Follower Read

このドキュメントでは、Follower Readを使用してクエリパフォーマンスを最適化する方法について説明します。

導入

TiDBは、リージョン基本単位としてクラスタ内のすべてのノードにデータを分散します。リージョンには複数のレプリカを配置でき、レプリカはリーダーと複数のフォロワーに分割されます。リーダーのデータが変更されると、TiDBはフォロワーのデータも同期的に更新します。

デフォルトでは、TiDB は同じリージョンのリーダーに対してのみデータの読み取りと書き込みを行います。リージョン内で読み取りホットスポットが発生すると、リージョンリーダーがシステム全体の読み取りボトルネックになる可能性があります。このような状況では、Follower Read機能を有効にすると、リーダーの負荷を大幅に軽減し、複数のフォロワー間で負荷を分散することでシステム全体のスループットを向上させることができます。

いつ使うか

読み取りホットスポットを減らす

アプリケーションにホットスポットリージョンがあるかどうかをTiDBダッシュボードキービジュアライザーページで視覚的に分析できます。「メトリック選択ボックス」をRead (bytes)またはRead (keys)に選択することで、読み取りホットスポットが発生しているかどうかを確認できます。

ホットスポットの処理の詳細については、 TiDBホットスポット問題の処理参照してください。

読み取りホットスポットが避けられない場合、または変更コストが非常に高い場合は、Follower Read機能を使用して、フォロワーリージョンへの読み取り要求のバランスをより適切にロードすることができます。

地理的に分散した展開のレイテンシーを削減

TiDBクラスターが複数の地区またはデータセンターにまたがって展開されている場合、リージョンの異なるレプリカが異なる地区またはデータセンターに分散されます。この場合、 Follower Readをclosest-adaptiveまたはclosest-replicasに設定することで、TiDBが現在のデータセンターからの読み取りを優先するように設定できます。これにより、読み取り操作のレイテンシーとトラフィックのオーバーヘッドを大幅に削減できます。実装の詳細については、 Follower Read参照してください。

Follower Readを有効にする

Follower Readを有効にするには、変数tidb_replica_read (デフォルト値はleader ) をfollower 、 leader-and-follower 、 prefer-leader 、 closest-replicas 、またはclosest-adaptiveに設定します。

SET [GLOBAL] tidb_replica_read = 'follower';

この変数の詳細については、 Follower Read使用状況参照してください。

JavaでFollower Read を有効にするには、 FollowerReadHelperクラスを定義します。

public enum FollowReadMode {
    LEADER("leader"),
    FOLLOWER("follower"),
    LEADER_AND_FOLLOWER("leader-and-follower"),
    CLOSEST_REPLICA("closest-replica"),
    CLOSEST_ADAPTIVE("closest-adaptive"),
    PREFER_LEADER("prefer-leader");

    private final String mode;

    FollowReadMode(String mode) {
        this.mode = mode;
    }

    public String getMode() {
        return mode;
    }
}

public class FollowerReadHelper {

    public static void setSessionReplicaRead(Connection conn, FollowReadMode mode) throws SQLException {
        if (mode == null) mode = FollowReadMode.LEADER;
        PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(
            "SET @@tidb_replica_read = ?;"
        );
        stmt.setString(1, mode.getMode());
        stmt.execute();
    }

    public static void setGlobalReplicaRead(Connection conn, FollowReadMode mode) throws SQLException {
        if (mode == null) mode = FollowReadMode.LEADER;
        PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(
            "SET GLOBAL @@tidb_replica_read = ?;"
        );
        stmt.setString(1, mode.getMode());
        stmt.execute();
    }

}

Followerノードからデータを読み取る際は、メソッドsetSessionReplicaRead(conn, FollowReadMode.LEADER_AND_FOLLOWER)使用してFollower Read機能を有効にします。これにより、現在のセッションにおけるLeaderノードとFollowerノード間の負荷分散が可能になります。接続が切断されると、元のモードに戻ります。

public static class AuthorDAO {

    // Omit initialization of instance variables...

    public void getAuthorsByFollowerRead() throws SQLException {
        try (Connection conn = ds.getConnection()) {
            // Enable the follower read feature.
            FollowerReadHelper.setSessionReplicaRead(conn, FollowReadMode.LEADER_AND_FOLLOWER);

            // Read the authors list for 100000 times.
            Random random = new Random();
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                Integer birthYear = 1920 + random.nextInt(100);
                List<Author> authors = this.getAuthorsByBirthYear(birthYear);
                System.out.println(authors.size());
            }
        }
    }

    public List<Author> getAuthorsByBirthYear(Integer birthYear) throws SQLException {
        List<Author> authors = new ArrayList<>();
        try (Connection conn = ds.getConnection()) {
            PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement("SELECT id, name FROM authors WHERE birth_year = ?");
            stmt.setInt(1, birthYear);
            ResultSet rs = stmt.executeQuery();
            while (rs.next()) {
                Author author = new Author();
                author.setId( rs.getLong("id"));
                author.setName(rs.getString("name"));
                authors.add(author);
            }
        }
        return authors;
    }
}

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