Follower Read

在 TiDB 中，为了保证高可用性和数据安全，TiKV 会为每个 Region 存储多个副本，其中一个为 leader，其余为 follower。默认情况下，所有的读写请求都由 leader 处理。Follower Read 功能允许 TiDB 在保证强一致性的前提下，从 Region 的 follower 副本读取数据，从而减轻 leader 的读负载，提高集群整体的读吞吐能力。

在执行 Follower Read 时，TiDB 会根据拓扑信息选择合适的副本。具体来说，TiDB 使用 zone 标签来识别本地副本：如果 TiDB 节点的 zone 标签与目标 TiKV 节点的 zone 标签相同，则认为该副本为本地副本。在 TiDB Cloud 中，zone 标签会自动设置。

通过让 follower 处理读请求，Follower Read 实现了以下目标：

• 分散读热点，降低 leader 的负载。
• 在多可用区（AZ）或多数据中心部署中优先本地副本读取，减少跨可用区流量。

使用场景

Follower Read 适用于以下场景：

• 应用存在大量读请求或明显的读热点。
• 多可用区部署，希望优先从本地副本读取以减少跨可用区带宽消耗。
• 读写分离架构，进一步提升整体读性能。

使用方法

要启用 TiDB 的 Follower Read 功能，可以如下修改 tidb_replica_read 变量的值：

set [session | global] tidb_replica_read = '<target value>';

作用域：SESSION | GLOBAL

默认值：leader

该变量定义了期望的数据读取模式。从 v8.5.4 开始，该变量仅对只读 SQL 语句生效。

在需要通过本地副本读取以减少跨可用区流量的场景下，推荐如下配置：

• leader：默认值，性能最佳。
• closest-adaptive：在尽量减少跨可用区流量的同时，将性能损失降到最低。
• closest-replicas：最大化节省跨可用区流量，但可能会带来一定的性能下降。

如果你当前使用了其他配置，请参考下表修改为推荐配置：

如果你希望使用更精细的读副本选择策略，可参考下方完整配置列表：

• 当你将 tidb_replica_read 设置为 leader 或空字符串时，TiDB 保持默认行为，所有读操作都发送到 leader 副本执行。

• 当你将 tidb_replica_read 设置为 follower 时，TiDB 会选择 Region 的 follower 副本执行读操作。如果 Region 存在 learner 副本，TiDB 也会以同等优先级考虑其读操作。如果当前 Region 没有可用的 follower 或 learner 副本，则从 leader 副本读取。

• 当 tidb_replica_read 设置为 leader-and-follower 时，TiDB 可选择任意副本执行读操作。此模式下，读请求在 leader 和 follower 之间负载均衡。

• 当 tidb_replica_read 设置为 prefer-leader 时，TiDB 优先选择 leader 副本执行读操作。如果 leader 副本处理读操作明显变慢（如磁盘或网络性能抖动导致），TiDB 会选择其他可用的 follower 副本执行读操作。

• 当 tidb_replica_read 设置为 closest-replicas 时，TiDB 优先选择与自身处于同一可用区的副本（可以是 leader 或 follower）执行读操作。如果同一可用区没有副本，则从 leader 副本读取。

• 当 tidb_replica_read 设置为 closest-adaptive 时：

  • 如果一次读请求的预估结果大于等于 tidb_adaptive_closest_read_threshold 的值，TiDB 优先选择同一可用区的副本进行读操作。为避免各可用区读流量分布不均，TiDB 会动态检测所有在线 TiDB 和 TiKV 节点的可用区分布。在每个可用区内，closest-adaptive 配置生效的 TiDB 节点数量，始终等于 TiDB 节点最少的可用区中的节点数，其他 TiDB 节点自动从 leader 副本读取。例如，TiDB 节点分布在 3 个可用区（A、B、C），A、B 各有 3 个 TiDB 节点，C 只有 2 个，则每个可用区 closest-adaptive 配置生效的 TiDB 节点数为 2，A、B 区的另外 1 个 TiDB 节点自动选择 leader 副本读取。
  • 如果一次读请求的预估结果小于 tidb_adaptive_closest_read_threshold 的值，TiDB 只能选择 leader 副本读取。

• 当你将 tidb_replica_read 设置为 learner 时，TiDB 从 learner 副本读取数据。如果当前 Region 没有可用的 learner 副本，则从可用的 leader 或 follower 副本读取。

实现机制

在引入 Follower Read 功能前，TiDB 遵循强 leader 原则，所有读写请求都提交到 Region 的 leader 节点处理。虽然 TiKV 能将 Region 均匀分布在多个物理节点上，但对于每个 Region，只有 leader 能对外提供服务，其他 follower 不能处理读请求，只能实时接收 leader 的数据复制，并在故障时准备参与 leader 选举。

Follower Read 包含一套负载均衡机制，将 TiKV 的读请求从 leader 副本分流到 Region 的 follower 副本。为了保证从 follower 节点读取数据不会破坏线性一致性或影响 TiDB 的快照隔离，follower 节点需要使用 Raft 协议的 ReadIndex，确保读请求能读取到 leader 节点已提交的最新数据。在 TiDB 层面，Follower Read 只需根据负载均衡策略将 Region 的读请求发送到 follower 副本即可。

强一致性读取

当 follower 节点处理读请求时，会先通过 Raft 协议的 ReadIndex 与 Region 的 leader 交互，获取当前 Raft group 的最新提交索引。在该索引应用到本地 follower 后，才开始处理读请求。

Follower 副本选择策略

Follower Read 不会影响 TiDB 的快照隔离（Snapshot Isolation）事务隔离级别。TiDB 会根据 tidb_replica_read 配置选择副本进行首次读尝试。从第二次重试开始，TiDB 优先保证读操作成功。因此，当选中的 follower 节点不可达或发生其他错误时，TiDB 会切换到 leader 提供服务。

leader

• 无论副本位置如何，始终选择 leader 副本读取。

closest-replicas

• 当与 TiDB 处于同一可用区的副本为 leader 节点时，TiDB 不会对其进行 Follower Read。
• 当与 TiDB 处于同一可用区的副本为 follower 节点时，TiDB 会对其进行 Follower Read。

closest-adaptive

• 如果预估结果不够大，TiDB 使用 leader 策略，不进行 Follower Read。
• 如果预估结果足够大，TiDB 使用 closest-replicas 策略。

Follower Read 性能开销

为保证数据强一致性，Follower Read 无论读取数据量多少，都会执行一次 ReadIndex 操作，这必然会消耗额外的 TiKV CPU 资源。因此，在小查询（如点查）场景下，Follower Read 的性能损失相对更明显。此外，小查询本地读取带来的流量减少有限，Follower Read 更推荐用于大查询或批量读取场景。

当 tidb_replica_read 设置为 closest-adaptive 时，TiDB 不会对小查询进行 Follower Read。因此，在各种负载下，TiKV 的额外 CPU 开销通常不会超过 leader 策略下的 10%。