Placement Rules in SQL

Placement Rules in SQL 特性用于通过 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。

该功能可以实现以下业务场景：

• 合并多个不同业务的数据库，大幅减少数据库常规运维管理的成本
• 增加重要数据的副本数，提高业务可用性和数据可靠性
• 将最新数据存入 NVMe，历史数据存入 SSD，降低归档数据存储成本
• 把热点数据的 leader 放到高性能的 TiKV 实例上
• 将冷数据分离到不同的存储中以提高可用性
• 支持物理隔离不同用户之间的计算资源，满足实例内部不同用户的隔离需求，以及不同混合负载 CPU、I/O、内存等资源隔离的需求

指定放置规则

指定放置规则，首先需要通过 CREATE PLACEMENT POLICY 语句创建放置策略 (placement policy)。

CREATE PLACEMENT POLICY myplacementpolicy PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1,us-west-1";

然后可以使用 CREATE TABLE 或者 ALTER TABLE 将规则绑定至表或分区表，这样就在表或分区上指定了放置规则：

CREATE TABLE t1 (a INT) PLACEMENT POLICY=myplacementpolicy;
CREATE TABLE t2 (a INT);
ALTER TABLE t2 PLACEMENT POLICY=myplacementpolicy;

PLACEMENT POLICY 为全局作用域，不与任何数据库表结构相关联。因此，通过 CREATE TABLE 指定放置规则时，无需任何额外的权限。

要修改放置策略，你可以使用 ALTER PLACEMENT POLICY 语句。修改将传播到所有绑定此放置策略的对象。

ALTER PLACEMENT POLICY myplacementpolicy FOLLOWERS=5;

要删除没有绑定任何分区或表的放置策略，你可以使用 DROP PLACEMENT POLICY：

DROP PLACEMENT POLICY myplacementpolicy;

查看放置规则

如果一张表绑定了放置规则，你可以用 SHOW CREATE TABLE 来查看。还可以用 SHOW CREATE PLACEMENT POLICY 来查看已经创建的放置策略。

tidb> SHOW CREATE TABLE t1\G
*************************** 1. row ***************************
       Table: t1
Create Table: CREATE TABLE `t1` (
  `a` int(11) DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin /*T![placement] PLACEMENT POLICY=`myplacementpolicy` */
1 row in set (0.00 sec)
tidb> SHOW CREATE PLACEMENT POLICY myplacementpolicy\G
*************************** 1. row ***************************
       Policy: myplacementpolicy
Create Policy: CREATE PLACEMENT POLICY myplacementpolicy PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1,us-west-1"
1 row in set (0.00 sec)

你也可以用 INFORMATION_SCHEMA.PLACEMENT_POLICIES 系统表查看所有放置策略的定义。

tidb> select * from information_schema.placement_policies\G
***************************[ 1. row ]***************************
POLICY_ID            | 1
CATALOG_NAME         | def
POLICY_NAME          | p1
PRIMARY_REGION       | us-east-1
REGIONS              | us-east-1,us-west-1
CONSTRAINTS          | 
LEADER_CONSTRAINTS   | 
FOLLOWER_CONSTRAINTS | 
LEARNER_CONSTRAINTS  | 
SCHEDULE             | 
FOLLOWERS            | 4
LEARNERS             | 0
1 row in set

information_schema.tables 表和 information_schema.partitions 表也有一列 tidb_placement_policy_name，用于展示所有绑定了放置规则的对象：

SELECT * FROM information_schema.tables WHERE tidb_placement_policy_name IS NOT NULL;
SELECT * FROM information_schema.partitions WHERE tidb_placement_policy_name IS NOT NULL;

所有绑定规则的对象都是异步调度的。可以用 SHOW PLACEMENT 来查看放置规则的调度进度。

放置选项参考

除以上配置选项外，你还可以使用高级配置，详细介绍见高级放置选项。

示例

增加副本数

max-replicas 配置项的默认值为 3。如要为特定的表调大该值，可使用配置策略，示例如下：

CREATE PLACEMENT POLICY fivereplicas FOLLOWERS=4;
CREATE TABLE t1 (a INT) PLACEMENT POLICY=fivereplicas;

注意，PD 配置中包含了 leader 数和 follower 数。因此，5 个副本为 4 个 follower + 1 个 leader。

对于以上示例，你还可使用 PRIMARY_REGION 和 REGIONS 选项来描述 follower 的放置规则：

CREATE PLACEMENT POLICY eastandwest PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1,us-east-2,us-west-1" SCHEDULE="MAJORITY_IN_PRIMARY" FOLLOWERS=4;
CREATE TABLE t1 (a INT) PLACEMENT POLICY=eastandwest;

SCHEDULE 选项指示 TiDB 如何平衡 follower。该选项默认的 EVEN 调度规则确保 follower 在所有区域内分布平衡。

如要保证在主区域内 (us-east-1) 放置足够多的 follower 副本，你可以使用 MAJORITY_IN_PRIMARY 调度规则来使该区域的 follower 达到指定数量。该调度牺牲一些可用性来换取更低的事务延迟。如果主区域宕机，MAJORITY_IN_PRIMARY 无法提供自动故障转移。

为分区表指定放置规则

除了给表绑定放置策略之外，你还可以给表分区绑定放置策略。示例如下：

CREATE PLACEMENT POLICY p1 FOLLOWERS=5;
CREATE PLACEMENT POLICY europe PRIMARY_REGION="eu-central-1" REGIONS="eu-central-1,eu-west-1";
CREATE PLACEMENT POLICY northamerica PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1";

SET tidb_enable_list_partition = 1;
CREATE TABLE t1 (
  country VARCHAR(10) NOT NULL,
  userdata VARCHAR(100) NOT NULL
) PLACEMENT POLICY=p1 PARTITION BY LIST COLUMNS (country) (
  PARTITION pEurope VALUES IN ('DE', 'FR', 'GB') PLACEMENT POLICY=europe,
  PARTITION pNorthAmerica VALUES IN ('US', 'CA', 'MX') PLACEMENT POLICY=northamerica,
  PARTITION pAsia VALUES IN ('CN', 'KR', 'JP')
);

如果分区没有绑定任何放置策略，分区将尝试继承表上可能存在的策略。比如，pEurope 分区将会应用 europe 策略，而 pAsia 分区将会应用表 t1 的放置策略 p1。如果 t1 没有绑定任何策略，pAsia 就不会应用任何策略。

给分区绑定放置策略后，你可以更改指定分区的放置策略。示例如下：

ALTER TABLE t1 PARTITION pEurope PLACEMENT POLICY=p1;

为数据库配置默认的放置规则

你可以为某个数据库指定默认的放置策略，类似于为数据库设置默认字符集或排序规则。如果没有指定其他选项，就会使用数据库上指定的配置。示例如下：

CREATE PLACEMENT POLICY p1 PRIMARY_REGION="us-east-1" REGIONS="us-east-1,us-east-2";  -- 创建放置策略

CREATE PLACEMENT POLICY p2 FOLLOWERS=4;

CREATE PLACEMENT POLICY p3 FOLLOWERS=2;

CREATE TABLE t1 (a INT);  -- 创建表 t1，且未指定放置规则。

ALTER DATABASE test PLACEMENT POLICY=p2;  -- 更改默认的放置规则，但更改不影响已有的表 t1。

CREATE TABLE t2 (a INT);  -- 创建表 t2，默认的放置策略 p2 在 t2 上生效。

CREATE TABLE t3 (a INT) PLACEMENT POLICY=p1;  -- 创建表 t3。因为语句中已经指定了其他放置规则，默认的 p2 策略在 t3 上不生效。

ALTER DATABASE test PLACEMENT POLICY=p3;  -- 再次更改默认的放置规则，此更改不影响已有的表。

CREATE TABLE t4 (a INT);  -- 创建表 t4，默认的放置策略 p3 生效。

ALTER PLACEMENT POLICY p3 FOLLOWERS=3; -- 绑定策略 p3 的表，也就是 t4，会采用 FOLLOWERS=3。

注意分区与表之间的继承和这里的继承不同。改变表的放置策略，也会让分区应用新的策略。但是只有建表时没有指定放置策略的时候，表才会从数据库继承放置策略，且之后再改变数据库也不影响已经继承的表。

高级放置选项

放置选项 PRIMARY_REGION、REGIONS 和 SCHEDULE 可满足数据放置的基本需求，但会缺乏一些灵活性。在较复杂的场景下，若需要更灵活地放置数据，可以使用高级放置选项 CONSTRAINTS 和 FOLLOWER_CONSTRAINTS。PRIMARY_REGION、REGIONS 和 SCHEDULE 选项不可与 CONSTRAINTS 选项同时指定，否则会报错。

以下示例设置了一个约束，要求数据必须位于某个 TiKV 节点，且该节点的 disk 标签必须匹配特定的值：

CREATE PLACEMENT POLICY storageonnvme CONSTRAINTS="[+disk=nvme]";
CREATE PLACEMENT POLICY storageonssd CONSTRAINTS="[+disk=ssd]";
CREATE PLACEMENT POLICY companystandardpolicy CONSTRAINTS="";

CREATE TABLE t1 (id INT, name VARCHAR(50), purchased DATE)
PLACEMENT POLICY=companystandardpolicy
PARTITION BY RANGE( YEAR(purchased) ) (
  PARTITION p0 VALUES LESS THAN (2000) PLACEMENT POLICY=storageonssd,
  PARTITION p1 VALUES LESS THAN (2005),
  PARTITION p2 VALUES LESS THAN (2010),
  PARTITION p3 VALUES LESS THAN (2015),
  PARTITION p4 VALUES LESS THAN MAXVALUE PLACEMENT POLICY=storageonnvme
);

该约束可通过列表格式 ([+disk=ssd]) 或字典格式 ({+disk=ssd: 1,+disk=nvme: 2}) 指定。

在列表格式中，约束以键值对列表格式。键以 + 或 - 开头。+disk=nvme 表示 disk 标签必须设为 nvme，-disk=nvme 表示 disk 标签值不能为 nvme。

在字典格式中，约束还指定了适用于该规则的多个实例。例如，FOLLOWER_CONSTRAINTS="{+region=us-east-1: 1,+region=us-east-2: 1,+region=us-west-1: 1}"; 表示 1 个 follower 位于 us-east-1，1 个 follower 位于 us-east-2，1 个 follower 位于 us-west-1。再例如，FOLLOWER_CONSTRAINTS='{"+region=us-east-1,+disk=nvme": 1,"+region=us-west-1": 1}'; 表示 1 个 follower 位于 us-east-1 区域中有 nvme 硬盘的机器上，1 个 follower 位于 us-west-1。

生存偏好

在创建或修改放置策略时，你可以使用 SURVIVAL_PREFERENCES 选项设置数据的生存能力偏好。

例如，假设你的 TiDB 集群分布在 3 个 zone（即可用区），且每个可用区的 host（即节点）上混合部署了多个 TiKV 实例。在为该集群创建放置策略时，假设 SURVIVAL_PREFERENCES 的设置如下：

CREATE PLACEMENT POLICY multiaz SURVIVAL_PREFERENCES="[zone, host]";
CREATE PLACEMENT POLICY singleaz CONSTRAINTS="[+zone=zone1]" SURVIVAL_PREFERENCES="[host]";

创建好放置策略后，你可以按需将放置策略绑定到对应的表上：

• 对于绑定了 multiaz 放置策略的表，数据将以 3 副本的形式放置在不同的可用区里，优先满足跨 zone 级别数据隔离的生存目标，再满足跨 host 级别的数据隔离的生存目标。
• 对于绑定了 singleaz 放置策略的表，数据会优先以 3 副本的形式全部放置在 zone1 这个可用区里，再满足跨 host 级别的数据隔离的生存目标。

工具兼容性

使用限制

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。
• 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。