Placement Rules 使用文档

Placement Rules 是 PD 在 4.0 版本引入的一套副本规则系统,用于指导 PD 针对不同类型的数据生成对应的调度。通过组合不同的调度规则,用户可以精细地控制任何一段连续数据的副本数量、存放位置、主机类型、是否参与 Raft 投票、是否可以担任 Raft leader 等属性。

Placement Rules 特性在 TiDB v5.0 及以上的版本中默认开启。如需关闭 Placement Rules 特性,请参考关闭 Placement Rules

规则系统介绍

整个规则系统的配置由多条规则即 Rule 组成。每条 Rule 可以指定不同的副本数量、Raft 角色、放置位置等属性,以及这条规则生效的 key range。PD 在进行调度时,会先根据 Region 的 key range 在规则系统中查到该 Region 对应的规则,然后再生成对应的调度,来使得 Region 副本的分布情况符合 Rule。

多条规则的 key range 可以有重叠部分的,即一个 Region 能匹配到多条规则。这种情况下 PD 根据 Rule 的属性来决定规则是相互覆盖还是同时生效。如果有多条规则同时生效,PD 会按照规则的堆叠次序依次去生成调度进行规则匹配。

此外,为了满足不同来源的规则相互隔离的需求,支持更灵活的方式来组织规则,还引入了分组 (Group) 的概念。通常情况下,用户可根据规则的不同来源把规则放置在不同的 Group。

Placement Rules 示意图如下所示:

Placement rules overview

规则字段

以下是每条规则中各个字段的具体含义:

字段名类型及约束说明
GroupIDstring分组 ID,标识规则的来源
IDstring分组内唯一 ID
Indexint分组内堆叠次序
Overridetrue/false是否覆盖 index 的更小 Rule(限分组内)
StartKeystring,十六进制编码适用 Range 起始 key
EndKeystring,十六进制编码适用 Range 终止 key
Rolestring副本角色,包括 voter/leader/follower/learner
Countint,正整数副本数量
LabelConstraint[]Constraint用于按 label 筛选节点
LocationLabels[]string用于物理隔离
IsolationLevelstring用于设置最小强制物理隔离级别

LabelConstraint 与 Kubernetes 中的功能类似,支持通过 innotInexistsnotExists 四种原语来筛选 label。这四种原语的意义如下:

  • in:给定 key 的 label value 包含在给定列表中。
  • notIn:给定 key 的 label value 不包含在给定列表中。
  • exists:包含给定的 label key。
  • notExists:不包含给定的 label key。

LocationLabels 的意义和作用与 PD v4.0 之前的版本相同。比如配置 [zone,rack,host] 定义了三层的拓扑结构:集群分为多个 zone(可用区),每个 zone 下有多个 rack(机架),每个 rack 下有多个 host(主机)。PD 在调度时首先会尝试将 Region 的 Peer 放置在不同的 zone,假如无法满足(比如配置 3 副本但总共只有 2 个 zone)则保证放置在不同的 rack;假如 rack 的数量也不足以保证隔离,那么再尝试 host 级别的隔离,以此类推。

IsolationLevel 的意义和作用详细请参考配置集群拓扑。例如已配置 LocationLabels[zone,rack,host] 的前提下,设置 IsolationLevelzone,则 PD 在调度时会保证每个 Region 的所有 Peer 均被放置在不同的 zone。假如无法满足 IsolationLevel 的最小强制隔离级别限制(比如配置 3 副本但总共只有 2 个 zone),PD 也不会尝试补足,以满足该限制。IsolationLevel 默认值为空字符串,即禁用状态。

规则分组字段

以下是规则分组字段的含义:

字段名类型及约束说明
IDstring分组 ID,用于标识规则来源
Indexint不同分组的堆叠次序
Overridetrue/false是否覆盖 index 更小的分组

如果不单独设置规则分组,默认 Override=false,对应的行为是不同分组之间相互不影响,不同分组内的规则是同时生效的。

配置规则操作步骤

本节的操作步骤以使用 pd-ctl 工具为例,涉及到的命令也支持通过 HTTP API 进行调用。

开启 Placement Rules 特性

Placement Rules 特性在 TiDB v5.0 及以上的版本中默认开启。如需关闭 Placement Rules 特性,请参考关闭 Placement Rules。如需在关闭后重新开启该特性,可以集群初始化以前设置 PD 配置文件:

[replication] enable-placement-rules = true

这样,PD 在初始化成功后会开启这个特性,并根据 max-replicaslocation-labelsisolation-level 配置生成对应的规则:

{ "group_id": "pd", "id": "default", "start_key": "", "end_key": "", "role": "voter", "count": 3, "location_labels": ["zone", "rack", "host"], "isolation_level": "" }

如果是已经初始化过的集群,也可以通过 pd-ctl 进行在线开启:

pd-ctl config placement-rules enable

PD 同样将根据系统的 max-replicaslocation-labelsisolation-level 生成默认的规则。

关闭 Placement Rules 特性

使用 pd-ctl 可以关闭 Placement Rules 特性,切换为之前的调度策略。

pd-ctl config placement-rules disable

使用 pd-ctl 设置规则

pd-ctl 支持使用多种方式查看系统中的 Rule,输出是 json 格式的 Rule 或 Rule 列表:

  • 查看所有规则列表

    pd-ctl config placement-rules show
  • 查看 PD Group 的所有规则列表

    pd-ctl config placement-rules show --group=pd
  • 查看对应 Group 和 ID 的某条规则

    pd-ctl config placement-rules show --group=pd --id=default
  • 查看 Region 所匹配的规则列表

    pd-ctl config placement-rules show --region=2

    上面的例子中 2 为 Region ID。

新增和编辑规则是类似的,需要把对应的规则写进文件,然后使用 save 命令保存至 PD:

cat > rules.json <<EOF [ { "group_id": "pd", "id": "rule1", "role": "voter", "count": 3, "location_labels": ["zone", "rack", "host"] }, { "group_id": "pd", "id": "rule2", "role": "voter", "count": 2, "location_labels": ["zone", "rack", "host"] } ] EOF pd-ctl config placement save --in=rules.json

以上操作会将 rule1、rule2 两条规则写入 PD,如果系统中已经存在 GroupID+ID 相同的规则,则会覆盖该规则。

如果需要删除某条规则,只需要将规则的 count 置为 0 即可,对应 GroupID+ID 相同的规则会被删除。以下命令将删除 pd/rule2 这条规则:

cat > rules.json <<EOF [ { "group_id": "pd", "id": "rule2" } ] EOF pd-ctl config placement save --in=rules.json

使用 pd-ctl 设置规则分组

  • 查看所有的规则分组列表

    pd-ctl config placement-rules rule-group show
  • 查看指定 ID 的规则分组

    pd-ctl config placement-rules rule-group show pd
  • 设置规则分组的 index 和 override 属性

    pd-ctl config placement-rules rule-group set pd 100 true
  • 删除规则分组配置(如组内还有规则,则使用默认分组配置)

    pd-ctl config placement-rules rule-group delete pd

使用 pd-ctl 批量更新分组及组内规则

使用 rule-bundle 子命令,可以方便地同时查看和修改规则分组及组内的所有规则。

该子命令中 get {group_id} 用来查询一个分组,输出结果为嵌套形式的规则分组和组内规则:

pd-ctl config placement-rules rule-bundle get pd

输出示例:

{ "group_id": "pd", "group_index": 0, "group_override": false, "rules": [ { "group_id": "pd", "id": "default", "start_key": "", "end_key": "", "role": "voter", "count": 3 } ] }

rule-bundle get 子命令中可以添加 --out 参数来将输出写入文件,方便后续修改保存。

pd-ctl config placement-rules rule-bundle get pd --out="group.json"

修改完成后,使用 rule-bundle set 子命令将文件中的配置保存至 PD 服务器。与前面介绍的 save 不同,此命令会替换服务器端该分组内的所有规则。

pd-ctl config placement-rules rule-bundle set pd --in="group.json"

使用 pd-ctl 查看和修改所有配置

用户还可以使用 pd-ctl 查看和修改所有配置,即把全部配置保存至文件,修改后再覆盖保存。该操作同样使用 rule-bundle 子命令。

下面的命令将所有配置保存至 rules.json 文件:

pd-ctl config placement-rules rule-bundle load --out="rules.json"

编辑完文件后,使用下面的命令将配置保存至 PD 服务器:

pd-ctl config placement-rules rule-bundle save --in="rules.json"

使用 tidb-ctl 查询表相关的 key range

若需要针对元数据或某个特定的表进行特殊配置,可以通过 tidb-ctlkeyrange 命令来查询相关的 key。注意要添加 --encode 返回 PD 中的表示形式。

tidb-ctl keyrange --database test --table ttt --encode
global ranges: meta: (6d00000000000000f8, 6e00000000000000f8) table: (7400000000000000f8, 7500000000000000f8) table ttt ranges: (NOTE: key range might be changed after DDL) table: (7480000000000000ff2d00000000000000f8, 7480000000000000ff2e00000000000000f8) table indexes: (7480000000000000ff2d5f690000000000fa, 7480000000000000ff2d5f720000000000fa) index c2: (7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000010000000000fa, 7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000020000000000fa) index c3: (7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000020000000000fa, 7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000030000000000fa) index c4: (7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000030000000000fa, 7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000040000000000fa) table rows: (7480000000000000ff2d5f720000000000fa, 7480000000000000ff2e00000000000000f8)

典型场景示例

本部分介绍 Placement Rules 的使用场景示例。

场景一:普通的表使用 3 副本,元数据使用 5 副本提升集群容灾能力

只需要增加一条规则,将 key range 限定在 meta 数据的范围,并把 count 值设为 5。添加规则示例如下:

{ "group_id": "pd", "id": "meta", "index": 1, "override": true, "start_key": "6d00000000000000f8", "end_key": "6e00000000000000f8", "role": "voter", "count": 5, "location_labels": ["zone", "rack", "host"] }

场景二:5 副本按 2-2-1 的比例放置在 3 个数据中心,且第 3 个中心不产生 Leader

创建三条规则,分别设置副本数为 2、2、1,并且在每个规则内通过 label_constraints 将副本限定在对应的数据中心内。另外,不需要 leader 的数据中心将 role 改为 follower

[ { "group_id": "pd", "id": "zone1", "start_key": "", "end_key": "", "role": "voter", "count": 2, "label_constraints": [ {"key": "zone", "op": "in", "values": ["zone1"]} ], "location_labels": ["rack", "host"] }, { "group_id": "pd", "id": "zone2", "start_key": "", "end_key": "", "role": "voter", "count": 2, "label_constraints": [ {"key": "zone", "op": "in", "values": ["zone2"]} ], "location_labels": ["rack", "host"] }, { "group_id": "pd", "id": "zone3", "start_key": "", "end_key": "", "role": "follower", "count": 1, "label_constraints": [ {"key": "zone", "op": "in", "values": ["zone3"]} ], "location_labels": ["rack", "host"] } ]

场景三:为某张表添加 2 个 TiFlash Learner 副本

为表的 row key 单独添加一条规则,限定数量为 2,并且通过 label_constraints 保证副本产生在 engine=tiflash 的节点。注意这里使用了单独的 group_id,保证这条规则不会与系统中其他来源的规则互相覆盖或产生冲突。

{ "group_id": "tiflash", "id": "learner-replica-table-ttt", "start_key": "7480000000000000ff2d5f720000000000fa", "end_key": "7480000000000000ff2e00000000000000f8", "role": "learner", "count": 2, "label_constraints": [ {"key": "engine", "op": "in", "values": ["tiflash"]} ], "location_labels": ["host"] }

场景四:为某张表在有高性能磁盘的北京节点添加 2 个 Follower 副本

这个例子展示了比较复杂的 label_constraints 配置,下面的例子限定了副本放置在 bj1 或 bj2 机房,且磁盘类型为 nvme

{ "group_id": "follower-read", "id": "follower-read-table-ttt", "start_key": "7480000000000000ff2d00000000000000f8", "end_key": "7480000000000000ff2e00000000000000f8", "role": "follower", "count": 2, "label_constraints": [ {"key": "zone", "op": "in", "values": ["bj1", "bj2"]}, {"key": "disk", "op": "in", "values": ["nvme"]} ], "location_labels": ["host"] }

场景五:将某张表迁移至 SSD 节点

与场景三不同,这个场景不是要在原有配置的基础上增加新副本,而是要强制覆盖一段数据的其它配置,因此需要通过配置规则分组来指定一个足够大的 index 以及设置 override 来覆盖原有规则。

规则:

{ "group_id": "ssd-override", "id": "ssd-table-45", "start_key": "7480000000000000ff2d5f720000000000fa", "end_key": "7480000000000000ff2e00000000000000f8", "role": "voter", "count": 3, "label_constraints": [ {"key": "disk", "op": "in", "values": ["ssd"]} ], "location_labels": ["rack", "host"] }

规则分组:

{ "id": "ssd-override", "index": 1024, "override": true, }

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