https://docs.pingcap.com/zh/tidb/stable/schedule-replicas-by-topology-labels#%E5%9F%BA%E4%BA%8E%E6%8B%93%E6%89%91-label-%E7%9A%84-pd-%E8%B0%83%E5%BA%A6%E7%AD%96%E7%95%A5
为了提升 TiDB 集群的高可用性和数据容灾能力,我们推荐让 TiKV 节点尽可能在物理层面上分散,例如让 TiKV 节点分布在不同的机架甚至不同的机房。PD 调度器根据 TiKV 的拓扑信息,会自动在后台通过调度使得 Region 的各个副本尽可能隔离,从而使得数据容灾能力最大化。
要让这个机制生效,需要在部署时进行合理配置,把集群的拓扑信息(特别是 TiKV 的位置)上报给 PD。阅读本章前,请先确保阅读 TiUP 部署方案。
labels
TiKV 和 TiFlash 支持在命令行参数或者配置文件中以键值对的形式绑定一些属性,我们把这些属性叫做标签 (label)。TiKV 和 TiFlash 在启动后,会将自身的标签上报给 PD,因此可以使用标签来标识 TiKV 和 TiFlash 节点的地理位置。
比如集群的拓扑结构分成四层:机房 (zone) -> 数据中心 (dc) -> 机架 (rack) -> 主机 (host),就可以使用这 4 个标签来设置 TiKV 和 TiFlash 的位置。
使用命令行参数的方式启动一个 TiKV 实例:
使用配置文件的方式:
TiFlash 支持通过 tiflash-learner.toml (tiflash-proxy 的配置文件)的方式设置 labels:
labels
(可选)如果需要使用 Follower Read 的优先读同一区域副本的功能,需要为 TiDB 节点配置相关的 labels
。
TiDB 支持使用配置文件的方式设置 labels
:
location-labels
配置根据前面的描述,标签可以是用来描述 TiKV 属性的任意键值对,但 PD 无从得知哪些标签是用来标识地理位置的,而且也无从得知这些标签的层次关系。因此,PD 也需要一些配置来使得 PD 理解 TiKV 节点拓扑。
PD 上的配置叫做 location-labels
,是一个字符串数组。该配置的每一项与 TiKV labels
的 key 是对应的,而且其中每个 key 的顺序代表不同标签的级别关系(从左到右,隔离级别依次递减)。
location-labels
没有默认值,你可以根据具体需求来设置该值,包括 zone
、rack
、host
等等。同时,location-labels
对标签级别的数量也没有限制(即不限定于 3 个),只要其级别与 TiKV 服务器的标签匹配,则可以配置成功。
你可以根据集群状态来选择不同的配置方式:
在集群初始化之前,可以通过 PD 的配置文件进行配置:
如果需要在 PD 集群初始化完成后进行配置,则需要使用 pd-ctl 工具进行在线更改:
isolation-level
配置在配置了 location-labels
的前提下,用户可以还通过 isolation-level
配置来进一步加强对 TiKV 集群的拓扑隔离要求。假设按照上面的说明通过 location-labels
将集群的拓扑结构分成三层:机房 (zone) -> 机架 (rack) -> 主机 (host),并对 isolation-level
作如下配置:
当 PD 集群初始化完成后,需要使用 pd-ctl 工具进行在线更改:
其中,isolation-level
配置是一个字符串,需要与 location-labels
的其中一个 key 对应。该参数限制 TiKV 拓扑集群的最小且强制隔离级别要求。
如果使用 TiUP 部署集群,可以在初始化配置文件中统一进行 location 相关配置。TiUP 会负责在部署时生成对应的 TiKV、PD 和 TiFlash 配置文件。
下面的例子定义了 zone
和 host
两层拓扑结构。集群的 TiKV 和 TiFlash 分布在三个 zone,z1、z2 和 z3。每个 zone 内有四台主机,z1 两台主机分别部署两个 TiKV 实例,另外两台分别部署一个 TiFlash 实例,z2 和 z3 其中两台主机分别部署一个 TiKV 实例,另外两台分别部署一个 TiFlash 实例。以下例子中 tikv-n
代表第 n 个 TiKV 节点的 IP 地址,tiflash-n
代表第 n 个 TiFlash 节点的 IP 地址。
详情参阅 TiUP 跨数据中心部署拓扑。
PD 在副本调度时,会按照 label 层级,保证同一份数据的不同副本尽可能分散。
下面以上一节的拓扑结构为例分析。
假设集群副本数设置为 3 (max-replicas=3
),因为总共有 3 个 zone,PD 会保证每个 Region 的 3 个副本分别放置在 z1/z2/z3,这样当任何一个数据中心发生故障时,TiDB 集群依然是可用的。
假如集群副本数设置为 5 (max-replicas=5
),因为总共只有 3 个 zone,在这一层级 PD 无法保证各个副本的隔离,此时 PD 调度器会退而求其次,保证在 host 这一层的隔离。也就是说,会出现一个 Region 的多个副本分布在同一个 zone 的情况,但是不会出现多个副本分布在同一台主机。
在 5 副本配置的前提下,如果 z3 出现了整体故障或隔离,并且 z3 在一段时间后仍然不能恢复(由 max-store-down-time
控制),PD 会通过调度补齐 5 副本,此时可用的主机只有 4 个了,故而无法保证 host 级别的隔离,于是可能出现多个副本被调度到同一台主机的情况。
但假如 isolation-level
设置不为空,值为 zone
,这样就规定了 Region 副本在物理层面上的最低隔离要求,也就是说 PD 一定会保证同一 Region 的副本分散于不同的 zone 之上。即便遵循此隔离限制会无法满足 max-replicas
的多副本要求,PD 也不会进行相应的调度。例如,当前存在 TiKV 集群的三个机房 z1/z2/z3,在三副本的设置下,PD 会将同一 Region 的三个副本分别分散调度至这三个机房。若此时 z1 整个机房发生了停电事故并在一段时间后(由 max-store-down-time
控制,默认为 30 分钟)仍然不能恢复,PD 会认为 z1 上的 Region 副本不再可用。但由于 isolation-level
设置为了 zone
,PD 需要严格保证不同的 Region 副本不会落到同一 zone 上。此时的 z2 和 z3 均已存在副本,则 PD 在 isolation-level
的最小强制隔离级别限制下便不会进行任何调度,即使此时仅存在两个副本。
类似地,isolation-level
为 rack
时,最小隔离级别便为同一机房的不同 rack。在此设置下,如果能在 zone 级别保证隔离,会首先保证 zone 级别的隔离。只有在 zone 级别隔离无法完成时,才会考虑避免出现在同一 zone 同一 rack 的调度,并以此类推。
总的来说,PD 能够根据当前的拓扑结构使得集群容灾能力最大化。所以如果用户希望达到某个级别的容灾能力,就需要根据拓扑结构在对应级别提供多于副本数 (max-replicas
) 的机器。同时 TiDB 也提供了诸如 isolation-level
这样的强制隔离级别设置,以便更灵活地根据场景来控制对数据的拓扑隔离级别。