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TiDB为什么要需要调度？调度的基本需求是什么？

更新时间:2021年10月21日16时53分 来源:乐鱼电竞 浏览次数:

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　　TiKV 集群是 TiDB 数据库的分布式 KV 存储引擎，数据以 Region 为单位进行复制和管理，每个 Region 会有多个 Replica(副本)，这些 Replica 会分布在不同的 TiKV 节点上，其中 Leader 负责读/写，Follower 负责同步 Leader 发来的 raft log。了解了这些信息后，请思考下面这些问题：

　　• 如何保证同一个 Region 的多个 Replica 分布在不同的节点上?更进一步，如果在一台机器上启动多个 TiKV 实例，会有什么问题?

　　• TiKV 集群进行跨机房部署用于容灾的时候，如何保证一个机房掉线，不会丢失 Raft Group 的多个 Replica?

　　• 添加一个节点进入 TiKV 集群之后，如何将集群中其他节点上的数据搬过来?

　　• 当一个节点掉线时，会出现什么问题?整个集群需要做什么事情?如果节点只是短暂掉线(重启服务)，那么如何处理?如果节点是长时间掉线(磁盘故障，数据全部丢失)，需要如何处理?

　　• 假设集群需要每个 Raft Group 有 N 个副本，那么对于单个 Raft Group 来说，Replica 数量可能会不够多(例如节点掉线，失去副本)，也可能会过于多(例如掉线的节点又回复正常，自动加入集群)。那么如何调节 Replica 个数?

　　• 读/写都是通过 Leader 进行，如果 Leader 只集中在少量节点上，会对集群有什么影响?

　　• 并不是所有的 Region 都被频繁的访问，可能访问热点只在少数几个 Region，这个时候我们需要做什么?

　　• 集群在做负载均衡的时候，往往需要搬迁数据，这种数据的迁移会不会占用大量的网络带宽、磁盘 IO 以及 CPU?进而影响在线服务?

　　这些问题单独拿出可能都能找到简单的解决方案，但是混杂在一起，就不太好解决。有的问题貌似只需要考虑单个 Raft Group 内部的情况，比如根据副本数量是否足够多来决定是否需要添加副本。但是实际上这个副本添加在哪里，是需要考虑全局的信息。整个系统也是在动态变化，Region 分裂、节点加入、节点失效、访问热点变化等情况会不断发生，整个调度系统也需要在动态中不断向最优状态前进，如果没有一个掌握全局信息，可以对全局进行调度，并且可以配置的组件，就很难满足这些需求。因此我们需要一个中心节点，来对系统的整体状况进行把控和调整，所以有了 PD 这个�？�。

　　调度的基本需求：

　　上面罗列了一大堆问题，我们先进行分类和整理。总体来看，问题有两大类：

　　1.作为一个分布式高可用存储系统，必须满足的需求，包括四种：

　　• 副本数量不能多也不能少

　　• 副本需要分布在不同的机器上

　　• 新加节点后，可以将其他节点上的副本迁移过来

　　• 节点下线后，需要将该节点的数据迁移走

　　2.作为一个良好的分布式系统，需要优化的地方，包括：

　　• 维持整个集群的 Leader 分布均匀

　　• 维持每个节点的储存容量均匀

　　• 维持访问热点分布均匀

　　• 控制 Balance 的速度，避免影响在线服务

　　• 管理节点状态，包括手动上线/下线节点，以及自动下线失效节点

　　满足第一类需求后，整个系统将具备多副本容错、动态扩容/缩容、容忍节点掉线以及自动错误恢复的功能。

　　满足第二类需求后，可以使得整体系统的负载更加均匀、且可以方便的管理。

　　为了满足这些需求，首先我们需要收集足够的信息，比如每个节点的状态、每个 Raft Group 的信息、业务访问操作的统计等;

　　其次需要设置一些策略，PD 根据这些信息以及调度的策略，制定出尽量满足前面所述需求的调度计划;最后需要一些基本的操作，来完成调度计划。






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