Placement Rules in SQL

Placement Rules in SQL 特性用于通过 SQL 语句配置数据在 TiKV 集群中的放置位置。通过该功能,你可以将集群、数据库、表、或分区的数据部署到不同的地域、机房、机柜、主机。

该功能可以实现以下业务场景:

  • 多数据中心部署,配置规则优化数据高可用策略
  • 合并多个不同业务的数据库,物理隔离不同用户的数据,满足实例内部不同用户的隔离需求
  • 增加重要数据的副本数,提高业务可用性和数据可靠性

功能概述

通过 Placement Rules in SQL 功能, 你可以创建放置策略 (placement policy),并为不同的数据级别配置所需的放置策略,粒度从粗到细为:

级别描述
集群TiDB 默认为集群配置 3 副本的策略。你可以为集群配置全局放置策略,参考集群配置
数据库你可以为指定的 Database 配置放置策略,参考为数据库指定默认的放置策略
你可以为指定的 Table 配置放置策略,参考为表指定放置策略
分区你可以为表中不同的 Row 创建分区,并单独对分区配置放置策略,参考为分区表指定放置策略

使用限制

  • 为了降低运维难度,建议将一个集群的 placement policy 数量限制在 10 个以内。
  • 建议将绑定了 placement policy 的表和分区数的总数限制在 10000 以内。为过多的表和分区绑定 policy,会增加 PD 上规则计算的负担,从而影响服务性能。
  • 建议按照本文中提到的示例场景使用 Placement Rules in SQL 功能,不建议使用复杂的放置策略。

前提条件

放置策略依赖于 TiKV 节点标签 (label) 的配置。例如,放置选项 PRIMARY_REGION 依赖 TiKV 中的 region 标签。

创建放置策略时,TiDB 不会检查标签是否存在,而是在绑定放置策略的时候进行检查。因此,在绑定放置策略前,请确保各个 TiKV 节点已配置正确的标签。配置方法为:

tikv-server --labels region=,zone=,host=

详细配置方法可参考以下示例:

方式示例
手动部署通过拓扑 label 进行副本调度
TiUP 部署跨机房部署拓扑结构
Operator 部署在 Kubernetes 中配置 TiDB 集群

如需查看当前 TiKV 集群中所有可用的标签,可以使用 SHOW PLACEMENT LABELS 语句:

SHOW PLACEMENT LABELS; +--------+----------------+ | Key | Values | +--------+----------------+ | disk | ["ssd"] | | region | ["us-east-1"] | | zone | ["us-east-1a"] | +--------+----------------+ 3 rows in set (0.00 sec)

使用方法

本节介绍如何通过 SQL 语句创建、绑定、查看、修改、删除放置策略。

创建并绑定放置策略

  1. 使用 CREATE PLACEMENT POLICY 语句创建放置策略:

    CREATE PLACEMENT POLICY myplacementpolicy PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1,us-west-1";

    在该语句中:

    • PRIMARY_REGION="us-east-1" 选项代表 Raft leader 被放置在 region 标签为 us-east-1 的节点上。
    • REGIONS="us-east-1,us-west-1" 选项代表 Raft followers 被放置在 region 标签为 us-east-1region 标签为 us-west-1 的节点上。

    更多可配置的放置选项和对应的含义,请参考放置选项

  2. 使用 CREATE TABLE 或者 ALTER TABLE 将放置策略绑定至表或分区表,这样就在表或分区上指定了放置策略:

    CREATE TABLE t1 (a INT) PLACEMENT POLICY=myplacementpolicy; CREATE TABLE t2 (a INT); ALTER TABLE t2 PLACEMENT POLICY=myplacementpolicy;

    PLACEMENT POLICY 为全局作用域,不与任何数据库表结构相关联。因此,通过 CREATE TABLE 指定放置策略时,无需任何额外的权限。

查看放置策略

  • 要查看某条已创建的放置策略,可以使用 SHOW CREATE PLACEMENT POLICY 语句:

    SHOW CREATE PLACEMENT POLICY myplacementpolicy\G *************************** 1. row *************************** Policy: myplacementpolicy Create Policy: CREATE PLACEMENT POLICY myplacementpolicy PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1,us-west-1" 1 row in set (0.00 sec)
  • 要查看某张表绑定的放置策略,可以使用 SHOW CREATE TABLE 语句:

    SHOW CREATE TABLE t1\G *************************** 1. row *************************** Table: t1 Create Table: CREATE TABLE `t1` ( `a` int(11) DEFAULT NULL ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin /*T![placement] PLACEMENT POLICY=`myplacementpolicy` */ 1 row in set (0.00 sec)
  • 要查看集群中所有放置策略的定义,可以查询 INFORMATION_SCHEMA.PLACEMENT_POLICIES 系统表:

    SELECT * FROM information_schema.placement_policies\G ***************************[ 1. row ]*************************** POLICY_ID | 1 CATALOG_NAME | def POLICY_NAME | p1 PRIMARY_REGION | us-east-1 REGIONS | us-east-1,us-west-1 CONSTRAINTS | LEADER_CONSTRAINTS | FOLLOWER_CONSTRAINTS | LEARNER_CONSTRAINTS | SCHEDULE | FOLLOWERS | 4 LEARNERS | 0 1 row in set
  • 要查看集群中所有绑定了放置策略的表,可以查询 information_schema.tables 系统表的 tidb_placement_policy_name 列:

    SELECT * FROM information_schema.tables WHERE tidb_placement_policy_name IS NOT NULL;
  • 要查看集群中所有绑定了放置策略的分区,可以查询 information_schema.partitions 系统表的 tidb_placement_policy_name 列:

    SELECT * FROM information_schema.partitions WHERE tidb_placement_policy_name IS NOT NULL;
  • 所有绑定放置策略的对象都是异步调度的。要查看放置策略的调度进度,可以使用 SHOW PLACEMENT 语句。

    SHOW PLACEMENT;

修改放置策略

要修改放置策略,可以使用 ALTER PLACEMENT POLICY 语句。该修改将应用于所有绑定了此放置策略的对象。

ALTER PLACEMENT POLICY myplacementpolicy FOLLOWERS=4;

在该语句中,FOLLOWERS=4 选项代表数据有 5 个副本,包括 4 个 follower 和 1 个 leader。更多可配置的放置选项和对应的含义,请参考放置选项

删除放置策略

要删除没有绑定任何表或分区的放置策略,可以使用 DROP PLACEMENT POLICY 语句:

DROP PLACEMENT POLICY myplacementpolicy;

放置选项参考

在创建和修改放置策略时,你可以按需配置放置选项。

常规放置选项

常规放置选项可以满足数据放置的基本需求。

选项名描述
PRIMARY_REGIONRaft leader 被放置在有 region 标签的节点上,且这些 region 标签匹配本选项的值。
REGIONSRaft followers 被放置在有 region 标签的节点上,且这些 region 标签匹配本选项的值。
SCHEDULE用于调度 follower 放置位置的策略。可选值为 EVEN(默认值)或 MAJORITY_IN_PRIMARY
FOLLOWERSFollower 的数量。例如 FOLLOWERS=2 表示数据有 3 个副本(2 个 follower 和 1 个 leader)。

高级放置选项

高级配置选项可以更灵活地放置数据,满足复杂的场景需求,但其配置方法相对常规配置选项更复杂一些,需要你对集群拓扑和 TiDB 数据分片有深入的了解。

选项名描述
CONSTRAINTS适用于所有角色 (role) 的约束列表。例如,CONSTRAINTS="[+disk=ssd]"
LEADER_CONSTRAINTS仅适用于 leader 的约束列表。
FOLLOWER_CONSTRAINTS仅适用于 follower 的约束列表。
LEARNER_CONSTRAINTS仅适用于 learner 的约束列表。
LEARNERS指定 learner 的数量。
SURVIVAL_PREFERENCE指定按 label 容灾等级的优先级放置副本。例如 SURVIVAL_PREFERENCE="[region, zone, host]"

CONSTRAINTS 格式

CONSTRAINTSFOLLOWER_CONSTRAINTSLEARNER_CONSTRAINTS 放置选项支持以下两种配置格式:

CONSTRAINTS 格式描述
列表格式如果指定的约束适用于所有副本,可以使用键值对列表格式。键以 +- 开头。例如:
  • [+region=us-east-1] 表示放置数据在 region 标签为 us-east-1 的节点上。
  • [+region=us-east-1,-type=fault] 表示放置数据在 region 标签为 us-east-1type 标签不为 fault 的节点上。

字典格式如果需要为不同的约束指定不同数量的副本,可以使用字典格式。例如:
  • FOLLOWER_CONSTRAINTS="{+region=us-east-1: 1,+region=us-east-2: 1,+region=us-west-1: 1}"; 表示 1 个 follower 位于 us-east-1,1 个 follower 位于 us-east-2,1 个 follower 位于 us-west-1
  • FOLLOWER_CONSTRAINTS='{"+region=us-east-1,+type=scale-node": 1,"+region=us-west-1": 1}'; 表示 1 个 follower 位于 us-east-1 区域中有标签 typescale-node 的节点上,1 个 follower 位于 us-west-1
字典格式支持以 +- 开头的键,并支持配置特殊的 #evict-leader 属性。例如,FOLLOWER_CONSTRAINTS='{"+region=us-east-1":1, "+region=us-east-2": 2, "+region=us-west-1,#evict-leader": 1}' 表示当进行容灾时,us-west-1 上尽可能驱逐当选的 leader。

基础示例

为集群指定全局的副本数

集群初始化后,副本数默认值为 3。集群如需更多的副本数,可使用配置策略调大该值,应用到集群级别,可以使用 ALTER RANGE。示例如下:

CREATE PLACEMENT POLICY five_replicas FOLLOWERS=4; ALTER RANGE global PLACEMENT POLICY five_replicas;

注意,TiDB 默认 leader 个数是 1。因此,5 个副本为 4 个 follower 和 1 个 leader。

为数据库指定默认的放置策略

你可以为某个数据库指定默认的放置策略,类似于为数据库设置默认字符集或排序规则。如果数据库中的表或分区没有单独指定其他放置策略,就会使用数据库上指定的放置策略。示例如下:

CREATE PLACEMENT POLICY p1 PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1,us-east-2"; -- 创建放置策略 CREATE PLACEMENT POLICY p2 FOLLOWERS=4; CREATE PLACEMENT POLICY p3 FOLLOWERS=2; CREATE TABLE t1 (a INT); -- 创建表 t1,且未指定放置策略。 ALTER DATABASE test PLACEMENT POLICY=p2; -- 更改数据库默认的放置策略为 p2,但更改不影响已有的表 t1。 CREATE TABLE t2 (a INT); -- 创建表 t2,默认的放置策略 p2 在 t2 上生效。 CREATE TABLE t3 (a INT) PLACEMENT POLICY=p1; -- 创建表 t3。因为语句中已经指定了其他放置策略,默认的 p2 策略在 t3 上不生效。 ALTER DATABASE test PLACEMENT POLICY=p3; -- 再次更改数据库默认的放置策略,此更改不影响已有的表。 CREATE TABLE t4 (a INT); -- 创建表 t4,默认的放置策略 p3 在 t4 生效。 ALTER PLACEMENT POLICY p3 FOLLOWERS=3; -- 绑定策略 p3 的表,也就是 t4,会采用 FOLLOWERS=3。

注意分区与表之间的继承和这里的继承不同。改变表的默认放置策略,也会让分区应用新的策略。但是只有建表时没有指定放置策略,表才会从数据库继承放置策略,且之后再改变数据库的默认放置策略也不影响已经继承的表。

为表指定放置策略

你可以为某个表指定默认的放置策略。示例如下:

CREATE PLACEMENT POLICY five_replicas FOLLOWERS=4; CREATE TABLE t (a INT) PLACEMENT POLICY=five_replicas; -- 创建表 t。绑定放置策略为 five_replicas。 ALTER TABLE t PLACEMENT POLICY=default; -- 删除表 t 已绑定的放置策略 five_replicas,重置为默认的放置策略。

为分区表指定放置策略

你还可以给表分区指定放置策略。示例如下:

CREATE PLACEMENT POLICY storageforhisotrydata CONSTRAINTS="[+node=history]"; CREATE PLACEMENT POLICY storagefornewdata CONSTRAINTS="[+node=new]"; CREATE PLACEMENT POLICY companystandardpolicy CONSTRAINTS=""; CREATE TABLE t1 (id INT, name VARCHAR(50), purchased DATE) PLACEMENT POLICY=companystandardpolicy PARTITION BY RANGE( YEAR(purchased) ) ( PARTITION p0 VALUES LESS THAN (2000) PLACEMENT POLICY=storageforhisotrydata, PARTITION p1 VALUES LESS THAN (2005), PARTITION p2 VALUES LESS THAN (2010), PARTITION p3 VALUES LESS THAN (2015), PARTITION p4 VALUES LESS THAN MAXVALUE PLACEMENT POLICY=storagefornewdata );

如果没有为表中的某个分区指定任何放置策略,该分区将尝试继承表上可能存在的策略。在上面示例中:

  • p0 分区将会应用 storageforhisotrydata 策略
  • p4 分区将会应用 storagefornewdata 策略
  • p1p2p3 分区将会应用表 t1 的放置策略 companystandardpolicy
  • 如果 t1 没有绑定任何策略,p1p2p3 会继承数据库或全局的默认策略

给分区绑定放置策略后,你可以更改指定分区的放置策略。示例如下:

ALTER TABLE t1 PARTITION p1 PLACEMENT POLICY=storageforhisotrydata;

高可用场景示例

假设集群的拓扑结构如下,集群的 TiKV 节点分布在 3 个 region(区域),每个 region 有 3 个可用的 zone (可用区):

SELECT store_id,address,label from INFORMATION_SCHEMA.TIKV_STORE_STATUS; +----------+-----------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+ | store_id | address | label | +----------+-----------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+ | 1 | 127.0.0.1:20163 | [{"key": "region", "value": "us-east-1"}, {"key": "zone", "value": "us-east-1a"}, {"key": "host", "value": "host1"}] | | 2 | 127.0.0.1:20162 | [{"key": "region", "value": "us-east-1"}, {"key": "zone", "value": "us-east-1b"}, {"key": "host", "value": "host2"}] | | 3 | 127.0.0.1:20164 | [{"key": "region", "value": "us-east-1"}, {"key": "zone", "value": "us-east-1c"}, {"key": "host", "value": "host3"}] | | 4 | 127.0.0.1:20160 | [{"key": "region", "value": "us-east-2"}, {"key": "zone", "value": "us-east-2a"}, {"key": "host", "value": "host4"}] | | 5 | 127.0.0.1:20161 | [{"key": "region", "value": "us-east-2"}, {"key": "zone", "value": "us-east-2b"}, {"key": "host", "value": "host5"}] | | 6 | 127.0.0.1:20165 | [{"key": "region", "value": "us-east-2"}, {"key": "zone", "value": "us-east-2c"}, {"key": "host", "value": "host6"}] | | 7 | 127.0.0.1:20166 | [{"key": "region", "value": "us-west-1"}, {"key": "zone", "value": "us-west-1a"}, {"key": "host", "value": "host7"}] | | 8 | 127.0.0.1:20167 | [{"key": "region", "value": "us-west-1"}, {"key": "zone", "value": "us-west-1b"}, {"key": "host", "value": "host8"}] | | 9 | 127.0.0.1:20168 | [{"key": "region", "value": "us-west-1"}, {"key": "zone", "value": "us-west-1c"}, {"key": "host", "value": "host9"}] | +----------+-----------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+

指定生存偏好

如果你不特别在意数据的具体分布,只希望能满足容灾生存要求,可以使用 SURVIVAL_PREFERENCES 选项设置数据的生存能力偏好。

在上面的例子中,TiDB 集群分布在 3 个 region,且每个区域有 3 个 zone。在为该集群创建放置策略时,假设 SURVIVAL_PREFERENCES 的设置如下:

CREATE PLACEMENT POLICY multiaz SURVIVAL_PREFERENCES="[region, zone, host]"; CREATE PLACEMENT POLICY singleaz CONSTRAINTS="[+region=us-east-1]" SURVIVAL_PREFERENCES="[zone]";

创建好放置策略后,你可以按需将放置策略绑定到对应的表上:

  • 对于绑定了 multiaz 放置策略的表,数据将以 3 副本的形式放置在不同的 region 里,优先满足跨 region 级别的生存目标,再满足跨 zone 级别的生存目标,最后再满足跨 host 级别的生存目标。
  • 对于绑定了 singleaz 放置策略的表,数据会优先以 3 副本的形式全部放置在 us-east-1 这个 region 里,再满足跨 zone 级别的数据隔离的生存目标。

指定集群多数据中心 5 副本 2:2:1 分布

如需特定的数据分布(如 5 副本 2:2:1 分布),可以配置字典格式CONSTRAINTS 为不同的约束指定不同数量的副本:

CREATE PLACEMENT POLICY `deploy221` CONSTRAINTS='{"+region=us-east-1":2, "+region=us-east-2": 2, "+region=us-west-1": 1}'; ALTER RANGE global PLACEMENT POLICY = "deploy221"; SHOW PLACEMENT; +-------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+------------------+ | Target | Placement | Scheduling_State | +-------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+------------------+ | POLICY deploy221 | CONSTRAINTS="{\"+region=us-east-1\":2, \"+region=us-east-2\": 2, \"+region=us-west-1\": 1}" | NULL | | RANGE TiDB_GLOBAL | CONSTRAINTS="{\"+region=us-east-1\":2, \"+region=us-east-2\": 2, \"+region=us-west-1\": 1}" | SCHEDULED | +-------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+------------------+

通过为集群全局设置 deploy221 放置策略后,TiDB 会根据该策略来分布数据:us-east-1 区域放置两个副本,us-east-2 区域放置两个副本,us-west-1 区域放置一个副本。

指定 Leader/Follower 分布

你可以通过 Constraints 或 PRIMARY_REGION 指定特殊的 Leader/Follower 的分布。

使用 Constraints 指定

如果你对 Raft Leader 的分布节点有要求,可以使用如下语句指定:

CREATE PLACEMENT POLICY deploy221_primary_east1 LEADER_CONSTRAINTS="[+region=us-east-1]" FOLLOWER_CONSTRAINTS='{"+region=us-east-1": 1, "+region=us-east-2": 2, "+region=us-west-1: 1}';

该放置策略创建好并绑定到所需的数据后,这些数据的 Raft Leader 副本将会放置在 LEADER_CONSTRAINTS 选项指定的 us-east-1 区域中,其他副本将会放置在FOLLOWER_CONSTRAINTS 选项指定的区域。需要注意的是,如果集群发生故障,比如 Leader 所在区域 us-east-1 的节点宕机,这时候即使其他区域设置的都是 FOLLOWER_CONSTRAINTS, 也会从中选举出一个新的 Leader,也就是说保证服务可用的优先级是最高的。

us-east-1 区域故障发生时,如果希望新的 Leader 不要放置在 us-west-1,可以配置特殊的 evict-leader 属性,驱逐上面新的 Leader:

CREATE PLACEMENT POLICY deploy221_primary_east1 LEADER_CONSTRAINTS="[+region=us-east-1]" FOLLOWER_CONSTRAINTS='{"+region=us-east-1": 1, "+region=us-east-2": 2, "+region=us-west-1,#evict-leader": 1}';

使用 PRIMARY_REGION 指定

如果你的集群拓扑配置了 region label,你还可以使用 PRIMARY_REGIONREGIONS 选项来指定 follower 的放置策略:

CREATE PLACEMENT POLICY eastandwest PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1,us-east-2,us-west-1" SCHEDULE="MAJORITY_IN_PRIMARY" FOLLOWERS=4; CREATE TABLE t1 (a INT) PLACEMENT POLICY=eastandwest;
  • PRIMARY_REGION 为 Leader 分布的区域,只能指定一个。
  • SCHEDULE 选项指定 TiDB 如何平衡 follower 的分布。
    • 该选项默认的 EVEN 调度规则确保 follower 在所有区域内分布平衡。
    • 如需保证在 PRIMARY_REGION(即 us-east-1)内放置足够多的 follower 副本,你可以使用 MAJORITY_IN_PRIMARY 调度规则来使该区域的 follower 达到指定数量。该调度牺牲一些可用性来换取更低的事务延迟。如果主区域宕机,MAJORITY_IN_PRIMARY 无法提供自动故障转移。

数据隔离场景示例

以下示例在创建放置策略时,设置了一个约束,要求数据必须放置在配置了指定的 app 标签的 TiKV 节点:

CREATE PLACEMENT POLICY app_order CONSTRAINTS="[+app=order]"; CREATE PLACEMENT POLICY app_list CONSTRAINTS="[+app=list_collection]"; CREATE TABLE order (id INT, name VARCHAR(50), purchased DATE) PLACEMENT POLICY=app_order CREATE TABLE list (id INT, name VARCHAR(50), purchased DATE) PLACEMENT POLICY=app_list

在该示例中,约束是通过列表格式 ([+app=order]) 指定的。你也可以使用字典格式指定,例如 ({+app=order: 3})。

执行示例中的语句后,TiDB 会将 app_order 的数据放置在配置了 app 标签为 order 的 TiKV 节点上,将 app_list 的数据放置在配置了 app 标签为 list_collection 的 TiKV 节点上,从而在存储上达到了物理隔离的效果。

兼容性说明

功能兼容性

  • 临时表不支持放置策略。
  • 放置策略仅保证静态数据被放置在正确的 TiKV 节点上。该策略不保证传输中的数据(通过用户查询或内部操作)只出现在特定区域内。
  • 设置数据的 TiFlash 副本需要通过构建 TiFlash 副本的方式创建,不能使用该特性。
  • 设置 PRIMARY_REGIONREGIONS 时允许存在语法糖。但在未来版本中,我们计划为 PRIMARY_RACKPRIMARY_ZONEPRIMARY_HOST 添加变体支持,见 issue #18030

工具兼容性

工具名称最低兼容版本说明
Backup & Restore (BR)6.0BR 在 v6.0 之前不支持放置策略的备份与恢复,请参见恢复 Placement Rule 到集群时为什么会报错?
TiDB Lightning暂时不兼容导入包含放置策略的数据时会报错
TiCDC6.0忽略放置策略,不同步策略到下游集群
TiDB Binlog6.0忽略放置策略,不同步策略到下游集群

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