что позволит восстановить БД после аварии. Это обеспечивает быстрое переключение без потери данных.

Функциональность разделяемого оборудования обычно реализована в сетевых устройствах хранения. Так же возможно применение сетевой файловой системы; особое внимание следует уделить тому, чтобы поведение системы полностью соответствовало POSIX (см. Подраздел 18.2.2.1). Существенное ограничение этого метода состоит в том, что в случае отказа или порчи разделяемого дискового массива оба сервера: главный и резервный — станут нерабочими. Другая особенность — резервный сервер никогда не получает доступ к разделяемым дискам во время работы главного.

Видоизменённая версия функциональности разделяемого оборудования представлена в виде репликации на уровне файловой системы, когда все изменения в файловой системе отражаются в файловой системе другого компьютера. Единственное ограничение: синхронизация должна выполняться методом, гарантирующим целостность копии файловой системы на резервном сервере — в частности, запись на резервном сервере должна происходить в том же порядке, что и на главном. DRBD является популярным решением на основе репликации файловой системы для Linux.

Серверы тёплого и горячего резерва могут так же поддерживаться актуальными путём чтения потока записей из журнала изменений (WAL). Если основной сервер отказывает, резервный содержит почти все данные с него и может быть быстро преобразован в новый главный сервер БД. Это можно сделать синхронно или асинхронно, но может быть выполнено только на уровне сервера БД целиком.

Резервный сервер может быть реализован с применением трансляции файлов журналов (см. Раздел 26.2), или потоковой репликации (см. Подраздел 26.2.5), или их комбинацией. За информацией о горячем резерве обратитесь к Разделу 26.4.

В схеме с логической репликацией сервер баз данных может передавать поток изменений данных на другой сервер. Механизм логической репликации в Postgres Pro формирует поток логических изменений данных, обрабатывая WAL. Логическая репликация позволяет переносить изменения данных на уровне таблиц. Для логической репликации не требуется, чтобы за определённым сервером закреплялась роль главного или реплицирующего; напротив, данные могут передаваться в разных направлениях. За дополнительными сведениями о логической репликации обратитесь к Главе 29. Используя интерфейс логического декодирования (Глава 49), подобную функциональность могут предоставлять и сторонние расширения.

Обычно в схеме репликации на основе триггеров запросы, изменяющие данные, передаются выбранному главному серверу. А главный сервер, обрабатывая такие запросы в разрезе таблиц, асинхронно (как правило) передаёт информацию об изменениях резервным. Резервные серверы могут выполнять запросы параллельно с главным и допускать некоторые изменения локальных данных или операции записи. Применение этого вида репликации часто позволяет снять с главного сервера нагрузку сложных аналитических запросов и запросов к хранилищу данных с главного сервера.

Slony-I является примером подобного типа репликации, действующей на уровне таблиц, и поддерживает множество резервных серверов. Так как обновления на резервных серверах происходят асинхронно (в пакетах), возможна потеря данных во время отказа.

В схеме с репликацией SQL в среднем слое, средний слой перехватывает каждый SQL-запрос и пересылает его на один или все серверы. Каждый сервер работает независимо. Модифицирующие запросы должны быть направлены всем серверам, чтобы каждый из них получал все изменения. Но читающие запросы могут посылаться только одному серверу, что позволяет перераспределить читающую нагрузку между всеми серверами.

Если запросы просто перенаправлять без изменений, функции подобные random(), CURRENT_TIMESTAMP и последовательности могут получить различные значения на разных серверах. Это происходит потому что каждый сервер работает независимо, а эти запросы неизбирательные и действительно не изменяют данные. Если такая ситуация недопустима, или средний слой, или приложение должны запросить подобные значения с одного сервера, затем использовать его в других пишущих запросах. Следует иметь в виду, что все транзакции фиксируются или прерываются на всех серверах, возможно с применением двухфазной фиксации (см. PREPARE TRANSACTION и COMMIT PREPARED). Репликацию такого типа реализуют, например, Pgpool-II и Continuent Tungsten.

Если серверы не находятся постоянно в единой сети или связаны низкоскоростным каналом, как например, ноутбуки или удалённые серверы, обеспечение согласованности данных между ними представляет проблему. Когда используется асинхронная репликация с несколькими ведущими серверами, каждый из них работает независимо и периодически связывается с другими серверами для определения конфликтующих транзакций. Конфликты могут урегулироваться пользователем или по правилам их разрешения. Примером такого типа репликации является Bucardo.

При синхронной репликации с несколькими ведущими серверами каждый сервер может принимать запросы на запись, а изменённые данные передаются с получившего их сервера всем остальным, прежде чем транзакция будет подтверждена. Если запись производится интенсивно, это может провоцировать избыточные блокировки и задержки при фиксации, что приводит к снижению производительности. Запросы на чтение могут быть обработаны любым сервером. В некоторых конфигурациях для более эффективного взаимодействия серверов применяются разделяемые диски. Синхронная репликация с несколькими ведущими лучше всего работает, когда преобладают операции чтения, хотя её большой плюс в том, что любой сервер может принимать запросы на запись — нет необходимости искусственно разделять нагрузку между главным и резервными серверами, а так как изменения передаются от одного сервера другим, не возникает проблем с недетерминированными функциями вроде random().

Postgres Pro Enterprise включает расширение multimaster, реализующее этот вид репликации. Используя multimaster, вы можете организовать синхронный кластер без разделения ресурсов, который обеспечивает расширяемость OLTP для читающих транзакций, а также высокую степень доступности с автоматическим восстановлением после сбоев. За подробностями обратитесь к multimaster.

Postgres Pro позволяет создавать встроенный отказоустойчивый кластер с выделенным узлом-лидером и несколькими узлами-последователями, которые могут быть синхронными или асинхронными. В отличие от других видов кластеров, например кластеров с физической репликацией и сторонним ПО для аварийного переключения узлов или кластеров с логической репликацией и встроенным аварийным переключением узлов, благодаря встроенной отказоустойчивости Postgres Pro позволяет создавать кластер с физической репликацией и встроенным аварийным переключением узлов. Этот тип кластера создаётся и управляется при помощи утилиты bihactl.

При секционировании таблицы расщепляются на наборы данных. Каждый из наборов может быть изменён только на одном сервере. Например, данные могут быть секционированы по офисам, например, Лондон и Париж, с сервером в каждом офисе. В случае необходимости обращения одновременно к данным Лондона и Парижа, приложение может запросить оба сервера, или может быть применена репликация главный-резервный для предоставления копии только для чтения в другом офисе для каждого из серверов.

Многие из описанных выше решений позволяют обрабатывать несколько запросов на нескольких серверах, но ни одно из них не поддерживает выполнение одного запроса на нескольких серверах, что позволило бы его ускорить. Данное же решение позволяет нескольким серверам обрабатывать один запрос одновременно. Для этого обычно данные разделяются между серверами, серверы выполняют свои части запросов, выдают результаты центральному серверу, а он, в свою очередь, объединяет полученные данные и выдаёт итоговый результат пользователю. Это решение может быть реализовано с применением набора средств PL/Proxy.