Cloud SQL for PostgreSQL 管理實作

課程概述

資料庫搬上雲端後，誰負責備份？應用要怎麼連線？主實例出問題時又怎麼辦？Cloud SQL 會接手一部分維運工作，但這些設定仍需要你決定。這篇以 PostgreSQL 為例，從建立實例開始，走過連線、備份和高可用設定。

你將學到

• 透過 Cloud Console 與 gcloud CLI 建立 Cloud SQL for PostgreSQL 實例
• 使用 Cloud Shell 連線到資料庫並執行 SQL 查詢
• 設定自動備份與時間點還原（Point-in-time Recovery）
• 認識高可用性（HA）配置與容錯移轉機制（本文補充；官方課程的 Lab 練的是 Database Migration Service 遷移、連接應用程式、CMEK／pgAudit／IAM 資料庫驗證，以及時間點還原）
• 管理資料庫使用者與連線安全性

核心概念

Cloud SQL 的定位

Cloud SQL 是 Google Cloud 的受管關聯式資料庫服務。和在 Compute Engine 上自行架設 PostgreSQL 相比，平台會處理部分底層維護，也提供備份、高可用性等功能；但團隊仍要設定備份與復原目標、管理存取權限，並處理資料模型和查詢效能。

實例層級與效能

Cloud SQL 的機器類型很多，從開發用的 db-f1-micro，到生產用的高記憶體機型都有。挑的時候要看連線數上限、儲存空間 IOPS，還有 CPU / 記憶體需求。生產環境不要用共用核心機型：官方說明 db-f1-micro 與 db-g1-small 不在 Cloud SQL SLA 涵蓋範圍內，只適合低成本的測試與開發；專用核心要多少 vCPU 與記憶體，依負載測試決定（例如 db-custom-2-8192 是 2 vCPU／8 GB）。

高可用性架構

啟用 HA 後，Cloud SQL 會在同一區域的不同可用區（Zone）建一個備用實例。主要實例掛掉時，系統會自動切到備用實例；切換時既有連線會中斷，實例大約有 60 秒無法使用（實際時間依環境而異）。HA 大概會讓成本多一倍，但生產環境很需要它。

連線方式

Cloud SQL 支援三種主要連線方式：

1. Cloud SQL Auth Proxy — 走公有 IP 時，官方建議用 Cloud SQL connector（Auth Proxy 或語言連接器）：自動加密並驗證身分，不必自己管 SSL 憑證
2. 私有 IP — 經 private services access（VPC 對等互連）或 Private Service Connect 連線；官方基於安全建議優先採用，並搭配直接連線與強制 SSL
3. 公有 IP + 授權網路 — 直接連公有 IP 時必須設定授權網路；官方把改用 Cloud SQL connector 列為更安全的替代做法

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flowchart TD
  ALERT["先確認錯誤時間、影響範圍<br/>與最近的結構或設定變更"] --> EVENT{"主要事件類型？"}
  EVENT -->|"主要實例不可用"| HA["檢查 HA Failover 與應用重連<br/>不要把 Read Replica 當備援"]
  EVENT -->|"誤刪或錯誤寫入"| PITR["以 PITR 還原到新實例<br/>驗證資料後再切換連線"]
  EVENT -->|"唯讀查詢壓力"| REPLICA["建立或調整 Read Replica<br/>只分流可接受延遲的讀取"]
  EVENT -->|"只有應用連不上"| CONNECT["依序查 Auth Proxy／Connector、<br/>VPC、IAM、DB User 與連線數"]
  HA --> VERIFY["以應用健康檢查與資料一致性驗證恢復"]
  PITR --> VERIFY
  REPLICA --> VERIFY
  CONNECT --> VERIFY

實作重點

• 建立實例時務必選擇與應用程式相同的區域，以降低網路延遲
• 使用 gcloud sql instances create 指令可加入 --database-version=POSTGRES_15 指定版本
• 自動備份每天一次，預設保留最近 7 份（Enterprise edition，約 7 天；Enterprise Plus edition 是 15 份），可用 --retained-backups-count 調整（1–365）；--backup-start-time 以 UTC 的 HH:MM 指定每日備份的開始時間，用來避開尖峰
• 常見錯誤：忘記在 Cloud SQL 實例上啟用所需的 flag（例如 cloudsql.enable_pgaudit）
• 連線字串格式：postgresql://USER:PASSWORD@HOST:5432/DATABASE

Skill Badge 指引

Lab 連結：Create and Manage Cloud SQL for PostgreSQL Instances — 完成此 lab 可獲得 Skill Badge

延伸學習

• BigQuery 搭配 Connected Sheets 分析 — 掌握另一種雲端資料分析方式
• 基礎 Data、ML 與 AI 任務 — 結合 Cloud SQL 的資料與 ML 工作流
• GCP ACE 課程：Compute Engine 基礎 — 了解 Cloud SQL 常搭配的運算服務