Placement Rules 使用文档

Placement Rules 是 PD 在 4.0 版本引入的试验特性，它是一套副本规则系统，用于指导 PD 针对不同类型的数据生成对应的调度。通过组合不同的调度规则，用户可以精细地控制任何一段连续数据的副本数量、存放位置、主机类型、是否参与 Raft 投票、是否可以担任 Raft leader 等属性。

整个规则系统的配置由多条规则即 Rule 组成。每条 Rule 可以指定不同的副本数量、Raft 角色、放置位置等属性，以及这条规则生效的 key range。PD 在进行调度时，会先根据 Region 的 key range 在规则系统中查到该 Region 对应的规则，然后再生成对应的调度，来使得 Region 副本的分布情况符合 Rule。

多条规则的 key range 可以有重叠部分的，即一个 Region 能匹配到多条规则。这种情况下 PD 根据 Rule 的属性来决定规则是相互覆盖还是同时生效。如果有多条规则同时生效，PD 会按照规则的堆叠次序依次去生成调度进行规则匹配。

此外，为了满足不同来源的规则相互隔离的需求，支持更灵活的方式来组织规则，还引入了分组（Group）的概念。通常情况下，用户可根据规则的不同来源把规则放置在不同的 Group。

Placement Rules 示意图如下所示：

以下是每条规则中各个字段的具体含义：

LabelConstraint 与 Kubernetes 中的功能类似，支持通过 in、notIn、exists 和 notExists 四种原语来筛选 label。这四种原语的意义如下：

in：给定 key 的 label value 包含在给定列表中。
notIn：给定 key 的 label value 不包含在给定列表中。
exists：包含给定的 label key。
notExists：不包含给定的 label key。

LocationLabels 的意义和作用与 PD v4.0 之前的版本相同。比如配置 [zone,rack,host] 定义了三层的拓扑结构：集群分为多个 zone（可用区），每个 zone 下有多个 rack（机架），每个 rack 下有多个 host（主机）。PD 在调度时首先会尝试将 Region 的 Peer 放置在不同的 zone，假如无法满足（比如配置 3 副本但总共只有 2 个 zone）则保证放置在不同的 rack；假如 rack 的数量也不足以保证隔离，那么再尝试 host 级别的隔离，以此类推。

IsolationLevel 的意义和作用详细请参考。例如已配置 LocationLabels 为 [zone,rack,host] 的前提下，设置 IsolationLevel 为 zone，则 PD 在调度时会保证每个 Region 的所有 Peer 均被放置在不同的 zone。假如无法满足 IsolationLevel 的最小强制隔离级别限制（比如配置 3 副本但总共只有 2 个 zone），PD 也不会尝试补足，以满足该限制。IsolationLevel 默认值为空字符串，即禁用状态。

规则分组字段

以下是规则分组字段的含义：

字段名	类型及约束	说明
`ID`	`string`	分组 ID，用于标识规则来源
`Index`	`int`	不同分组的堆叠次序
`Override`	`true`/`false`	是否覆盖 index 更小的分组

如果不单独设置规则分组，默认 Override=false，对应的行为是不同分组之间相互不影响，不同分组内的规则是同时生效的。

本节的操作步骤以使用 pd-ctl 工具为例，涉及到的命令也支持通过 HTTP API 进行调用。

开启 Placement Rules 特性

默认情况下，Placement Rules 特性是关闭的。要开启这个特性，可以集群初始化以前设置 PD 配置文件：

这样，PD 在初始化成功后会开启这个特性，并根据 max-replicas 及 location-labels 配置生成对应的规则：

{
  "group_id": "pd",
  "id": "default",
  "start_key": "",
  "end_key": "",
  "role": "voter",
  "count": 3,
  "location_labels": ["zone", "rack", "host"],
  "isolation_level": ""
}

如果是已经初始化过的集群，也可以通过 pd-ctl 进行在线开启：

pd-ctl config placement-rules enable

关闭 Placement Rules 特性

使用 pd-ctl 可以关闭 Placement Rules 特性，切换为之前的调度策略。

pd-ctl config placement-rules disable

pd-ctl 支持使用多种方式查看系统中的 Rule，输出是 json 格式的 Rule 或 Rule 列表：

查看所有规则列表
```
  pd-ctl config placement-rules show
```

查看 PD Group 的所有规则列表

  pd-ctl config placement-rules show --group=pd

查看对应 Group 和 ID 的某条规则

  pd-ctl config placement-rules show --group=pd --id=default

查看 Region 所匹配的规则列表
```
  pd-ctl config placement-rules show --region=2
```
上面的例子中 2 为 Region ID。

新增和编辑规则是类似的，需要把对应的规则写进文件，然后使用 save 命令保存至 PD：

cat > rules.json <<EOF
[
    {
        "id": "rule1",
        "role": "voter",
        "count": 3,
        "location_labels": ["zone", "rack", "host"]
    },
    {
        "group_id": "pd",
        "id": "rule2",
        "role": "voter",
        "count": 2,
        "location_labels": ["zone", "rack", "host"]
    }
]
EOF
pd-ctl config placement save --in=rules.json

以上操作会将 rule1、rule2 两条规则写入 PD，如果系统中已经存在 GroupID+ID 相同的规则，则会覆盖该规则。

如果需要删除某条规则，只需要将规则的 count 置为 0 即可，对应 GroupID+ID 相同的规则会被删除。以下命令将删除 pd/rule2 这条规则：

使用 pd-ctl 设置规则分组

查看指定 ID 的规则分组

  pd-ctl config placement-rules rule-group show pd

  pd-ctl config placement-rules rule-group set pd 100 true

删除规则分组配置（如组内还有规则，则使用默认分组配置）
```
  pd-ctl config placement-rules rule-group delete pd
```

使用 pd-ctl 批量更新分组及组内规则

使用 rule-bundle 子命令，可以方便地同时查看和修改规则分组及组内的所有规则。

该子命令中 get {group_id} 用来查询一个分组，输出结果为嵌套形式的规则分组和组内规则：

pd-ctl config placement-rules rule-bundle get pd

输出示例：

{
  "group_id": "pd",
  "group_index": 0,
  "group_override": false,
  "rules": [
    {
      "group_id": "pd",
      "id": "default",
      "start_key": "",
      "end_key": "",
      "role": "voter",
      "count": 3
    }
  ]
}

rule-bundle get 子命令中可以添加 -out 参数来将输出写入文件，方便后续修改保存。

pd-ctl config placement-rules rule-bundle get pd -out="group.json"

修改完成后，使用 rule-bundle set 子命令将文件中的配置保存至 PD 服务器。与前面介绍的 save 不同，此命令会替换服务器端该分组内的所有规则。

pd-ctl config placement-rules rule-bundle set pd -in="group.json"

使用 pd-ctl 查看和修改所有配置

用户还可以使用 pd-ctl 查看和修改所有配置，即把全部配置保存至文件，修改后再覆盖保存。该操作同样使用 rule-bundle 子命令。

下面的命令将所有配置保存至 rules.json 文件：

编辑完文件后，使用下面的命令将配置保存至 PD 服务器：

pd-ctl config placement-rules rule-bundle save -in="rules.json"

若需要针对元数据或某个特定的表进行特殊配置，可以通过的 keyrange 命令来查询相关的 key。注意要添加 --encode 返回 PD 中的表示形式。

tidb-ctl keyrange --database test --table ttt --encode

global ranges:
  meta: (6d00000000000000f8, 6e00000000000000f8)
  table: (7400000000000000f8, 7500000000000000f8)
table ttt ranges: (NOTE: key range might be changed after DDL)
  table: (7480000000000000ff2d00000000000000f8, 7480000000000000ff2e00000000000000f8)
  table indexes: (7480000000000000ff2d5f690000000000fa, 7480000000000000ff2d5f720000000000fa)
    index c2: (7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000010000000000fa, 7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000020000000000fa)
    index c3: (7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000020000000000fa, 7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000030000000000fa)
    index c4: (7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000030000000000fa, 7480000000000000ff2d5f698000000000ff0000040000000000fa)
  table rows: (7480000000000000ff2d5f720000000000fa, 7480000000000000ff2e00000000000000f8)

本部分介绍 Placement Rules 的使用场景示例。

场景一：普通的表使用 3 副本，元数据使用 5 副本提升集群容灾能力

只需要增加一条规则，将 key range 限定在 meta 数据的范围，并把 count 值设为 5。添加规则示例如下：

{
  "group_id": "pd",
  "id": "meta",
  "index": 1,
  "override": true,
  "start_key": "6d00000000000000f8",
  "end_key": "6e00000000000000f8",
  "role": "voter",
  "count": "5",
  "location_labels": ["zone", "rack", "host"]
}

场景二：5 副本按 2-2-1 的比例放置在 3 个数据中心，且第 3 个中心不产生 Leader

创建三条规则，分别设置副本数为 2、2、1，并且在每个规则内通过 label_constraints 将副本限定在对应的数据中心内。另外，不需要 leader 的数据中心将 role 改为。

[
    {
        "group_id": "pd",
        "id": "zone1",
        "start_key": "",
        "end_key": "",
        "role": "voter",
        "count": 2,
        "label_constraints": [
            {"key": "zone", "op": "in", "values": ["zone1"]}
        ],
        "location_labels": ["rack", "host"]
    {
        "group_id": "pd",
        "id": "zone2",
        "start_key": "",
        "end_key": "",
        "role": "voter",
        "count": 2,
        "label_constraints": [
            {"key": "zone", "op": "in", "values": ["zone2"]}
        ],
        "location_labels": ["rack", "host"]
    },
    {
        "group_id": "pd",
        "id": "zone3",
        "start_key": "",
        "end_key": "",
        "role": "follower",
        "count": 1,
        "label_constraints": [
            {"key": "zone", "op": "in", "values": ["zone3"]}
        ],
        "location_labels": ["rack", "host"]
    }
]

场景三：为某张表添加 2 个 TiFlash Learner 副本

为表的 row key 单独添加一条规则，限定数量为 2，并且通过 label_constraints 保证副本产生在 engine=tiflash 的节点。注意这里使用了单独的 group_id，保证这条规则不会与系统中其他来源的规则互相覆盖或产生冲突。

{
  "group_id": "tiflash",
  "id": "learner-replica-table-ttt",
  "start_key": "7480000000000000ff2d5f720000000000fa",
  "end_key": "7480000000000000ff2e00000000000000f8",
  "role": "learner",
  "count": 2,
  "label_constraints": [
    {"key": "engine", "op": "in", "values": ["tiflash"]}
  ],
  "location_labels": ["host"]
}

这个例子展示了比较复杂的 label_constraints 配置，下面的例子限定了副本放置在 bj1 或 bj2 机房，且磁盘类型不能为 hdd。

{
  "group_id": "follower-read",
  "id": "follower-read-table-ttt",
  "start_key": "7480000000000000ff2d00000000000000f8",
  "end_key": "7480000000000000ff2e00000000000000f8",
  "role": "follower",
  "count": 2,
  "label_constraints": [
    {"key": "zone", "op": "in", "values": ["bj1", "bj2"]},
    {"key": "disk", "op": "notIn", "values": ["hdd"]}
  ],
  "location_labels": ["host"]
}

场景五：将某张表迁移至 TiFlash 集群

与场景三不同，这个场景不是要在原有配置的基础上增加新副本，而是要强制覆盖一段数据的其它配置，因此需要通过配置规则分组来指定一个足够大的 index 以及设置 override 来覆盖原有规则。

{
  "group_id": "tiflash-override",
  "id": "learner-replica-table-ttt",
  "start_key": "7480000000000000ff2d5f720000000000fa",
  "end_key": "7480000000000000ff2e00000000000000f8",
  "role": "voter",
  "count": 3,
  "label_constraints": [
    {"key": "engine", "op": "in", "values": ["tiflash"]}
  ],
}

规则分组：