TiDB Operator配置高可用实践

TiDB Operator 提供了自定义的调度器，该调度器通过指定的调度算法能在 host 层面保证 TiDB 服务的高可用。目前，TiDB 集群使用该调度器作为默认调度器，可通过 spec.schedulerName 配置项进行设置。本节重点介绍如何配置 TiDB 集群以容忍其他级别的故障，例如机架、可用区或 region。

TiDB 是分布式数据库，它的高可用需要做到在任一个物理拓扑节点发生故障时，不仅服务不受影响，还要保证数据也是完整和可用。因此TiDB的高可用需要从Tidb服务高可用和数据的高可用进行说明。

TiDB服务高可用

通过 nodeSelector 调度实例

通过各组件配置的 nodeSelector 字段，可以约束组件的实例只能调度到特定的节点上。关于 nodeSelector 的更多说明，请参阅K8S官方说明 nodeSelector。

apiVersion: pingcap.com/v1alpha1 kind: TidbCluster # ... spec: pd: nodeSelector: node-role.kubernetes.io/pd: true # ...tikv: nodeSelector: node-role.kubernetes.io/tikv:true # ... tidb: nodeSelector: node-role.kubernetes.io/tidb: true # ...

通过 tolerations 调度实例

通过各组件配置的 tolerations 字段，可以允许组件的实例能够调度到带有与之匹配的污点 (Taint) 的节点上。关于污点与容忍度的更多说明，请参阅 Taints and Tolerations。

apiVersion: pingcap.com/v1alpha1 kind: TidbCluster # ... spec: pd: tolerations: - effect: NoSchedule key: dedicated operator: Equal value: pd # ... tikv: tolerations: - effect: NoSchedule key: dedicated operator: Equal value: tikv # ... tidb: tolerations: - effect: NoSchedule key: dedicated operator: Equal value: tidb # ...

通过 affinity 调度实例

配置 PodAntiAffinity 能尽量避免同一组件的不同实例部署到同一个物理拓扑节点上，从而达到高可用的目的。关于 Affinity 的使用说明，请参阅 Affinity & AntiAffinity。

下面是一个典型的高可用设置例子：

affinity: podAntiAffinity: preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:# this term works when the nodes have the label named region - weight: 10 podAffinityTerm: labelSelector: matchLabels: app.kubernetes.io/instance: ${cluster_name} app.kubernetes.io/component: "pd" topologyKey: "region" namespaces: - ${namespace} # this term works when the nodes have the label named zone - weight: 20 podAffinityTerm: labelSelector: matchLabels: app.kubernetes.io/instance: ${cluster_name} app.kubernetes.io/component: "pd" topologyKey: "zone" namespaces: - ${namespace} # this term works when the nodes have the label named rack - weight: 40 podAffinityTerm: labelSelector: matchLabels: app.kubernetes.io/instance: ${cluster_name} app.kubernetes.io/component: "pd" topologyKey: "rack" namespaces: - ${namespace} # this term works when the nodes have the label named kubernetes.io/hostname - weight: 80 podAffinityTerm: labelSelector: matchLabels: app.kubernetes.io/instance: ${cluster_name} app.kubernetes.io/component: "pd" topologyKey: "kubernetes.io/hostname"namespaces: -${namespace}

通过 topologySpreadConstraints 实现 Pod 均匀分布

配置 topologySpreadConstraints 可以实现同一组件的不同实例在拓扑上的均匀分布。具体配置方法请参阅 Pod Topology Spread Constraints。

如需使用 topologySpreadConstraints，需要满足以下条件：

Kubernetes 集群使用 default-scheduler，而不是 tidb-scheduler。详情可以参考 tidb-scheduler 与 default-scheduler。

Kubernetes 集群开启 EvenPodsSpread feature gate。如果 Kubernetes 版本低于 v1.16 或集群未开启 EvenPodsSpread feature gate，topologySpreadConstraints 的配置将不会生效。

topologySpreadConstraints 可以设置在整个集群级别 (spec.topologySpreadConstraints) 来配置所有组件或者设置在组件级别 (例如 spec.tidb.topologySpreadConstraints) 来配置特定的组件。

[root@k8s-master tidb]# cat tidb.yamlapiVersion: pingcap.com/v1alpha1 kind: TidbCluster metadata: name: lqb namespace: tidb spec: version:"v6.1.0" timezone: Asia/Shanghai hostNetwork: falseimagePullPolicy: IfNotPresent enableDynamicConfiguration:true configUpdateStrategy: RollingUpdate ###Pod 拓扑分布约束，以主机名或区域为准，该配置能让同一组件的不同实例均匀分布在不同 zone 和节点上。 topologySpreadConstraints: - topologyKey: kubernetes.io/hostname - topologyKey: topology.kubernetes.io/zone pd: .... tidb ... tikv

当前 topologySpreadConstraints 仅支持 topologyKey 配置。在 Pod spec 中，上述示例配置会自动展开成如下配置：

topologySpreadConstraints: - topologyKey: kubernetes.io/hostname maxSkew: 1 whenUnsatisfiable: DoNotSchedule labelSelector: <object> - topologyKey: topology.kubernetes.io/zone maxSkew: 1 whenUnsatisfiable: DoNotSchedule labelSelector: <object>

数据的高可用

在 Kubernetes 上支持数据高可用的功能，需要如下操作：

为 PD 设置拓扑位置 Label 集合

用 Kubernetes 集群 Node 节点上描述拓扑位置的 Label 集合替换 pd.config 配置项中里的 location-labels 信息。

为 TiKV 节点设置所在的 Node 节点的拓扑信息

TiDB Operator 会自动为 TiKV 获取其所在 Node 节点的拓扑信息，并调用 PD 接口将这些信息设置为 TiKV 的 store labels 信息，这样 TiDB 集群就能基于这些信息来调度数据副本。

如果当前 Kubernetes 集群的 Node 节点没有表示拓扑位置的 Label，或者已有的拓扑 Label 名字中带有 /，可以通过下面的命令手动给 Node 增加标签：

kubectl label node ${node_name} region=${region_name} zone=${zone_name} rack=${rack_name} kubernetes.io/hostname=${host_name}

其中 region、zone、rack、kubernetes.io/hostname 只是举例，要添加的 Label 名字和数量可以任意定义，只要符合规范且和 pd.config 里的 location-labels 设置的 Labels 保持一致即可。

为 TiDB 节点设置所在的 Node 节点的拓扑信息

从 TiDB Operator v1.4.0 开始，如果部署的 TiDB 集群版本 >= v6.3.0，TiDB Operator 会自动为 TiDB 获取其所在 Node 节点的拓扑信息，并调用 TiDB server 的对应接口将这些信息设置为 TiDB 的 Labels。这样 TiDB 可以根据这些 Labels 将Follower Read 的请求发送至正确的副本。

目前，TiDB Operator 会自动为 TiDB server 设置 pd.config 的配置中 location-labels 对应的 Labels 信息。同时，TiDB 依赖 zone Label 支持 Follower Read 的部分功能。TiDB Operator 会依次获取 Label zone、failure-domain.beta.kubernetes.io/zone 和 topology.kubernetes.io/zone 的值作为 zone的值。TiDB Operator 仅设置 TiDB server 所在的节点上包含的 Labels 并忽略其他 Labels。

总结

从 TiDB Operator v1.4.0 开始，在为 TiKV 和 TiDB 节点设置 Labels 时，TiDB Operator 支持为部分 Kubernetes 默认提供的 Labels 设置较短的别名。使用较短的 Labels 别名在部分场景下有助于优化 PD 的调度性能。当使用 TiDB Operator 把 PD 的 location-labels设置为这些别名时，如果对应的节点不包含对应的 Labels，TiDB Operator 自动使用原始 Labels 的值。

目前 TiDB Operator 支持如下短 Label 和原始 Label 的映射：

region：对应 topology.kubernetes.io/region 和 failure-domain.beta.kubernetes.io/region。

zone：对应 topology.kubernetes.io/zone 和 failure-domain.beta.kubernetes.io/zone。

host：对应 kubernetes.io/hostname。

如果 Kubernetes 的各个节点上均没有设置 region、zone 和 host 这些 Labels，将 PD 的 location-labels 设置为 ["topology.kubernetes.io/region", "topology.kubernetes.io/zone", "kubernetes.io/hostname"] 与 ["region", "zone", "host"] 效果完全相同。