文档目录

同城两中心自适应同步模式部署

本文介绍同城两中心的部署模式,相关架构、示例配置、副本方法、启用该模式的方法。

简介

TiDB 在 on-premises 部署的场景下,通常采用多中心部署方案,以保证高可用和容灾能力。多中心部署方案包括两地三中心部署模式、同城三中心部署模式等多种部署模式。本文介绍同城两中心部署方案,即在一座城市部署两个数据中心,成本更低,同样能满足高可用和容灾要求。该部署方案采用自适应同步模式,即 Data Replication Auto Synchronous,简称 DR Auto-Sync。

同城两中心部署方案下,两个数据中心距离在 50 km 以内,通常位于同一个城市或两个相邻城市(例如北京和廊坊),数据中心间的网络连接延迟小于 1.5 ms,带宽大于 10 Gbps。

部署架构

本文以某城市为例,城里有两个数据中心 IDC1 和 IDC2,分为位于城东和城西。

下图为集群部署架构图,具体如下:

  • 集群采用同城两种中心部署方案,主数据中心 IDC1 在城东,从数据中心 IDC2 在城西。
  • 集群采用推荐的 4 副本模式,其中 IDC1 中放 2 个 Voter 副本,IDC2 中放 1 个 Voter 副本 + 1 个 Learner 副本;TiKV 按机房的实际情况打上合适的 Label。
  • 副本间通过 Raft 协议保证数据的一致性和高可用,对用户完全透明。

同城两中心集群架构图

该部署方案定义了三种状态来控制和标示集群的同步状态,该状态约束了 TiKV 的同步方式。集群的复制模式可以自动在三种状态之间自适应切换。要了解切换过程,请参考状态转换

  • sync:同步复制模式,此时从数据中心 (DR) 至少有一个副本与主数据中心 (PRIMARY) 进行同步,Raft 算法保证每条日志 (log) 按 Label 同步复制到 DR。
  • async:异步复制模式,此时不保证 DR 与 PRIMARY 完全同步,Raft 算法使用经典的 majority 方式复制日志。
  • sync-recover:恢复同步,此时不保证 DR 与 PRIMARY 完全同步,Raft 逐步切换成 Label 复制,切换成功后汇报给 PD。

配置

示例

以下 tiup topology.yaml 示例拓扑文件为同城两中心典型的拓扑配置:

# # Global variables are applied to all deployments and used as the default value of
# # the deployments if a specific deployment value is missing.
global:
  user: "tidb"
  ssh_port: 22
  deploy_dir: "/data/tidb_cluster/tidb-deploy"
  data_dir: "/data/tidb_cluster/tidb-data"
server_configs:
  pd:
    replication.location-labels:  ["zone","rack","host"]
pd_servers:
  - host: 10.63.10.10
    name: "pd-10"
  - host: 10.63.10.11
    name: "pd-11"
  - host: 10.63.10.12
    name: "pd-12"
tidb_servers:
  - host: 10.63.10.10
  - host: 10.63.10.11
  - host: 10.63.10.12
tikv_servers:
  - host: 10.63.10.30
    config:
      server.labels: { zone: "east", rack: "east-1", host: "30" }
  - host: 10.63.10.31
    config:
      server.labels: { zone: "east", rack: "east-2", host: "31" }
  - host: 10.63.10.32
    config:
      server.labels: { zone: "west", rack: "west-1", host: "32" }
  - host: 10.63.10.33
    config:
      server.labels: { zone: "west", rack: "west-2", host: "33" }
monitoring_servers:
  - host: 10.63.10.60
grafana_servers:
  - host: 10.63.10.60
alertmanager_servers:
  - host: 10.63.10.60

Placement Rules 规划

为了按照规划的集群拓扑进行部署,你需要使用 Placement Rules 来规划集群副本的放置位置。以 4 副本和 2 Voter 副本在主数据中心,1 Voter 和 1 Learner 在从数据中心的部署方式为例,可使用 Placement Rules 进行如下副本配置:

cat rule.json
[
  {
    "group_id": "pd",
    "id": "zone-east",
    "start_key": "",
    "end_key": "",
    "role": "voter",
    "count": 2,
    "label_constraints": [
      {
        "key": "zone",
        "op": "in",
        "values": [
          "east"
        ]
      }
    ],
    "location_labels": [
      "zone",
      "rack",
      "host",
    ]
  },
  {
    "group_id": "pd",
    "id": "zone-west",
    "start_key": "",
    "end_key": "",
    "role": "voter",
    "count": 1,
    "label_constraints": [
      {
        "key": "zone",
        "op": "in",
        "values": [
          "west"
        ]
      }
    ],
    "location_labels": [
      "zone",
      "rack",
      "host"
    ]
  },
  {
    "group_id": "pd",
    "id": "zone-west",
    "start_key": "",
    "end_key": "",
    "role": "learner",
    "count": 1,
    "label_constraints": [
      {
        "key": "zone",
        "op": "in",
        "values": [
          "west"
        ]
      }
    ],
    "location_labels": [
      "zone",
      "rack",
      "host"
    ]
  }
]

启用自适应同步模式

副本的复制模式由 PD 节点控制。如果要使用 DR Auto-sync 自适应同步模式,需要在部署集群前先配置好 PD 的配置文件,如下所示:

[replication-mode]
replication-mode = "dr-auto-sync"
[replication-mode.dr-auto-sync]
label-key = "zone"
primary = "east"
dr = "west"
primary-replicas = 2
dr-replicas = 1
wait-store-timeout = "1m"
wait-sync-timeout = "1m"

在以上配置文件中:

  • replication-mode 为待启用的复制模式,以上示例中设置为 dr-auto-sync。默认使用 majority 算法。
  • label-key 用于区分不同的数据中心,需要和 Placement Rules 相匹配。其中主数据中心为 "east",从数据中心为 "west"。
  • primary-replicas 是在主数据中心 Voter 副本的数量。
  • dr-replicas 是在从数据中心 Voter 副本的数量。
  • wait-store-timeout 是当出现网络隔离或者故障时,切换到异步复制模式的等待时间。如果超过这个时间还没恢复,则自动切换到异步复制模式。默认时间为 60 秒。

如果需要检查当前集群的复制状态,可以通过以下 API 获取:

curl http://pd_ip:pd_port/pd/api/v1/replication_mode/status
{
  "mode": "dr-auto-sync",
  "dr-auto-sync": {
    "label-key": "zone",
    "state": "sync"
  }
}

状态转换

简单来讲,集群的复制模式可以自动在三种状态之间自适应的切换:

  • 当集群一切正常时,会进入同步复制模式来最大化地保障灾备机房的数据完整性。
  • 当机房网络断连或灾备机房发生整体故障时,在经过一段提前设置好的保护窗口之后,集群会进入异步复制状态,来保障业务的可用性。
  • 当机房网络重连或灾备机房整体恢复之后,灾备机房的 TiKV 节点会重新加入到集群,逐步同步数据并最终转为同步复制模式。

状态转换的细节过程如下:

  1. 初始化:集群在初次启动时处于 sync(同步复制)模式,PD 会下发信息给 TiKV,所有 TiKV 节点会严格按照 sync 模式的要求进行工作。

  2. 同步切异步:PD 通过定时检查 TiKV 的心跳信息来判断 TiKV 是否宕机或断连。如果宕机数超过 PRIMARY/DR 各自副本的数量 primary-replicasdr-replicas,意味着无法完成同步复制,需要切换状态。当宕机时间超过了 wait-store-timeout 设定的时间,PD 将集群状态切换成 async(异步复制)模式。然后 PD 再将 async 状态下发到所有 TiKV 节点,TiKV 的复制模式由双中心同步方式转为原生的 Raft 大多数落实方式 (majority)。

  3. 异步切同步:PD 通过定时检查 TiKV 的心跳信息来判断 TiKV 是否恢复连接,如果宕机数小于 PRIMARY/DR 各自副本的数量,意味着可以切回同步了。PD 会将集群复制状态先切换至 sync-recover,再将该状态下发给所有 TiKV 节点。TiKV 的所有 Region 逐步切换成双机房同步复制模式,切换成功后通过心跳将状态同步信息给 PD。PD 记录 TiKV 上 Region 的状态并统计恢复进度。当 TiKV 的所有 Region 都完成了同步复制模式的切换,PD 将集群复制状态切换为 sync。

灾难恢复

本节介绍同城两中心部署提供的容灾恢复方案。

当处于同步复制状态的集群发生了灾难,可进行 RPO = 0 的数据恢复:

  • 如果主数据中心发生故障,丢失了大多数 Voter 副本,但是从数据中心有完整的数据,可在从数据中心恢复数据。此时需要人工介入,通过专业工具恢复(恢复方式请联系 TiDB 团队)。

  • 如果从数据中心发生故障,丢失了少数 Voter 副本,能自动切换成 async 异步复制模式。

当不处于同步复制状态的集群发生了灾难,不能保证满足 RPO = 0 进行数据恢复:

  • 如果丢失了大多数 Voter 副本,需要人工介入,通过专业工具恢复(恢复方式请联系 TiDB 团队)。