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TiDB Operator配置TiDB集群故障自动转移

作者：lqbyz

TiDB Operator基于statefulset管理pod 的部署和扩缩容,但statefulset在某些Pod或者节点发生故障时不会自动创建新Pod来替换旧Pod。为此，TiDB Operator支持通过自动扩容Pod实现故障自动转移功能。

实现原理​

TiDB 集群包括 PD、TiKV、TiDB、TiFlash、TiCDC 和 Pump 六个组件。目前 TiCDC 和 Pump 并不支持故障自动转移，PD、TiKV、TiDB 和 TiFlash 的故障转移策略会有所不同。

PD故障转移​

TiDB Operator 通过 pd/health PD API 获取 PD members 健康状况，并记录到 TidbCluster CR 的 .status.pd.members 字段中。

以一个有 3 个 Pod 的 PD 集群为例，如果其中一个 Pod 不健康超过 5 分钟（pdFailoverPeriod 可配置），TiDB Operator 将自动进行以下操作：

  1. TiDB Operator 将此 Pod 信息记录到 TidbCluster CR 的 .status.pd.failureMembers 字段中。通过describe进行查询，如下图一
  2. TiDB Operator 将此 Pod 下线：TiDB Operator 调用 PD API 将此 Pod 从 member 列表中删除，然后删掉 Pod 及其 PVC，如下图二。
  3. StatefulSet controller 会重新创建此 Pod 并以新的 member 身份加入集群,如图三。
  4. 在计算 PD StatefulSet 的 Replicas 时，TiDB Operator 会将已经被删除过的 .status.pd.failureMembers 考虑在内，因此会扩容一个新的 Pod。此时将有 4 个 Pod 同时存在，如图四。
  5. 当原来集群中所有不健康的 Pod 都恢复正常时，TiDB Operator 会将新扩容的 Pod 自动缩容掉，恢复成原来的 Pod 数量，图五。

注意

  • TiDB Operator 会为每个 PD 集群最多扩容 spec.pd.maxFailoverCount (默认 3) 个 Pod，超过这个阈值后不会再进行故障转移。
  • 如果 PD 集群多数 member 已经不健康，导致 PD 集群不可用，TiDB Operator 不会为这个 PD 集群进行故障自动转移。

图一

图二

图三

图四

图五

TiDB故障转移​

TiDB Operator 通过访问每个 TiDB Pod 的 /status 接口确认 Pod 健康状况，并记录到 TidbCluster CR 的 .status.tidb.members 字段中。

用一个有 2 个 Pod 的 TiDB 集群为例，如果一个 Pod 不健康超过 5 分钟（tidbFailoverPeriod 可配置），TiDB Operator 将自动进行以下操作：

  1. TiDB Operator 将此 Pod 信息记录到 TidbCluster CR 的 .status.tidb.failureMembers 字段中。
  2. 在计算 TiDB StatefulSet 的 Replicas 时，TiDB Operator 会将 .status.tidb.failureMembers 考虑在内，因此会扩容一个新的 Pod。此时会有 3 个 Pod 同时存在。
  3. 当原来集群中不健康的 Pod 恢复正常时，TiDB Operator 会将新扩容的 Pod 缩容掉，恢复成原来的 2个 Pod。

注意

TiDB Operator 会为每个 TiDB 集群最多扩容 spec.tidb.maxFailoverCount (默认 3) 个 Pod，超过这个阈值后不会再进行故障转移。

TiKV故障转移​

TiDB Operator 通过访问 PD API 获取 TiKV store 健康状况，并记录到 TidbCluster CR 的 .status.tikv.stores 字段中。

以一个有 3 个 Pod 的 TiKV 集群为例，当一个 TiKV Pod 无法正常工作时，该 Pod 对应的 Store 状态会变为 Disconnected。默认 30 分钟（可以通过 pd.config 中 [schedule] 部分的 max-store-down-time = "30m" 来修改）后会变成 Down 状态，然后 TiDB Operator 将自动进行以下操作：

  1. 在此基础上再等待 5 分钟（可以通过 tikvFailoverPeriod 配置），如果此 TiKV Pod 仍未恢复，TiDB Operator 会将此 Pod 信息记录到 TidbCluster CR 的 .status.tikv.failureStores 字段中。
  2. 在计算 TiKV StatefulSet 的 Replicas 时，TiDB Operator 会将 .status.tikv.failureStores 考虑在内，因此会扩容一个新的 Pod。此时会有 4 个 Pod 同时存在。

当原来集群中不健康的 Pod 恢复正常时，考虑到缩容 Pod 需要迁移数据，可能会对集群性能有一定影响，TiDB Operator 并不会将新扩容的 Pod 缩容掉，而是继续保持 4 个 Pod。

注意

TiDB Operator 会为每个 TiKV 集群最多扩容 spec.tikv.maxFailoverCount (默认 3) 个 Pod，超过这个阈值后不会再进行故障转移。

TiFlash故障转移​

TiDB Operator 通过访问 PD API 获取 TiFlash store 健康状况，并记录到 TidbCluster CR 的 .status.tiflash.stores 字段中。

以一个有 3 个 Pod 的 TiFlash 集群为例，当一个 TiFlash Pod 无法正常工作时，该 Pod 对应的 Store 状态会变为 Disconnected。默认 30 分钟（可以通过 pd.config 中 [schedule] 部分的 max-store-down-time = "30m" 来修改）后会变成 Down 状态，然后 TiDB Operator 将自动进行以下操作：

  1. 在此基础上再等待 5 分钟（tiflashFailoverPeriod 可配置），如果此 TiFlash Pod 仍未恢复，TiDB Operator 会将此 Pod 信息记录到 TidbCluster CR 的 .status.tiflash.failureStores 字段中。
  2. 在计算 TiFlash StatefulSet 的 Replicas 时，TiDB Operator 会将 .status.tiflash.failureStores 考虑在内，因此会扩容一个新的 Pod。此时会有 4 个 Pod 同时存在。

当原来集群中不健康的 Pod 恢复正常时，考虑到缩容 Pod 需要迁移数据，可能会对集群性能有一定影响，TiDB Operator 并不会将新扩容的 Pod 缩容掉，而是继续保持 4 个 Pod。

注意

TiDB Operator 会为每个 TiFlash 集群最多扩容 spec.tiflash.maxFailoverCount (默认 3) 个 Pod，超过这个阈值后不会再进行故障转移。

配置故障转移​

故障自动转移功能在TiDB Operator中默认开启。

TiDB Operator关于故障转移的配置​

部署TiDB Operator时，可以在charts/tidb-operator/values.yaml文件中配置，TiDB 集群中 PD、TiKV、TiDB 和 TiFlash 组件故障转移的等待超时时间。示例如下：

其中，pdFailoverPeriod、tikvFailoverPeriod、tiflashFailoverPeriod 和 tidbFailoverPeriod 代表在确认实例故障后的等待超时时间，默认均为 5 分钟。超过这个时间后，TiDB Operator 就开始做故障自动转移。

TiDB集群关于故障转移的配置​

在配置 TiDB 集群时，可以通过 spec.${component}.maxFailoverCount 指定 TiDB Operator 在各组件故障自动转移时能扩容的 Pod 数量阈值。当 PD、TiDB、TiKV、TiFlash 这些组件的 Pod 或者其所在节点发生故障时，TiDB Operator 会触发故障自动转移，通过扩容相应组件补齐 Pod 副本数。

为避免故障自动转移功能创建太多 Pod，可以为每个组件配置故障自动转移时能扩容的 Pod 数量阈值，默认为 3。如果配置为 0，代表关闭这个组件的故障自动转移功能。配置示例如下：

  pd:
    maxFailoverCount: 3
  tidb:
    maxFailoverCount: 3
  tikv:
    maxFailoverCount: 3
  tiflash:
    maxFailoverCount: 3

具体集群实例如下：

注意

对于以下情况，请显式设置 maxFailoverCount: 0：

  • 集群中没有足够的资源以供 TiDB Operator 扩容新 Pod。该情况下，扩容出的 Pod 会处于 Pending 状态。
  • 不希望开启故障自动转移功能。

关闭故障转移​

集群级别关闭故障自动转移功能​

在部署 TiDB Operator 时，请将 charts/tidb-operator/values.yaml 文件的 controllerManager.autoFailover 字段值配置为 false

controllerManager:
...
# autoFailover is whether tidb-operator should auto failover when failure occurs
autoFailover: false

组件级别关闭故障自动转移功能​

组件级别关闭故障自动转移功能，在创建 TiDB 集群时，可以将 TidbCluster CR 中对应组件的 spec.${component}.maxFailoverCount 字段值配置为 0。

sped:
  ...
   pd:
    maxFailoverCount: 0
  tidb:
    maxFailoverCount: 0
  tikv:
    maxFailoverCount: 0
  tiflash:
    maxFailoverCount: 0