基于 TiDB v6.0 实现两地三中心部署方案

一、背景

项目需要做两地三中心的架构，目前只考虑数据存储层的两地三中心，对 TiDB 了解的比较多一点，就尝试着使用 TiDB 做两地三中心的方案；主要用到的 Placement Rules in SQL 特性。

Placement Rules in SQL 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。

因为要考虑到全球化的因素，正好 TiDB 也可以开启 Follower Read，很期待这次的尝试！

二、准备知识

2.1 两地三中心

通常的两地三中心是 2 个城市 3 个中心是指生产中心、同城容灾中心、异地容灾中心

2.2 全球化思路

在全球目标地数据中心增加对应的 Region 副本，采用 Follower Read 从就近的副本读数据。

2.3 架构详解

2.3.1 架构图

这里是 5 个 TiKV 副本的集群节点说明参考下表：

全部 TiKV 节点放置规划表

2.3.2 Labels 设计 area:northern,southern,europe,america dc:bj1,bj2,sjz,hk1,hk2,shzh 2.3.3 参数配置优化

启用 TiKV gRPC 消息压缩。server.grpc-compression-type: gzip

调整 PD balance 缓冲区大小，提高 PD 容忍度 schedule.tolerant-size-ratio: 20.0

调整 PD balance 缓冲区大小，提高 PD 容忍度，因为 PD 会根据节点情况计算出各个对象的 score 作为调度的依据，当两个 store 的 Leader 或 Region 的得分差距小于指定倍数的 Region size 时，PD 会认为此时 balance 达到均衡状态。 参考：https://docs.pingcap.com/zh/tidb/v6.0/three-data-centers-in-two-cities-deployment#两地三中心部署

2.4 安装集群

2.4.1 集群拓扑

cluster115.yaml

# # Global variables are applied to all deployments and used as the default value of # # the deployments if a specific deployment value is missing. global: user: "tidb" ssh_port: 22 blackbox_exporter_port: 9115 server_configs: tidb:   log.slow-threshold: 300   binlog.enable: false   binlog.ignore-error: false tikv:    # server.grpc-concurrency: 4    # raftstore.apply-pool-size: 2    # raftstore.store-pool-size: 2    # rocksdb.max-sub-compactions: 1    # storage.block-cache.capacity: "16GB"    # readpool.unified.max-thread-count: 12   server.grpc-compression-type: gzip   readpool.storage.use-unified-pool: false   readpool.coprocessor.use-unified-pool: true pd:   schedule.leader-schedule-limit: 4   schedule.region-schedule-limit: 2048   schedule.replica-schedule-limit:   schedule.tolers: - host: 10.0.2.15   port: 20160   status_port: 20180   config:     server.labels:       area: northern   config:     server.labels:       area: northern       dc: bj1       rack: r2       host: host101 - host: 10.0.2.15   port: 20162   status_port: 20182   config:     server.labels:       area: northern       dc: bj2       rack: r1       host: host102 - host: 10.0.2.15   port: 20163   status_port: 20183   config:     server.labels:       area: northern       dc: bj2       rack: r2       host: host103 - host: 10.0.2.15   port: 20164   status_port: 20184   config:     server.labels:       area: northern       dc: sjz       rack: r1       host: host104       2.4.2 离线安装 TiDB v6.0

参考 https://tidb.net/blog/87a38392#离线安装TiDBV6.0 https://tidb.net/blog/af8080f7#Cluster111

#离线安装： https://pingcap.com/zh/product-community/#TiDB 6.0.0-DMR #1）下载安装包 tidb-community-server-v6.0.0-linux-amd64.tar.gz 2）下载tookit tidb-community-toolkit-v6.0.0-linux-amd64.tar.gz mkdir -p /usr/local0/webserver/tidb/ cd /usr/local0/webserver/tidb/ tar -zxvf tidb-community-toolkit-v6.0.0-linux-amd64.tar.gz tar -zxvf tidb-community-server-v6.0.0-linux-amd64.tar.gz cd ./tidb-community-server-v6.0.0-linux-amd64/ sh local_install.sh source /root/.bash_ # 安装cluster115 tiup cluster deploy cluster115 v6.0.0 ./cluster115.yml --user root -p # 启动集群 tiup cluster start cluster115 tiup cluster display cluster115 2.4.3 连接 TiDBuse test; SHOW PLACEMENT LABELS;

三、设置规则

3.1 单库两地三中心

3.1.1 架构图

场景说明：

某比赛历史数据排名相关（ 通常是本赛季之前的要较大时间跨度的数据需求场景）

数据要求全球化全量数据

3.1.2 设置策略

策略描述：

Leader 节点在北京的 2 个IDC中的一个；

一共 5 个副本 其中有 4 个副本（包括 Leader ）在北京的 2 个 IDC 中；

异地数据中心石家庄 IDC 有一个副本

-- 创建规则 使用高级放置选项时 label 标签不需要必须设置 region 层级标签。 3.1.3 建立库表CREATE DATABASE `crm` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET utf8mb4 */ ; -- 注意：更改默认的放置规则，但更改不影响已有的表。 ALTER DATABASE crm PLACEMENT POLICY=northernpolicy; use crm; CREATE TABLE `m_cust_org` (  `cust_id` char(30) not null,              `org_id` varchar(10) default null,          `org_name` varchar(100) default null,      `org_ii_id` varchar(10) default null,      `org_ii_name` varchar(100) default null,    `org_i_id` varchar(10) default null ,    `org_i_name` varchar(100) default null,    `org_level` varchar(2) default null ,  `pici` bigint(20) not null default 0,  PRIMARY KEY (`cust_id`) /*T![cluster,              `cust_name` varchar(200) default null,      `cert_type` varchar(13) default null,      `cert_num` varchar(40) default null ,      `cust_type` varchar(2) default null ,      `sex` varchar(13) default null,            `age` int(11) default null ,                `birth_dt` varchar(13) default null ,    `marriage` varchar(13) default null ,    `city_code` varchar(100) default null ,  `nation_code` varchar(100) default null ,  `edu` varchar(13) default null ,          `ocup` varchar(100) default null ,        `post` varchar(20) default null ,        `copy_name` varchar(200) default null ,  `contact_addr` varchar(200) default null ,  `card_level` varchar(2) default null ,    `service_level` varchar(2) default null ,  `estimate_level` varchar(2) default null ,  `mark_id` varchar(50) default null ,      `mark_name` varchar(255) default null ,  primary key (`cust_id`) /*t![clustered_index] clu CREATE TABLE `m_cust_data` (  `cust_id` char(30) not null     ,            `asset` decimal(18,2) default null ,      `asset_mon_avg` decimal(18,2) default null ,  `asset_sea_avg` decimal(18,2) default null ,  `asset_yea_avg` decimal(18,2) default null ,  `asset_roll_avg` decimal(18,2) default null ,  `debt` decimal(18,2) default null ,      `dep_bal` decimal(18,2) default null ,    `dep_mon_avg` decimal(18,2) default null ,  `dep_sea_avg` decimal(18,2) default null ,  `dep_yea_avg` decimal(18,2) default null ,  `nd_bal` decimal(18,2) default null ,    `mf_bal` decimal(18,2) default null ,    `fund_bal` decimal(18,2) default null ,  `ccard_out_amt` decimal(18,2) default null ,  `ccard_bal` decimal(18,2) default null ,  `ins_bal` decimal(18,2) default null ,    `loan_bal` decimal(18,2) default null ,  `loan_amt` decimal(18,2) default null ,  `etl_date` char(8) default null ,        `qszg_bal` decimal(24,2) default null ,  `dx_fnc_bal` decimal(24,2) default null ,  `cur_dep_bal` decimal(18,2) default null ,  `rep_bal` decimal(18,2) default null ,    `rep_avg` decimal(18,2) default null ,    `is_rep_beyond` char(2) default null ,                                                                  Primary Key (`cust_id`) /*t![clustered_index] clustered */,  Key `idx_m_cust_quer char(30) NOT NULL,                   `cat1` int not null default  0 ,               `cat2` int not null default  0 ,                 `cat3` int not null default  0 ,                 `cat4` int not null default  0 ,                 `cat5` int not null default  0 ,                 `cat6` int not null default  0 ,                 `cat7` int not null default  0 ,                 `cat8` int not null default  0 ,                 `cat9` int not null default  0 ,                 `cat10` int not null default  0 ,               `cat11` int not null default  0 ,               `cat12` int not null default  0 ,               `cat13` int not null default  0 ,               `cat14` int not null default  0 ,               `cat15` int not null default  0 ,               `cat16` int not null default  0 ,               `cat17` int not null default  0 ,               `cat18` int not null default  0 ,               `cat19` int not null default  0 ,               `cat20` int not null default  0 ,               `cat21` int not null default  0 ,               `cat22` int not null default  0 ,               `cat23` int not null default  0 ,               `cat24` int not null default  0 ,               `cat25` int not null default  0 ,               `cat26` int not null default  0 ,               `cat27` int not null default  0 ,               `cat28` int not null default  0 ,               `cat29` int not null default  0 ,               `cat30` int not null default  0 ,                       PRIMARY KEY (`CUST_ID`) /*T![clustered_index] CLUSTERED */ ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin COMMENT=客户检索标签; -- m_seed drop table if exists `m_seed`; CREATE TABLE `m_seed` ( insert into m_seed select null from m_seed; insert into m_seed select null from m_seed; insert into m_seed select null from m_seed; insert into m_seed select null from m_seed; insert int3.1.4 验证副本分布 -- 若要查看当前 TiKV 集群中所有可用的标签，可执行 SHOW PLACEMENT LABELS; show placement；

从图中看出 5 个副本，北京的 2 个数据中心有 4 个副本（包括 Leader ），石家庄数据中心有一个 Follower 副本，符合预期！

3.1.5 下线 Leader 查看 Leader 漂移情况

下线 10.0.2.15:20163 华北区 bj2（数据中心的）一个节点。

tiup cluster stop cluster115 -N 10.0.2.15:20163-- 查看 漂移 select a.region_id,a.peer_id,a.store_id,a.is_leader,b.address,b.label  from INFORMATION_SCHEMA.TIKV_REGION_PEERS a left join INFORMATION_SCHEMA.TIKV_STORE_STATUS b on a.store_id =b.store_id where a.region_id =9037;

注意：这里有个问题，就是中间下线北京数据中心的一个节点的时候，这个时候执行了上面的 sql 语句，查到了把 sjz 的副作为 Leader 的时刻点 ( 规则中`-dc=sjz` 即 Leader 节点能不放在 sjz 数据中心 ) ，节点下线完毕后，过一会 又重新选举 bj 的数据中心的副本为 Leader。这里的逻辑是不是需要优化一下。

3.1.6 增加副本放置在指定 IDC3.1.6.1 扩容国外 TiKV 节点 拓扑如下global: user: "tidb" ssh_port: 22 deploy_dir: "/tidb-deploy" data_dir: "/tidb-data" tikv_servers: - host: 10.0.2.15   port: 20165   status_port: 20185   config:     server.labels:       area: europe       dc: germany       rack: r1 server.labels:       area: america       dc: usa       rack: r1       host: host1063.1.5.2 扩容 TiKVcd /usr/local0/webserver/tidb/tidb-community-server-v6.0.0-linux-amd64/ tiup cluster scale-out cluster115 /data0/webserver/tidbv6.0/cluster115-scale-out.yaml  --user root -p tiup cluster display cluster115

虚拟机把其他的几个 store 停掉，才起来扩容的节点

3.1.7 修改副本放置策略

如果修改数据库使用的新的规则，则仅对新增表使用新的规则

如果修改数据库原绑定的策略，则会适用已有的表

-- 在europe增加1个副本   +dc=europe: 1 -- 在america增加一个副本 +dc=america: 1 ALTER PLACEMENT POLICY northernpolicy LEADER_CONSTRAINTS="[+area=northern,-dc=sjz]" FOLLOWER_CONSTRAINTS={"+area=northern,-dc=sjz": 4,+dc=sjz: 1,+dc=europe: 1,+dc=america: 1};3.1.8 增加副本放置在指定 IDC 后的验证副本数-- 若要查看当前 3.1.9 开启 Follower readshow VARIABLES like %tidb_replica_read%; set tidb_replica_read = leader-and-follower; set global tidb_replica_read = leader-and-follower; show VARIABLES like %tidb_replica_read%;

注意：开启 tidb_replica_read = leader-and-follower; 原则上将可以实现就近读！

要想实现真正的就近读，需要使用就近的 TiDB 结合 Follower read。

3.2 多库两地三中心

crm(华北），mall（华南）

3.2.1 架构图 3.2.2 扩容 TiKV 节点3.2.2.1 拓扑global: user: "tidb" ssh_port: 22 deploy_dir: "/tidb-deploy" data_dir: "/tidb-data" tikv_servers: - host: 10.0.2.15   port: 20167   status_port: 20187   config:     server.labels:       area: southern       dc: hk1       rack: r1       host: host107       - host: 10.0.2.15   port: 20168   status_port: 20188   config:     server.labels:       area: southern       dc: hk1       rack: r2       host: host108 - host: 10.0.2.15   port: 20169   status_port: 20189   config:     server.labels:       area: southern       dc: hk2       rack: r1       host: host109 - host: 10.0.2.15   port: 20170   status_port: 20190   config:     server.labels:       area: southern       dc: hk2       rack: r2       host: host110 - host: 10.0.2.15   port: 20171   status_port: 20191   config:     server.labels:       area: southern       dc: shzh       rack: r1       host: host1113.2.2.2 扩容cd /usr/local0/webserver/tidb/tidb-community-server-v6.0.0-linux-amd64/ tiup cluster scale-out cluster115 /data0/webserver/tidbv6.0/cluster115-scale-out-mall.yaml  --user root -p tiup cluster display cluster115 3.2.3 设置策略

策略描述：

Leader 节点在香港的 2 个IDC中的一个；

一共 5 个副本 其中有 4 个副本（包括 Leader ）在香港的 2 个 IDC 中；

异地数据中心深圳 IDC 有一个副本

-- 创建规则 使用高级放置选项时 label 标签不需要必须设置 region 层级标签。 CREATE PLACEMENT POLICY southernpolicy LEADER_CONSTRAINTS=[+area=southern,-dc=shzh] FOLLOWER_CONSTRAINTS={"+are3.2.3 建立库表CREATE DATABASE `mall` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET utf8mb4 */ ; -- 注意：更改默认的放置规则，但更改不影响已有的表。 ALTER DATABASE mall PLACEMENT POLICY=southernpolicy; use mall; CREATE TABLE `user` (  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  `username` varchar(100) COLLATE utf8mb4_bin NOT NULL COMMENT 用户帐号,  `name` varchar(100) COLLATE utf8mb4_bin NOT NULL COMMENT 用户姓名,  `password` varchar(255) COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT 密码,  `status` tinyint(1) NOT NULL COMMENT 1:启用 0: 停用,  `is_deleted` tinyint(1) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT 1:删除 0: 未删除,  `create_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT 创建时间,  `edit_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT 修改时间,  `creator` varchar(32) COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT sys,  `editor` varchar(32) COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT sys,  PRIMARY KEY (`id`) /*T![clustered_index] CLUSTERED */,  UNIQUE KEY `index_uk` (`username`) USING BTREE ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin;3.2.4 验证策略应用情况

3.3 目前已知 Placement Rules in SQL 特性存在以下限制

临时表不支持放置规则。

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。

四、总结

这次实践了 TiDB 两地三中心的部署及其全球化策略，为后面真实场景的使用 TiDB 做了预演，若如真实环境使用前需要做更多的准备如真实环境，数据模拟，压测等。

还需要考虑 PD 部署会不会成为瓶颈，TiDB-server 的部署方案等更多因素！

v6.0 以前的版本部署两地三中心需要使用 pd-ctl 比较麻