Placement Rules in SQL

Placement Rules in SQL 特性用于通过 SQL 语句配置数据在 TiKV 集群中的放置位置。通过该功能，你可以将集群、数据库、表、或分区的数据部署到不同的地域、机房、机柜、主机。

该功能可以实现以下业务场景：

• 多数据中心部署，配置规则优化数据高可用策略
• 合并多个不同业务的数据库，物理隔离不同用户的数据，满足实例内部不同用户的隔离需求
• 增加重要数据的副本数，提高业务可用性和数据可靠性

功能概述

通过 Placement Rules in SQL 功能, 你可以创建放置策略 (placement policy)，并为不同的数据级别配置所需的放置策略，粒度从粗到细为：

使用限制

• 为了降低运维难度，建议将一个集群的 placement policy 数量限制在 10 个以内。
• 建议将绑定了 placement policy 的表和分区数的总数限制在 10000 以内。为过多的表和分区绑定 policy，会增加 PD 上规则计算的负担，从而影响服务性能。
• 建议按照本文中提到的示例场景使用 Placement Rules in SQL 功能，不建议使用复杂的放置策略。

前提条件

放置策略依赖于 TiKV 节点标签 (label) 的配置。例如，放置选项 PRIMARY_REGION 依赖 TiKV 中的 region 标签。

创建放置策略时，TiDB 不会检查标签是否存在，而是在绑定放置策略的时候进行检查。因此，在绑定放置策略前，请确保各个 TiKV 节点已配置正确的标签。配置方法为：

tikv-server --labels region=<region>,zone=<zone>,host=<host>

详细配置方法可参考以下示例:

如需查看当前 TiKV 集群中所有可用的标签，可以使用 SHOW PLACEMENT LABELS 语句：

SHOW PLACEMENT LABELS;
+--------+----------------+
| Key    | Values         |
+--------+----------------+
| disk   | ["ssd"]        |
| region | ["us-east-1"]  |
| zone   | ["us-east-1a"] |
+--------+----------------+
3 rows in set (0.00 sec)

使用方法

本节介绍如何通过 SQL 语句创建、绑定、查看、修改、删除放置策略。

创建并绑定放置策略

1. 使用 CREATE PLACEMENT POLICY 语句创建放置策略：

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

   在该语句中：

   • PRIMARY_REGION="us-east-1" 选项代表 Raft leader 被放置在 region 标签为 us-east-1 的节点上。
   • REGIONS="us-east-1,us-west-1" 选项代表 Raft followers 被放置在 region 标签为 us-east-1 和 region 标签为 us-west-1 的节点上。

   更多可配置的放置选项和对应的含义，请参考放置选项。

2. 使用 CREATE TABLE 或者 ALTER TABLE 将放置策略绑定至表或分区表，这样就在表或分区上指定了放置策略：

   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 指定放置策略时，无需任何额外的权限。

查看放置策略

• 要查看某条已创建的放置策略，可以使用 SHOW CREATE PLACEMENT POLICY 语句：

  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)
  

• 要查看某张表绑定的放置策略，可以使用 SHOW CREATE TABLE 语句：

  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)
  

• 要查看集群中所有放置策略的定义，可以查询 INFORMATION_SCHEMA.PLACEMENT_POLICIES 系统表：

  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
  

• 要查看集群中所有绑定了放置策略的表，可以查询 information_schema.tables 系统表的 tidb_placement_policy_name 列：

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

• 要查看集群中所有绑定了放置策略的分区，可以查询 information_schema.partitions 系统表的 tidb_placement_policy_name 列：

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

• 所有绑定放置策略的对象都是异步调度的。要查看放置策略的调度进度，可以使用 SHOW PLACEMENT 语句。

  SHOW PLACEMENT;
  

修改放置策略

要修改放置策略，可以使用 ALTER PLACEMENT POLICY 语句。该修改将应用于所有绑定了此放置策略的对象。

ALTER PLACEMENT POLICY myplacementpolicy FOLLOWERS=4;

在该语句中，FOLLOWERS=4 选项代表数据有 5 个副本，包括 4 个 follower 和 1 个 leader。更多可配置的放置选项和对应的含义，请参考放置选项。

删除放置策略

要删除没有绑定任何表或分区的放置策略，可以使用 DROP PLACEMENT POLICY 语句：

DROP PLACEMENT POLICY myplacementpolicy;

放置选项参考

在创建和修改放置策略时，你可以按需配置放置选项。

常规放置选项

常规放置选项可以满足数据放置的基本需求。

高级放置选项

高级配置选项可以更灵活地放置数据，满足复杂的场景需求，但其配置方法相对常规配置选项更复杂一些，需要你对集群拓扑和 TiDB 数据分片有深入的了解。

CONSTRAINTS 格式

CONSTRAINTS、FOLLOWER_CONSTRAINTS、LEARNER_CONSTRAINTS 放置选项支持以下两种配置格式:

基础示例

为集群指定全局的副本数

集群初始化后，副本数默认值为 3。集群如需更多的副本数，可使用配置策略调大该值，应用到集群级别，可以使用 ALTER RANGE。示例如下：

CREATE PLACEMENT POLICY five_replicas FOLLOWERS=4;
ALTER RANGE global PLACEMENT POLICY five_replicas;

注意，TiDB 默认 leader 个数是 1。因此，5 个副本为 4 个 follower 和 1 个 leader。

为数据库指定默认的放置策略

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。如果数据库中的表或分区没有单独指定其他放置策略，就会使用数据库上指定的放置策略。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，且未指定放置策略。

ALTER DATABASE test PLACEMENT POLICY=p2;  -- 更改数据库默认的放置策略为 p2，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策略，默认的 p2 策略在 t3 上不生效。

ALTER DATABASE test PLACEMENT POLICY=p3;  -- 再次更改数据库默认的放置策略，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 在 t4 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。改变表的默认放置策略，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，表才会从数据库继承放置策略，且之后再改变数据库的默认放置策略也不影响已经继承的表。

为表指定放置策略

你可以为某个表指定默认的放置策略。示例如下：

CREATE PLACEMENT POLICY five_replicas FOLLOWERS=4;

CREATE TABLE t (a INT) PLACEMENT POLICY=five_replicas;  -- 创建表 t。绑定放置策略为 five_replicas。

ALTER TABLE t PLACEMENT POLICY=default; -- 删除表 t 已绑定的放置策略 five_replicas，重置为默认的放置策略。

为分区表指定放置策略

你还可以给表分区指定放置策略。示例如下：

CREATE PLACEMENT POLICY storageforhisotrydata CONSTRAINTS="[+node=history]";
CREATE PLACEMENT POLICY storagefornewdata CONSTRAINTS="[+node=new]";
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=storageforhisotrydata,
  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=storagefornewdata
);

如果没有为表中的某个分区指定任何放置策略，该分区将尝试继承表上可能存在的策略。在上面示例中：

• p0 分区将会应用 storageforhisotrydata 策略
• p4 分区将会应用 storagefornewdata 策略
• p1、p2、p3 分区将会应用表 t1 的放置策略 companystandardpolicy
• 如果 t1 没有绑定任何策略，p1、p2、p3 会继承数据库或全局的默认策略

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 p1 PLACEMENT POLICY=storageforhisotrydata;

高可用场景示例

假设集群的拓扑结构如下，集群的 TiKV 节点分布在 3 个 region（区域），每个 region 有 3 个可用的 zone （可用区）：

SELECT store_id,address,label from INFORMATION_SCHEMA.TIKV_STORE_STATUS;
+----------+-----------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| store_id | address         | label                                                                                                                    |
+----------+-----------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
|        1 | 127.0.0.1:20163 | [{"key": "region", "value": "us-east-1"}, {"key": "zone", "value": "us-east-1a"}, {"key": "host", "value": "host1"}]     |
|        2 | 127.0.0.1:20162 | [{"key": "region", "value": "us-east-1"}, {"key": "zone", "value": "us-east-1b"}, {"key": "host", "value": "host2"}]     |
|        3 | 127.0.0.1:20164 | [{"key": "region", "value": "us-east-1"}, {"key": "zone", "value": "us-east-1c"}, {"key": "host", "value": "host3"}]     |
|        4 | 127.0.0.1:20160 | [{"key": "region", "value": "us-east-2"}, {"key": "zone", "value": "us-east-2a"}, {"key": "host", "value": "host4"}]     |
|        5 | 127.0.0.1:20161 | [{"key": "region", "value": "us-east-2"}, {"key": "zone", "value": "us-east-2b"}, {"key": "host", "value": "host5"}]     |
|        6 | 127.0.0.1:20165 | [{"key": "region", "value": "us-east-2"}, {"key": "zone", "value": "us-east-2c"}, {"key": "host", "value": "host6"}]     |
|        7 | 127.0.0.1:20166 | [{"key": "region", "value": "us-west-1"}, {"key": "zone", "value": "us-west-1a"}, {"key": "host", "value": "host7"}]     |
|        8 | 127.0.0.1:20167 | [{"key": "region", "value": "us-west-1"}, {"key": "zone", "value": "us-west-1b"}, {"key": "host", "value": "host8"}]     |
|        9 | 127.0.0.1:20168 | [{"key": "region", "value": "us-west-1"}, {"key": "zone", "value": "us-west-1c"}, {"key": "host", "value": "host9"}]     |
+----------+-----------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+

指定生存偏好

如果你不特别在意数据的具体分布，只希望能满足容灾生存要求，可以使用 SURVIVAL_PREFERENCES 选项设置数据的生存能力偏好。

在上面的例子中，TiDB 集群分布在 3 个 region，且每个区域有 3 个 zone。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="[region, zone, host]";
CREATE PLACEMENT POLICY singleaz CONSTRAINTS="[+region=us-east-1]" SURVIVAL_PREFERENCES="[zone]";

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 region 里，优先满足跨 region 级别的生存目标，再满足跨 zone 级别的生存目标，最后再满足跨 host 级别的生存目标。
• 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 us-east-1 这个 region 里，再满足跨 zone 级别的数据隔离的生存目标。

指定集群多数据中心 5 副本 2:2:1 分布

如需特定的数据分布（如 5 副本 2:2:1 分布），可以配置字典格式的 CONSTRAINTS 为不同的约束指定不同数量的副本：

CREATE PLACEMENT POLICY `deploy221` CONSTRAINTS='{"+region=us-east-1":2, "+region=us-east-2": 2, "+region=us-west-1": 1}';

ALTER RANGE global PLACEMENT POLICY = "deploy221";

SHOW PLACEMENT;
+-------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+------------------+
| Target            | Placement                                                                                   | Scheduling_State |
+-------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+------------------+
| POLICY deploy221  | CONSTRAINTS="{\"+region=us-east-1\":2, \"+region=us-east-2\": 2, \"+region=us-west-1\": 1}" | NULL             |
| RANGE TiDB_GLOBAL | CONSTRAINTS="{\"+region=us-east-1\":2, \"+region=us-east-2\": 2, \"+region=us-west-1\": 1}" | SCHEDULED        |
+-------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+------------------+

通过为集群全局设置 deploy221 放置策略后，TiDB 会根据该策略来分布数据：us-east-1 区域放置两个副本，us-east-2 区域放置两个副本，us-west-1 区域放置一个副本。

指定 Leader/Follower 分布

你可以通过 Constraints 或 PRIMARY_REGION 指定特殊的 Leader/Follower 的分布。

使用 Constraints 指定

如果你对 Raft Leader 的分布节点有要求，可以使用如下语句指定：

CREATE PLACEMENT POLICY deploy221_primary_east1 LEADER_CONSTRAINTS="[+region=us-east-1]" FOLLOWER_CONSTRAINTS='{"+region=us-east-1": 1, "+region=us-east-2": 2, "+region=us-west-1: 1}';

该放置策略创建好并绑定到所需的数据后，这些数据的 Raft Leader 副本将会放置在 LEADER_CONSTRAINTS 选项指定的 us-east-1 区域中，其他副本将会放置在FOLLOWER_CONSTRAINTS 选项指定的区域。需要注意的是，如果集群发生故障，比如 Leader 所在区域 us-east-1 的节点宕机，这时候即使其他区域设置的都是 FOLLOWER_CONSTRAINTS, 也会从中选举出一个新的 Leader，也就是说保证服务可用的优先级是最高的。

在 us-east-1 区域故障发生时，如果希望新的 Leader 不要放置在 us-west-1，可以配置特殊的 evict-leader 属性，驱逐上面新的 Leader:

CREATE PLACEMENT POLICY deploy221_primary_east1 LEADER_CONSTRAINTS="[+region=us-east-1]" FOLLOWER_CONSTRAINTS='{"+region=us-east-1": 1, "+region=us-east-2": 2, "+region=us-west-1,#evict-leader": 1}';

使用 PRIMARY_REGION 指定

如果你的集群拓扑配置了 region label，你还可以使用 PRIMARY_REGION 和 REGIONS 选项来指定 follower 的放置策略：

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;

• PRIMARY_REGION 为 Leader 分布的区域，只能指定一个。
• SCHEDULE 选项指定 TiDB 如何平衡 follower 的分布。
  • 该选项默认的 EVEN 调度规则确保 follower 在所有区域内分布平衡。
  • 如需保证在 PRIMARY_REGION（即 us-east-1）内放置足够多的 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。

数据隔离场景示例

以下示例在创建放置策略时，设置了一个约束，要求数据必须放置在配置了指定的 app 标签的 TiKV 节点：

CREATE PLACEMENT POLICY app_order CONSTRAINTS="[+app=order]";
CREATE PLACEMENT POLICY app_list CONSTRAINTS="[+app=list_collection]";
CREATE TABLE order (id INT, name VARCHAR(50), purchased DATE)
PLACEMENT POLICY=app_order
CREATE TABLE list (id INT, name VARCHAR(50), purchased DATE)
PLACEMENT POLICY=app_list

在该示例中，约束是通过列表格式 ([+app=order]) 指定的。你也可以使用字典格式指定，例如 ({+app=order: 3})。

执行示例中的语句后，TiDB 会将 app_order 的数据放置在配置了 app 标签为 order 的 TiKV 节点上，将 app_list 的数据放置在配置了 app 标签为 list_collection 的 TiKV 节点上，从而在存储上达到了物理隔离的效果。

兼容性说明

功能兼容性

• 临时表不支持放置策略。
• 放置策略仅保证静态数据被放置在正确的 TiKV 节点上。该策略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。
• 设置数据的 TiFlash 副本需要通过构建 TiFlash 副本的方式创建，不能使用该特性。
• 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。

工具兼容性