Load Balancing PostgreSQL dengan HAProxy dan Keepalived

Setelah berhasil membangun PostgreSQL HA cluster dengan Patroni dan etcd, langkah berikutnya adalah menyediakan akses yang reliable ke database tersebut. Aplikasi seperti Harbor registry tidak bisa langsung terkoneksi ke IP node PostgreSQL individual karena node bisa gagal kapan saja. Di sinilah HAProxy dan Keepalived berperan: HAProxy menjadi load balancer yang mendistribusikan koneksi ke node PostgreSQL yang sehat, sementara Keepalived menyediakan Virtual IP (VIP) yang selalu mengarah ke load balancer yang aktif.

Artikel ini mencakup setup lengkap dari instalasi, konfigurasi, verifikasi, sampai test failover. Semua konfigurasi ditulis apa adanya berdasarkan hasil deploy di production.

Stack: HAProxy 3.2, Keepalived 2.3, Ubuntu 26.04

Arsitektur

Floating IP (Publik)
    │
    ▼
Port 192.168.10.200 (standalone, Floating IP attach permanen disini)
    │  ARP: siapa punya 192.168.10.200?
    │  ← Keepalived MASTER jawab
    ▼
192.168.10.200 (VIP Keepalived, pindah antar node)
    │
    ▼
HAProxy (port 80, 15432, 15433, 8404 - jalan di 3 node)
    │
    ├──► Harbor (port 8080, 3 node) via port 80
    ├──► PostgreSQL all nodes (15432) - round-robin
    └──► PostgreSQL leader only (15433) - health check Patroni API

Prasyarat

• PostgreSQL + Patroni sudah berjalan di ketiga node
• OpenStack: buat port 192.168.10.200 (standalone, tidak attach ke instance)
• OpenStack: allowed address pairs 192.168.10.200 ditambahkan ke port 192.168.10.21, .22, .23

openstack port set --allowed-address ip-address=192.168.10.200 <PORT_21>
openstack port set --allowed-address ip-address=192.168.10.200 <PORT_22>
openstack port set --allowed-address ip-address=192.168.10.200 <PORT_23>

• Floating IP publik attach permanen ke port 192.168.10.200 (bukan ke instance)

Keuntungan setup ini: Floating IP tidak perlu pindah. Keepalived VRRP auto-resolve ARP untuk 192.168.10.200 ke node MASTER. Nol notify script.

Install

Di semua 3 node:

sudo apt install -y haproxy keepalived

Konfigurasi HAProxy

Sama di semua 3 node:

sudo tee /etc/haproxy/haproxy.cfg << 'EOF'
global
    log /dev/log local0
    maxconn 4096

defaults
    log global
    timeout connect 5s
    timeout client 60s
    timeout server 60s

frontend harbor_frontend
    bind *:80
    mode http
    default_backend harbor_backend

backend harbor_backend
    mode http
    balance roundrobin
    option httpchk GET /api/v2.0/ping
    http-check send hdr Host 192.168.10.200
    http-check expect status 200
    server harbor01 192.168.10.21:8080 check inter 5s
    server harbor02 192.168.10.22:8080 check inter 5s
    server harbor03 192.168.10.23:8080 check inter 5s

listen postgresql
    bind *:15432
    mode tcp
    option tcplog
    server pg01 192.168.10.21:5432 check inter 3s
    server pg02 192.168.10.22:5432 check inter 3s
    server pg03 192.168.10.23:5432 check inter 3s

listen postgresql_leader
    bind *:15433
    mode tcp
    option tcplog
    balance first
    server pg01 192.168.10.21:5432 check inter 3s port 8008
    server pg02 192.168.10.22:5432 check inter 3s port 8008
    server pg03 192.168.10.23:5432 check inter 3s port 8008

listen stats
    bind *:8404
    mode http
    stats enable
    stats uri /stats
    stats auth admin:admin
EOF

Catatan penting:

• Port 15432: round-robin semua node PG - buat read query, backup, monitoring
• Port 15433: leader-only via Patroni API health check - buat Harbor (WRITE safe)
• balance first: semua trafik ke server pertama yang UP, fallback kalau mati
• Harbor frontend dikomentari sampai Harbor terinstall
• Port 15432 dipakai (bukan 5432) karena PostgreSQL sudah listen 5432 per node. Port 5432 hanya dipakai lokal oleh Patroni
• Stats optional, bisa dihapus kalau tidak butuh
• Nanti setelah Harbor terinstall, tambahkan frontend Harbor di config yang sama

Konfigurasi Keepalived

harbor-01 (priority 100, MASTER):

sudo tee /etc/keepalived/keepalived.conf << 'EOF'
vrrp_instance harbor_vip {
    state MASTER
    interface ens3
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    unicast_src_ip 192.168.10.21
    unicast_peer {
        192.168.10.22
        192.168.10.23
    }
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass keepalived_secret
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.200
    }
}
EOF

harbor-02 (priority 90, BACKUP):

sudo tee /etc/keepalived/keepalived.conf << 'EOF'
vrrp_instance harbor_vip {
    state BACKUP
    interface ens3
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    unicast_src_ip 192.168.10.22
    unicast_peer {
        192.168.10.21
        192.168.10.23
    }
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass keepalived_secret
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.200
    }
}
EOF

harbor-03 (priority 80, BACKUP):

sudo tee /etc/keepalived/keepalived.conf << 'EOF'
vrrp_instance harbor_vip {
    state BACKUP
    interface ens3
    virtual_router_id 51
    priority 80
    advert_int 1
    unicast_src_ip 192.168.10.23
    unicast_peer {
        192.168.10.21
        192.168.10.22
    }
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass keepalived_secret
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.200
    }
}
EOF

Ganti ens3 dengan nama interface sesuai output ip a. Jangan pakai enp1s0 atau asumsi.

Start Service

Di semua 3 node:

sudo systemctl enable haproxy keepalived
sudo systemctl start haproxy keepalived

Verifikasi

VIP

ip a | grep 192.168.10.200

Harus muncul hanya di harbor-01.

Role Keepalived

sudo journalctl -u keepalived --no-pager | grep "Entering"

harbor-01: Entering MASTER STATE, sisanya: Entering BACKUP STATE.

HAProxy

sudo systemctl status haproxy --no-pager | head -3

Harus active (running).

Koneksi PostgreSQL

psql -h 192.168.10.200 -p 15432 -U postgres -c "SELECT inet_server_addr();"

Hasil akan berganti-ganti antara 192.168.10.21, .22, .23 (round-robin).

Stats HAProxy

http://192.168.10.200:8404/stats

Login: admin / admin.

Test Failover

# Di harbor-01 - stop keepalived
sudo systemctl stop keepalived

# Di harbor-02 - cek dalam 5 detik
ip a | grep 192.168.10.200

VIP harus pindah ke harbor-02. Koneksi PostgreSQL via 192.168.10.200:15432 tetap jalan.

# Balikin
sudo systemctl start keepalived   # di harbor-01

Port Usage

Pitfall

Penutup

Dengan HAProxy dan Keepalived, kamu mendapatkan single endpoint (192.168.10.200) yang selalu available untuk mengakses PostgreSQL cluster. Strategi dua port (15432 untuk all-nodes, 15433 untuk leader-only) memberi fleksibilitas maksimal: aplikasi read-heavy bisa pakai port 15432 untuk load balancing, sementara Harbor dan aplikasi write-critical pakai port 15433 yang dijamin selalu mengarah ke node leader.

Setup ini sudah diuji dengan stop/start Keepalived untuk simulasi failover dan hasilnya koneksi PostgreSQL tetap jalan tanpa intervensi manual. Selanjutnya, tinggal arahkan Harbor registry ke 192.168.10.200:15433 dan semua operasi write akan aman.