Question

注意：

在配合使用 TiFlash 场景下，Placement Rules 功能进行过大量测试，可以在生产环境中使用。除配合使用 TiFlash 的场景外，单独开启 Placement Rules 没有经过大量测试，因此，不建议在生产环境单独开启该功能。

Placement Rules 是 PD 在 4.0 版本引入的试验特性，它是一套副本规则系统，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。

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，还引入了分组（Group）的概念。如果某条规则不希望与系统中的其他规则相互影响（比如被覆盖），可以使用单独的分组。

Placement Rules 示意图如下所示：

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
GroupID	string	分组 ID，标识规则的来源
ID	string	分组内唯一 ID
Index	int	分组内堆叠次序
Override	true/false	是否覆盖 index 的更小 Rule（限分组内）
StartKey	string，十六进制编码	适用 Range 起始 key
EndKey	string，十六进制编码	适用 Range 终止 key
Role	string	副本角色，包括 leader/follower/learner
Count	int，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

LabelConstraint 与 Kubernetes 中的功能类似，支持通过 in、notIn、exists 和 notExists 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。

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

默认情况下，Placement Rules 特性是关闭的。要开启这个特性，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-replicas 及 location-labels 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"]
}

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-replicas 及 location-labels 生成默认的规则。

注意：

开启 Placement Rules 后，原先的 max-replicas 及 location-labels 配置项将不再生效。如果需要调整副本策略，应当使用 Placement Rules 相关接口。

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

注意：

关闭 Placement Rules 后，PD 将使用原先的 max-replicas 及 location-labels 配置。在 Placement Rules 开启期间对 Rule 的修改不会导致这两项配置的同步更新。此外，设置好的所有 Rule 都会保留在系统中，会在下次开启 Placement Rules 时被使用。

使用 pd-ctl 设置规则

注意：

规则的变更将实时地影响 PD 调度，不恰当的规则设置可能导致副本数较少，影响系统的高可用。

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

pd-ctl 还支持通过 load 命令将规则直接转存至文件以方便进行修改，只需要将查看命令的 show 改为 load：

pd-ctl config placement-rules load

以上命令将所有规则转存至 rules.json 文件。

pd-ctl config placement-rules load --group=pd --out=rule.txt

以上命令将 PD Group 的规则转存至 rule.txt 文件。

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-ctl 的 keyrange 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)

注意：

DDL 等操作会导致 table ID 发生变化，需要同步更新对应的规则。

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，且磁盘类型不能为 hdd。

{
  "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": "notIn", "values": ["hdd"]}
  ],
  "location_labels": ["host"]
}