TiFlash 性能分析和优化方法

本文介绍 TiFlash 资源使用率和关键的性能指标。你可以通过 Performance Overview 面板中的 TiFlash 面板，来监控和评估 TiFlash 集群的性能。

TiFlash 集群资源利用率

通过以下三个指标，你可以快速判断 TiFlash 集群的资源使用率：

• CPU：每个 TiFlash 实例的 CPU 使用率
• Memory：每个 TiFlash 实例内存的使用情况
• IO utilization：每个 TiFlash 实例的 IO 使用率

示例：CH-benCHmark 负载资源使用率

该 TiFlash 集群包含两个节点，每个节点配置均为 16 核、48G 内存。当 CH-benCHmark 负载运行时，CPU 利用率最高可达到 1500%，内存占用最大可达 20 GB，IO 利用率达到 91%。这表明 TiFlash 节点资源接近饱和状态。

TiFlash 关键性能指标

吞吐指标

通过以下指标，你可以了解 TiFlash 的吞吐情况：

• MPP Query count：每个 TiFlash 实例 MPP 查询数量的瞬时值，表示当前 TiFlash 实例需要处理的 MPP 查询数量（包括正在处理的以及还没被调度到的）。
• Request QPS：所有 TiFlash 实例收到的 coprocessor 请求数量。
  • run_mpp_task、dispatch_mpp_task 和 mpp_establish_conn 为 MPP 请求。
  • batch：batch 请求数量。
  • cop：直接通过 coprocessor 接口发送的 coprocessor 请求数量。
  • cop_execution：正在执行的 coprocessor 请求数量。
  • remote_read、remote_read_constructed 和 remote_read_sent 为 remote read 相关指标，remote read 增多一般意味着系统出现了问题。
• Executor QPS：所有 TiFlash 实例收到的请求中，每种 dag 算子的数量，其中 table_scan 是扫表算子，selection 是过滤算子，aggregation 是聚合算子，top_n 是 TopN 算子，limit 是 limit 算子，join 为关联算子，exchange_sender 和 exchange_receiver 为数据发送和接收算子。

延迟指标

通过以下指标，你可以了解 TiFlash 的延迟处理情况：

• Request Duration Overview：每秒所有 TiFlash 实例处理所有请求类型的总时长堆叠图。

  • 如果请求类型为 run_mpp_task、dispatch_mpp_task 或 mpp_establish_conn，说明 SQL 语句的执行已经部分或者完全下推到 TiFlash 上进行，通常包含 join 和数据分发的操作，这是 TiFlash 最常见的请求类型。

  • 如果请求类型为 cop，说明整个语句并没有完全下推到 TiFlash，通常 TiDB 会将全表扫描算子下推到 TiFlash 上进行数据访问和过滤。在堆叠图中，如果 cop 占据主导地位，需要仔细权衡是否合理。

    • 如果 SQL 访问的数据量很大，优化器可能根据成本模型估算 TiFlash 全表扫描的成本更低。
    • 如果表结构缺少合适的索引，即使访问的数据量很少，优化器也只能将查询下推到 TiFlash 进行全表扫描。在这种情况下，创建合适的索引，通过 TiKV 访问数据更加高效。

• Request Duration：所有 TiFlash 实例每种 MPP 和 coprocessor 请求类型的总处理时间，包含平均和 P99 处理延迟。

• Request Handle Duration：指 cop 和 batch cop 从开始执行到执行结束的时间，不包括等待时间，只包含 cop 和 batch cop 两种类型，包含平均和 P99 延迟。

示例 1 ：TiFlash MPP 请求处理时间概览

如下图所示，在此负载中，run_mpp_task 和 mpp_establish_conn 请求的处理时间占比最高，表明大部分请求都是完全下推到 TiFlash 上执行的 MPP 任务。

而 cop 请求处理时间占比较小，说明存在一部分请求是通过 coprocessor 下推到 TiFlash 上进行数据访问和过滤的。

示例 2 ：TiFlash cop 请求处理时间占比高

如下图所示，在此负载中，cop 请求的处理时间占比最高，可以通过查看 SQL 执行计划来确认 cop 请求产生的原因。

Raft 相关指标

通过以下指标，你可以了解 TiFlash 的 Raft 同步情况：

• Raft Wait Index Duration：所有 TiFlash 实例等待本地 Region index >= read_index 所花费的时间，即进行 wait_index 操作的延迟。如果 Wait Index 延迟过高，说明 TiKV 和 TiFlash 之间数据同步存在明显的延迟，可能的原因包括：

  • TiKV 资源过载
  • TiFlash 资源过载，特别是 IO 资源
  • TiKV 和 TiFlash 之间存在网络瓶颈

• Raft Batch Read Index Duration：所有 TiFlash 实例 read_index 的延迟。如果该指标过高，说明 TiFlash 和 TiKV 之间的交互速度较慢，可能的原因包括：

  • TiFlash 资源过载
  • TiKV 资源过载
  • TiFlash 和 TiKV 之间存在网络瓶颈

IO 流量指标

通过以下指标，你可以了解 TiFlash 的 IO 流量情况：

• Write Throughput By Instance：每个 TiFlash 实例写入数据的吞吐量，包括 apply Raft 数据日志以及 Raft 快照的写入吞吐量。

• Write flow：所有 TiFlash 实例磁盘写操作的流量。

  • File Descriptor：TiFlash 所使用的 DeltaTree 存储引擎的稳定层。
  • Page：指 Pagestore，TiFlash 所使用的 DeltaTree 存储引擎的 Delta 变更层。

• Read flow：所有 TiFlash 实例磁盘读操作的流量。

  • File Descriptor：TiFlash 所使用的 DeltaTree 存储引擎的稳定层。
  • Page：指 Pagestore，TiFlash 所使用的 DeltaTree 存储引擎的 Delta 变更层。

你可以通过 (Read flow + Write flow) ÷ 总的 Write Throughput By Instance 计算出整个 TiFlash 集群的写放大倍数。

示例 1 ：CH-benCHmark 负载本地部署环境 Raft 和 IO 指标

如下图所示，该 TiFlash 集群的 Raft Wait Index Duration 和 Raft Batch Read Index Duration 的 99 分位数较高，分别为 3.24 秒和 753 毫秒。这是因为该集群的 TiFlash 负载较高，数据同步存在延迟。

该集群包含两个 TiFlash 节点，每秒 TiKV 同步到 TiFlash 的增量数据约为 28 MB。稳定层 (File Descriptor) 的文件描述符最大写流量为 939 MB/s，最大读流量为 1.1 GiB/s，而 Delta 层 (Page) 最大写流量为 74 MB/s，最大读流量为 111 MB/s。该环境中的 TiFlash 使用独立的 NVME 盘，具有较强的 IO 吞吐能力。

示例 2 ：CH-benCHmark 负载 公有云环境 Raft 和 IO 指标

如下图所示，Raft Wait Index Duration 等待时间 99 分位数最高为 438 毫秒，Raft Batch Read Index Duration 等待时间 99 分位数最高为 125 毫秒。该集群只有一个 TiFlash 节点，每秒 TiKV 同步到 TiFlash 的增量数据约为 5 MB。稳定层 (File Descriptor) 的最大写入流量为 78 MB/s，最大读取流量为 221 MB/s，Delta 层 (Page) 最大写入流量为 8 MB/s，最大读取流量为 18 MB/s。这个环境中的 TiFlash 使用的是 AWS EBS 云盘，其 IO 吞吐能力相对较弱。