手动扩缩容 Kubernetes 上的 TiDB 集群

本文介绍如何对部署在 Kubernetes 上的 TiDB 集群进行手动水平扩缩容和垂直扩缩容。

水平扩缩容

TiDB 水平扩缩容操作指的是通过增加或减少 Pod 的数量，来达到集群扩缩容的目的。扩缩容 TiDB 集群时，会按照填入的 replicas 值，对 PD、TiKV、TiDB 按顺序进行扩缩容操作。

如果要进行扩容操作，可将某个组件的 replicas 值调大。扩容操作会按照 Pod 编号由小到大增加组件 Pod，直到 Pod 数量与 replicas 值相等。
如果要进行缩容操作，可将某个组件的 replicas 值调小。缩容操作会按照 Pod 编号由大到小删除组件 Pod，直到 Pod 数量与 replicas 值相等。

水平扩缩容 PD、TiKV、TiDB、TiProxy

如果要对 PD、TiKV、TiDB、TiProxy 进行水平扩缩容，可以使用 kubectl 修改集群所对应的 TidbCluster 对象中的 spec.pd.replicas、spec.tikv.replicas、spec.tidb.replicas、spec.tiproxy.replicas 至期望值。

按需修改 TiDB 集群组件的 replicas 值。例如，执行以下命令可将 PD 的 replicas 值设置为 3：
```
kubectl patch -n ${namespace} tc ${cluster_name} --type merge --patch '{"spec":{"pd":{"replicas":3}}}'
```
查看 Kubernetes 集群中对应的 TiDB 集群是否更新到了你期望的配置。
```
kubectl get tidbcluster ${cluster_name} -n ${namespace} -oyaml
```
上述命令输出的 TidbCluster 中，spec.pd.replicas、spec.tidb.replicas、spec.tikv.replicas 的值预期应与你之前配置的值一致。
观察 TidbCluster Pod 是否新增或者减少。
```
watch kubectl -n ${namespace} get pod -o wide
```
PD 和 TiDB 通常需要 10 到 30 秒左右的时间进行扩容或者缩容。
TiKV 组件由于涉及到数据搬迁，通常需要 3 到 5 分钟来进行扩容或者缩容。

水平扩缩容 TiFlash

如果你部署了 TiFlash，想对 TiFlash 进行水平扩缩容，请参照本小节的步骤进行操作。

水平扩容 TiFlash

如果要对 TiFlash 进行水平扩容，可以通过修改 spec.tiflash.replicas 来实现。例如，执行以下命令可将 TiFlash 的 replicas 值设置为 3：

kubectl patch -n ${namespace} tc ${cluster_name} --type merge --patch '{"spec":{"tiflash":{"replicas":3}}}'

水平缩容 TiFlash

如果要对 TiFlash 进行水平缩容，执行以下步骤：

通过 port-forward 暴露 PD 服务：

kubectl port-forward -n ${namespace} svc/${cluster_name}-pd 2379:2379

打开一个新终端标签或窗口，通过如下命令确认开启 TiFlash 的所有数据表的最大副本数 N：
```
curl 127.0.0.1:2379/pd/api/v1/config/rules/group/tiflash | grep count
```
输出结果中 count 的最大值就是所有数据表的最大副本数 N。
回到 port-forward 命令所在窗口，按 Ctrl+C 停止 port-forward。
如果缩容 TiFlash 后，TiFlash 集群剩余 Pod 数大于等于所有数据表的最大副本数 N，则直接进行下面第 6 步。如果缩容 TiFlash 后，TiFlash 集群剩余 Pod 数小于所有数据表的最大副本数 N，则执行以下步骤：
1. 参考访问 TiDB 集群的步骤连接到 TiDB 服务。
2. 针对所有副本数大于集群剩余 TiFlash Pod 数的表执行如下命令：
```
alter table <db_name>.<table_name> set tiflash replica ${pod_number};
```
  ${pod_number} 为缩容 TiFlash 后，TiFlash 集群的剩余 Pod 数。
等待并确认相关表的 TiFlash 副本数更新。
连接到 TiDB 服务，执行如下命令，查询相关表的 TiFlash 副本数：
```
SELECT * FROM information_schema.tiflash_replica WHERE TABLE_SCHEMA = '<db_name>' and TABLE_NAME = '<table_name>';
```
修改 spec.tiflash.replicas 对 TiFlash 进行缩容。
你可以通过以下命令查看 Kubernetes 集群中对应的 TiDB 集群中的 TiFlash 是否更新到了你的期望定义。检查以下命令输出内容中，spec.tiflash.replicas 的值是否符合预期值。
```
kubectl get tidbcluster ${cluster-name} -n ${namespace} -oyaml
```

水平扩缩容 TiCDC

如果集群中部署了 TiCDC，可以通过修改 spec.ticdc.replicas 对 TiCDC 进行扩缩容。例如，执行以下命令可将 TiCDC 的 replicas 值设置为 3：

kubectl patch -n ${namespace} tc ${cluster_name} --type merge --patch '{"spec":{"ticdc":{"replicas":3}}}'

查看集群水平扩缩容状态

watch kubectl -n ${namespace} get pod -o wide

当所有组件的 Pod 数量都达到了预设值，并且都进入 Running 状态后，水平扩缩容完成。

注意

PD、TiKV、TiFlash 组件在扩缩容的过程中不会触发滚动升级操作。
TiKV 组件在缩容过程中，TiDB Operator 会调用 PD 接口将对应 TiKV 标记为下线，然后将其上数据迁移到其它 TiKV 节点，在数据迁移期间 TiKV Pod 依然是 Running 状态，数据迁移完成后对应 Pod 才会被删除，缩容时间与待缩容的 TiKV 上的数据量有关，可以通过 kubectl get -n ${namespace} tidbcluster ${cluster_name} -o json | jq '.status.tikv.stores' 查看 TiKV 是否处于下线 Offline 状态。
当 TiKV UP 状态的 store 数量 <= PD 配置中 MaxReplicas 的参数值时，无法缩容 TiKV 组件。
TiKV 组件不支持在缩容过程中进行扩容操作，强制执行此操作可能导致集群状态异常。假如异常已经发生，可以参考 TiKV Store 异常进入 Tombstone 状态进行解决。
TiFlash 组件缩容处理逻辑和 TiKV 组件相同。
PD、TiKV、TiFlash 组件在缩容过程中被删除的节点的 PVC 会保留，并且由于 PV 的 Reclaim Policy 设置为 Retain，即使 PVC 被删除，数据依然可以找回。

垂直扩缩容

垂直扩缩容操作指的是通过增加或减少 Pod 的资源限制，来达到集群扩缩容的目的。垂直扩缩容本质上是 Pod 滚动升级的过程。

垂直扩缩容各组件

本小节介绍如何对 PD、TiKV、TiDB、TiProxy、TiFlash、TiCDC 进行垂直扩缩容。

如果要对 PD、TiKV、TiDB、TiProxy 进行垂直扩缩容，通过 kubectl 修改集群所对应的 TidbCluster 对象的 spec.pd.resources、spec.tikv.resources、spec.tidb.resources、spec.tiproxy.replicas 至期望值。
如果要对 TiFlash 进行垂直扩缩容，修改 spec.tiflash.resources 至期望值。
如果要对 TiCDC 进行垂直扩缩容，修改 spec.ticdc.resources 至期望值。

查看垂直扩缩容进度

watch kubectl -n ${namespace} get pod -o wide

当所有 Pod 都重建完毕进入 Running 状态后，垂直扩缩容完成。

注意

如果在垂直扩容时修改了资源的 requests 字段，并且 PD、TiKV、TiFlash 使用了 Local PV，那升级后 Pod 还会调度回原节点，如果原节点资源不够，则会导致 Pod 一直处于 Pending 状态而影响服务。
TiDB 是一个可水平扩展的数据库，推荐通过增加节点个数发挥 TiDB 集群可水平扩展的优势，而不是类似传统数据库升级节点硬件配置来实现垂直扩容。

扩缩容 PD 微服务组件

注意

PD 从 v8.0.0 版本开始支持微服务模式（实验特性）。

PD 微服务通常用于解决 PD 出现性能瓶颈的问题，提高 PD 服务质量。可通过 PD 微服务常见问题判断是否需要进行 PD 微服务扩缩容操作。

目前，PD 微服务模式可将 PD 的时间戳分配和集群调度功能拆分为 tso 微服务和 scheduling 微服务单独部署。
- tso 微服务为主备架构，如遇到瓶颈建议采用垂直扩缩容。
- scheduling 微服务为调度组件，如遇到瓶颈建议采用水平扩缩容。
如果要对 PD 微服务各个组件进行垂直扩缩容，可以使用 kubectl 命令修改集群所对应的 TidbCluster 对象的 spec.pdms.resources 至期望值。
如果要对 PD 微服务各个组件进行水平扩缩容，可以使用 kubectl 命令修改集群所对应的 TidbCluster 对象的 spec.pdms.replicas 至期望值。

以下步骤以 scheduling 微服务为例说明如何进行水平扩缩容：

按需修改 TidbCluster 对象的 replicas 值。例如，执行以下命令可将 scheduling 的 replicas 值设置为 3：

kubectl patch -n ${namespace} tc ${cluster_name} --type merge --patch '{"spec":{"pdms":[{"name":"scheduling", "replicas":3}]}}'

查看 Kubernetes 集群中对应的 TiDB 集群配置是否已对应更新：
```
kubectl get tidbcluster ${cluster_name} -n ${namespace} -oyaml
```
上述命令输出的 TidbCluster 中，spec.pdms 的 scheduling.replicas 值预期应与你之前配置的值一致。
观察 TidbCluster Pod 是否新增或者减少：
```
watch kubectl -n ${namespace} get pod -o wide
```
PD 微服务组件通常需要 10 到 30 秒左右的时间完成扩容或者缩容。

扩缩容故障诊断

无论是水平扩缩容、或者是垂直扩缩容，都可能遇到资源不够时造成 Pod 出现 Pending 的情况。可以参考 Pod 处于 Pending 状态来进行处理。