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Placement Rules in SQL

Placement Rules in SQL 特性用于通过 SQL 接口配置数据在 TiKV 集群中的放置位置。通过该功能，用户可以将表和分区指定部署至不同的地域、机房、机柜、主机。适用场景包括低成本优化数据高可用策略、保证本地的数据副本可用于本地 Stale Read 读取、遵守数据本地要求等。

该功能可以实现以下业务场景：

  • 合并多个不同业务的数据库，大幅减少数据库常规运维管理的成本
  • 增加重要数据的副本数，提高业务可用性和数据可靠性
  • 将最新数据存入 NVMe，历史数据存入 SSD，降低归档数据存储成本
  • 把热点数据的 leader 放到高性能的 TiKV 实例上
  • 将冷数据分离到不同的存储中以提高可用性

指定放置选项

要使用 Placement Rules in SQL 特性，你需要在 SQL 语句中指定一个或多个放置选项 (placement option)。可通过直接放置 (direct placement) 或放置策略 (placement policy) 来指定放置选项。

以下示例中，表 t1 和 t2 的放置规则相同。t1 是通过直接放置指定的规则，而 t2 是通过放置策略来指定的规则。

CREATE TABLE t1 (a INT) PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1,us-west-1";
CREATE PLACEMENT POLICY eastandwest PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1,us-west-1";
CREATE TABLE t2 (a INT) PLACEMENT POLICY=eastandwest;

为了能够更轻松地管理放置规则，推荐使用放置策略来指定规则。当你通过 ALTER PLACEMENT POLICY 更改放置策略后，此更改会自动传播至所有数据库对象。

如果你使用直接放置选项，你需要为每个对象（例如表和分区）都单独更改放置规则。

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。

放置选项参考

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）。

除以上配置选项外，你还可以使用高级配置，详细介绍见高级放置。

选项名描述
CONSTRAINTS适用于所有角色 (role) 的约束列表。例如，CONSTRAINTS="[+disk=ssd]。
FOLLOWER_CONSTRAINTS仅适用于 follower 的约束列表。

示例

增加副本数

max-replicas 配置项的默认值为 3。如要为特定的表调大该值，可使用配置策略，示例如下：

CREATE PLACEMENT POLICY fivereplicas FOLLOWERS=4;
CREATE TABLE t1 (a INT) PLACEMENT POLICY=fivereplicas;

注意，PD 配置中包含了 leader 数和 follower 数。因此，5 个副本为 4 个 follower + 1 个 leader。

对于以上示例，你还可使用 PRIMARY_REGION 和 REGIONS 选项来描述 follower 的放置规则：

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;

SCHEDULE 选项指示 TiDB 如何平衡 follower。该选项默认的 EVEN 调度规则确保 follower 在所有区域内分布平衡。

如要保证在主区域内 (us-east-1) 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。

为分区表指定放置规则

除了将放置选项分配给表之外，你还可以将选项分配给表分区。示例如下：

CREATE PLACEMENT POLICY europe PRIMARY_REGION="eu-central-1" REGIONS="eu-central-1,eu-west-1";
CREATE PLACEMENT POLICY northamerica PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1";

SET tidb_enable_list_partition = 1;
CREATE TABLE t1 (
  country VARCHAR(10) NOT NULL,
  userdata VARCHAR(100) NOT NULL
) PARTITION BY LIST COLUMNS (country) (
  PARTITION pEurope VALUES IN ('DE', 'FR', 'GB') PLACEMENT POLICY=europe,
  PARTITION pNorthAmerica VALUES IN ('US', 'CA', 'MX') PLACEMENT POLICY=northamerica
);

为数据库配置默认的放置规则

你可以为某个数据库指定默认的放置选项，类似于为数据库设置默认字符集或排序规则。如果没有指定其他选项，就会使用数据库上指定的配置。示例如下：

CREATE TABLE t1 (a INT);  -- 创建表 t1，且未指定放置选项。

ALTER DATABASE test FOLLOWERS=4;  -- 更改默认的放置选项，但更改不影响已有的表 t1。

CREATE TABLE t2 (a INT);  -- 创建表 t2，默认的放置规则 FOLLOWERS=4 在 t2 上生效。

CREATE TABLE t3 (a INT) PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1,us-east-2";  -- 创建表 t3。因为语句中已经指定了其他放置规则，默认的 FOLLOWERS=4 规则在 t3 上不生效。

ALTER DATABASE test FOLLOWERS=2;  -- 再次更改默认的放置选项，此更改不影响已有的表。

CREATE TABLE t4 (a INT);  -- 创建表 t4，默认的放置规则 FOLLOWERS=2 生效。

由于只有在创建表时才会从数据库继承放置选项，因此推荐使用 PLACEMENT POLICY 放置策略来设置默认的放置选项。使用后，用户可以通过改动放置策略，改变继承自数据库的放置选项。

高级放置

放置选项 PRIMARY_REGION、REGIONS 和 SCHEDULE 可满足数据放置的基本需求，但会缺乏一些灵活性。在较复杂的场景下，若需要更灵活地放置数据，可以使用高级放置选项 CONSTRAINTS 和 FOLLOWER_CONSTRAINTS。PRIMARY_REGION、REGIONS 和 SCHEDULE 选项不可与 CONSTRAINTS 选项同时指定，否则会报错。

以下示例设置了一个约束，要求数据必须位于某个 TiKV 节点，且该节点的 disk 标签必须匹配特定的值：

CREATE PLACEMENT POLICY storageonnvme CONSTRAINTS="[+disk=nvme]";
CREATE PLACEMENT POLICY storageonssd CONSTRAINTS="[+disk=ssd]";
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=storageonssd,
  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=storageonnvme
);

该约束可通过列表格式 ([+disk=ssd]) 或字典格式 ({+disk=ssd: 1,+disk=nvme: 2}) 指定。

在列表格式中，约束以键值对列表格式。键以 + 或 - 开头。+disk=nvme 表示 disk 标签必须设为 nvme，-disk=nvme 表示 disk 标签值不能为 nvme。

在字典格式中，约束还指定了适用于该规则的多个实例。例如，FOLLOWER_CONSTRAINTS="{+region=us-east-1:1,+region=us-east-2:1,+region=us-west-1:1,+any: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-1，1 个 follower 可位于任意区域。再例如，FOLLOWER_CONSTRAINTS='{"+region=us-east-1,+disk=nvme":1,"+region=us-west-1":1}'; 表示 1 个 follower 位于 us-east-1 区域中有 nvme 硬盘的机器上，1 个 follower 位于 us-west-1。

使用限制

目前已知 Placement Rules in SQL 存在以下限制：

  • Dumpling 不支持导出放置策略，见 issue #29371。
  • TiDB 生态工具，包括 Backup & Restore (BR)、TiCDC、TiDB Lightning 和 TiDB Data Migration (DM)，不支持放置规则。
  • 临时表不支持放置选项，直接放置和放置策略均不支持。
  • 设置 PRIMARY_REGION 和 REGIONS 时允许存在语法糖。但在未来版本中，我们计划为 PRIMARY_RACK、PRIMARY_ZONE 和 PRIMARY_HOST 添加变体支持，见 issue #18030。
  • 不能通过放置规则语法配置 TiFlash 副本。
  • 放置规则仅保证静态数据被放置在正确的 TiKV 节点上。该规则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。

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