Kubernetes 上的 TiDB 集群扩缩容

本文介绍 TiDB 在 Kubernetes 中如何进行水平扩缩容和垂直扩缩容。

水平扩缩容

TiDB 水平扩缩容操作指的是通过增加或减少节点的数量，来达到集群扩缩容的目的。扩缩容 TiDB 集群时，会按照填入的 replicas 值，对 PD、TiKV、TiDB 进行顺序扩缩容操作。扩容操作按照节点编号由小到大增加节点，缩容操作按照节点编号由大到小删除节点。目前 TiDB 集群使用 TidbCluster Custom Resource (CR) 管理方式。

扩缩容 PD、TiDB、TiKV

使用 kubectl 修改集群所对应的 TidbCluster 对象中的 spec.pd.replicas、spec.tidb.replicas、spec.tikv.replicas 至期望值。

同样，你可以使用以下命令在线修改 Kubernetes 集群中的 TidbCluster 定义。

kubectl edit tidbcluster ${cluster_name} -n ${namespace}

你可以通过以下指令查看 Kubernetes 集群中对应的 TiDB 集群是否更新到了你的期望定义。

kubectl get tidbcluster ${cluster_name} -n ${namespace} -oyaml

如果上述指令输出的 TidbCluster 中，spec.pd.replicas、spec.tidb.replicas、spec.tikv.replicas 的值和你之前更新的值一致，那么可以通过以下指令来观察 TidbCluster Pod 是否新增或者减少。对于 PD 和 TiDB 而言，会需要 10 到 30 秒左右的时间进行扩容或者缩容。对于 TiKV 组件，由于涉及到数据搬迁，可能会需要 3 到 5 分钟来进行扩容或者缩容。

watch kubectl -n ${namespace} get pod -o wide

扩容 TiFlash

如果集群中部署了 TiFlash，可以通过修改 spec.tiflash.replicas 对 TiFlash 进行扩容。

扩缩容 TiCDC

如果集群中部署了 TiCDC，可以通过修改 spec.ticdc.replicas 对 TiCDC 进行扩缩容。

缩容 TiFlash

通过 port-forward 暴露 PD 服务：

kubectl port-forward -n ${namespace} svc/${cluster_name}-pd 2379:2379

打开一个新终端标签或窗口，通过如下命令确认开启 TiFlash 的所有数据表的最大副本数 N：
```
curl 127.0.0.1:2379/pd/api/v1/config/rules/group/tiflash | grep count
```
输出结果中 count 的最大值就是所有数据表的最大副本数 N。
回到 port-forward 命令所在窗口，按 Ctrl+C 停止 port-forward。
如果缩容 TiFlash 后，TiFlash 集群剩余 Pod 数大于等于所有数据表的最大副本数 N，直接进行下面第 6 步。如果缩容 TiFlash 后，TiFlash 集群剩余 Pod 数小于所有数据表的最大副本数 N，参考访问 TiDB 集群的步骤连接到 TiDB 服务，并针对所有副本数大于集群剩余 TiFlash Pod 数的表执行如下命令：
```
alter table <db_name>.<table_name> set tiflash replica 0;
```
等待相关表的 TiFlash 副本被删除。
连接到 TiDB 服务，执行如下命令，查不到相关表的同步信息时即为副本被删除：
```
SELECT * FROM information_schema.tiflash_replica WHERE TABLE_SCHEMA = '<db_name>' and TABLE_NAME = '<table_name>';
```
修改 spec.tiflash.replicas 对 TiFlash 进行缩容。
你可以通过以下指令查看 Kubernetes 集群中对应的 TiDB 集群中的 TiFlash 是否更新到了你的期望定义。检查以下指令输出内容中，spec.tiflash.replicas 的值是否符合预期值。
```
kubectl get tidbcluster ${cluster-name} -n ${namespace} -oyaml
```

查看集群水平扩缩容状态

watch kubectl -n ${namespace} get pod -o wide

当所有组件的 Pod 数量都达到了预设值，并且都进入 Running 状态后，水平扩缩容完成。

注意

PD、TiKV、TiFlash 组件在扩缩容的过程中不会触发滚动升级操作。
TiKV 组件在缩容过程中，TiDB Operator 会调用 PD 接口将对应 TiKV 标记为下线，然后将其上数据迁移到其它 TiKV 节点，在数据迁移期间 TiKV Pod 依然是 Running 状态，数据迁移完成后对应 Pod 才会被删除，缩容时间与待缩容的 TiKV 上的数据量有关，可以通过 kubectl get -n ${namespace} tidbcluster ${cluster_name} -o json | jq '.status.tikv.stores' 查看 TiKV 是否处于下线 Offline 状态。
当 TiKV UP 状态的 store 数量 <= PD 配置中 MaxReplicas 的参数值时，无法缩容 TiKV 组件。
TiKV 组件不支持在缩容过程中进行扩容操作，强制执行此操作可能导致集群状态异常。假如异常已经发生，可以参考 TiKV Store 异常进入 Tombstone 状态进行解决。
TiFlash 组件缩容处理逻辑和 TiKV 组件相同。
PD、TiKV、TiFlash 组件在缩容过程中被删除的节点的 PVC 会保留，并且由于 PV 的 Reclaim Policy 设置为 Retain，即使 PVC 被删除，数据依然可以找回。

水平扩缩容故障

无论是水平扩缩容、或者是垂直扩缩容，都可能遇到资源不够时造成 Pod 出现 Pending 的情况。可以参考 Pod 处于 Pending 状态。

垂直扩缩容

垂直扩缩容操作指的是通过增加或减少节点的资源限制，来达到集群扩缩容的目的。垂直扩缩容本质上是节点滚动升级的过程。目前 TiDB 集群使用 TidbCluster Custom Resource (CR) 管理方式。

垂直扩缩容操作

通过 kubectl 修改集群所对应的 TidbCluster 对象的 spec.pd.resources、spec.tikv.resources、spec.tidb.resources 至期望值。

如果集群中部署了 TiFlash，可以通过修改 spec.tiflash.resources 对 TiFlash 进行垂直扩缩容。

如果集群中部署了 TiCDC，可以通过修改 spec.ticdc.resources 对 TiCDC 进行垂直扩缩容。

查看垂直扩缩容进度

watch kubectl -n ${namespace} get pod -o wide

当所有 Pod 都重建完毕进入 Running 状态后，垂直扩缩容完成。

注意

如果在垂直扩容时修改了资源的 requests 字段，并且 PD、TiKV、TiFlash 使用了 Local PV，那升级后 Pod 还会调度回原节点，如果原节点资源不够，则会导致 Pod 一直处于 Pending 状态而影响服务。
TiDB 作为一个可水平扩展的数据库，推荐通过增加节点个数发挥 TiDB 集群可水平扩展的优势，而不是类似传统数据库升级节点硬件配置来实现垂直扩容。

垂直扩缩容故障

无论是水平扩缩容、或者是垂直扩缩容，都可能遇到资源不够时造成 Pod 出现 Pending 的情况。可以参考 Pod 处于 Pending 状态。