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TiDB 快速入门指南

关于 TiDB

TiDB 是开源分布式 SQL 数据库，结合了传统的 RDBMS 和 NoSQL 的最佳特性。TiDB 兼容 MySQL，支持无限的水平扩展，具备强一致性和高可用性。TiDB 的目标是为在线事务和分析提供一站式的解决方案。

关于本指南

本指南为您介绍如何使用 TiDB-Ansible 快速部署一个 TiDB 集群，并了解 TiDB 的基本操作和管理。

TiDB 集群部署

本节具体介绍如何部署一个 TiDB 集群。一个 TiDB 集群由不同的模块组成，包括：TiDB 服务器、TiKV 服务器、Placement Driver (PD) 服务器。

架构图如下所示：

准备环境

开始部署前，需准备如下环境：

符合下列要求的一台中控机
- Python 2.6 或 Python 2.7
- Python Jinja2 2.7.2 和 MarkupSafe 0.11 安装包。可使用以下命令进行安装：
```
pip install Jinja2==2.7.2 MarkupSafe==0.11
```
- 可通过 SSH 登录目标节点，支持密码登录和 SSH authorized_key 登录。
符合下列要求的目标节点若干
- 机器 4 台以上。TiKV 至少 3 个实例，而且不要将 TiKV 与 TiDB 或 PD 模块部署在同一台机器上。详见部署建议。
- 操作系统：
  - CentOS 7.0 及以上版本
  - X86_64 架构 (AMD64)
  - 内核版本 3.10 及以上
  - Ext4 文件系统
- 机器之间互通网络。部署时关闭防火墙和 iptables，部署完成后再开启。
- 所有机器的时间和时区设置一致，有 NTP 服务可以同步正确时间。
- 一个可从中控机登录的远程用户帐号，以通过 SSH 连接托管节点。普通用户帐号需要有 sudo 权限。
- Python 2.6 或 Python 2.7

注：中控机可以是目标节点中的某一台，该机器需开放外网访问，用于下载 binary。

在中控机上安装 Ansible

在 CentOS 7.3 平台上安装 Ansible 2.3 及以上版本：

yum install epel-release
yum update
yum install ansible

可使用 ansible --version 命令查看版本信息。

更多详细信息，参见 Ansible 文档。

下载 TiDB-Ansible 至中控机

从 GitHub TiDB-Ansible 项目上下载最新 master 版本或点击下载。

将下载下来的文件解压缩，默认的文件夹名称为 tidb-ansible-master。该文件夹包含用 TiDB-Ansible 来部署 TiDB 集群所需要的所有文件。

分配 TiDB 集群资源

标准的 TiDB 集群需要 6 台机器：

2 个 TiDB 实例
3 个 PD 实例，其中一个 PD 实例负责监控。
3 个 TiKV 实例

集群拓扑结构如下：

Name	Host IP	Services
node1	172.16.10.1	PD1, TiDB1
node2	172.16.10.2	PD2, TiDB2
node3	172.16.10.3	PD3, Monitor
node4	172.16.10.4	TiKV1
node5	172.16.10.5	TiKV2
node6	172.16.10.6	TiKV3

编辑 tidb-ansible-master 文件夹中的 inventory.ini 文件：

[tidb_servers]
172.16.10.1
172.16.10.2

[pd_servers]
172.16.10.1
172.16.10.2
172.16.10.3

[tikv_servers]
172.16.10.4
172.16.10.5
172.16.10.6

[monitored_servers:children]
tidb_servers
tikv_servers
pd_servers

[monitoring_servers]
172.16.10.3

[grafana_servers]
172.16.10.3

# ...

部署 TiDB 集群

使用有 sudo 权限的普通用户部署 TiDB:

编辑 inventory.ini 文件，如下所示：

## Connection
# ssh via root:
# ansible_user = root
# ansible_become = true
# ansible_become_user = tidb

# ssh via normal user
ansible_user = tidb

连网下载 TiDB、TiKV 和 PD binaries：
```
ansible-playbook local_prepare.yml
```
初始化目标机器的系统环境，修改内核参数：
```
ansible-playbook bootstrap.yml -k -K
```
- 如果连接至托管节点需要密码，需添加 -k（小写）参数。这同样适用于其他 playbooks。
- 如果 sudo 到 root 权限需要密码，需添加 -K（大写）参数。
部署 TiDB 集群：
```
ansible-playbook deploy.yml -k
```

启动 TiDB 集群

启动 TiDB 集群：

ansible-playbook start.yml -k

使用 MySQL 客户端连接至 TiDB 集群：

mysql -u root -h 172.16.10.1 -P 4000

注：TiDB 服务的默认端口是 4000。

TiDB 基本操作

本节具体介绍 TiDB 中基本的增删改查操作。

创建、查看和删除数据库

使用 CREATE DATABASE 语句创建数据库。语法如下：

CREATE DATABASE db_name [options];

例如，要创建一个名为 samp_db 的数据库，可使用以下语句：

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS samp_db;

使用 SHOW DATABASES 语句查看数据库：

SHOW DATABASES;

使用 DROP DATABASE 语句删除数据库，例如：

DROP DATABASE samp_db;

创建、查看和删除表

使用 CREATE TABLE 语句创建表。语法如下：

CREATE TABLE table_name column_name data_type constraint;

例如：

CREATE TABLE person (
    number INT(11),
    name VARCHAR(255),
    birthday DATE
    );

如果表已存在，添加 IF NOT EXISTS 可防止发生错误：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS person (
      number INT(11),
      name VARCHAR(255),
      birthday DATE
);

使用 SHOW CREATE 语句查看建表语句。例如：

SHOW CREATE table person;

使用 SHOW FULL COLUMNS 语句查看表的列。例如：

SHOW FULL COLUMNS FROM person;

使用 DROP TABLE 语句删除表。例如：

DROP TABLE person;

或者

DROP TABLE IF EXISTS person;

使用 SHOW TABLES 语句查看数据库中的所有表。例如：

SHOW TABLES FROM samp_db;

创建、查看和删除索引

对于值不唯一的列，可使用 CREATE INDEX 或 ALTER TABLE 语句。例如：

CREATE INDEX person_num ON person (number);`

或者

ALTER TABLE person ADD INDEX person_num (number)；

对于值唯一的列，可以创建唯一索引。例如：

CREATE UNIQUE INDEX person_num ON person (number);

或者

ALTER TABLE person ADD UNIQUE person_num  on (number);

使用 SHOW INDEX 语句查看表内所有索引：

SHOW INDEX from person;

使用 ALTER TABLE 或 DROP INDEX 语句来删除索引。与 CREATE INDEX 语句类似，DROP INDEX 也可以嵌入 ALTER TABLE 语句。例如：

DROP INDEX person_num ON person;
ALTER TABLE person DROP INDEX person_num;

增删改查数据

使用 INSERT 语句向表内插入数据。例如：

INSERT INTO person VALUES("1","tom","20170912");

使用 SELECT 语句检索表内数据。例如：

SELECT * FROM person;
+--------+------+------------+
| number | name | birthday   |
+--------+------+------------+
|      1 | tom  | 2017-09-12 |
+--------+------+------------+

使用 UPDATE 语句修改表内数据。例如：

UPDATE person SET birthday='20171010' WHERE name='tom';

SELECT * FROM person;
+--------+------+------------+
| number | name | birthday   |
+--------+------+------------+
|      1 | tom  | 2017-10-10 |
+--------+------+------------+

使用 DELETE 语句删除表内数据：

DELETE FROM person WHERE number=1;
SELECT * FROM person;
Empty set (0.00 sec)

创建、授权和删除用户

使用 CREATE USER 语句创建一个用户 tiuser，密码为 123456：

CREATE USER 'tiuser'@'localhost' IDENTIFIED BY '123456';

授权用户 tiuser 可检索数据库 samp_db 内的表：

GRANT SELECT ON samp_db .* TO 'tiuser'@'localhost';

查询用户 tiuser 的权限：

SHOW GRANTS for tiuser@localhost;

删除用户 tiuser：

DROP USER 'tiuser'@'localhost';

TiDB 集群监控

打开浏览器，访问以下监控平台：

地址：http://172.16.10.3:3000，默认帐户和密码为：admin@admin。

重要监控指标详解

PD
- Storage Capacity : TiDB 集群总可用数据库空间大小
- Current Storage Size : TiDB 集群目前已用数据库空间大小
- Store Status -- up store : TiKV 正常节点数量
- Store Status -- down store : TiKV 异常节点数量
  
  如果大于 0，证明有节点不正常
- Store Status -- offline store : 手动执行下线操作 TiKV 节点数量
- Store Status -- Tombstone store : 下线成功的 TiKV 节点数量
- Current storage usage : TiKV 集群存储空间占用率
  
  超过 80% 应考虑添加 TiKV 节点
- 99% completed_cmds_duration_seconds : 99% pd-server 请求完成时间
  
  小于 5ms
- average completed_cmds_duration_seconds : pd-server 请求平均完成时间
  
  小于 50ms
- leader balance ratio : leader ratio 最大的节点与最小的节点的差
  
  均衡状况下一般小于 5%，节点重启时会比较大
- region balance ratio : region ratio 最大的节点与最小的节点的差
  
  均衡状况下一般小于 5%，新增/下线节点时会比较大
TiDB
- handle_requests_duration_seconds : 请求 PD 获取 TSO 响应时间
  
  小于 100ms
- tidb server QPS : 集群的请求量
- connection count : 从业务服务器连接到数据库的连接数
  
  和业务相关。但是如果连接数发生跳变，需要查明原因。比如突然掉为 0，可以检查网络是否中断；如果突然上涨，需要检查业务。
- statement count : 单位时间内不同类型语句执行的数目
- Query Duration 99th percentile : 99% 的 query 时间
TiKV
- 99% & 99.99% scheduler command duration : 99% & 99.99% 命令执行的时间
```
  99% 小于 50ms；99.99% 小于 100ms
```
- 95% & 99% storage async_request duration : 95% & 99% Raft 命令执行时间
  
  95% 小于 50ms；99% 小于 100ms
- server report failure message : 发送失败或者收到了错误的 message
  
  如果出现了大量的 unreachadble 的消息，表明系统网络出现了问题。如果有 store not match 这样的错误，表明收到了不属于这个集群发过来的消息
- Vote : Raft vote 的频率
  
  通常这个值只会在发生 split 的时候有变动，如果长时间出现了 vote 偏高的情况，证明系统出现了严重的问题，有一些节点无法工作了
- 95% & 99% coprocessor request duration : 95% & 99% coprocessor 执行时间
  
  和业务相关，但通常不会出现持续高位的值
- Pending task : 累积的任务数量
  
  除了 pd worker，其他任何偏高都属于异常
- stall : RocksDB Stall 时间
  
  大于 0，表明 RocksDB 忙不过来，需要注意 IO 和 CPU 了
- channel full : channel 满了，表明线程太忙无法处理
  
  如果大于 0，表明线程已经没法处理了
- 95% send_message_duration_seconds : 95% 发送消息的时间
  
  小于 50ms
- leader/region : 每个 TiKV 的 leader/region 数量

TiDB 集群扩容缩容方案

TiDB 集群可以在不影响线上服务的情况下进行扩容和缩容。

例如，如果要添加一个 TiDB 节点 (node101)，IP 地址为 172.16.10.101，可以进行如下操作：

编辑 inventory.ini 文件，添加节点信息：

[tidb_servers]
172.16.10.1
172.16.10.2
172.16.10.101

[pd_servers]
172.16.10.1
172.16.10.2
172.16.10.3

[tikv_servers]
172.16.10.4
172.16.10.5
172.16.10.6

[monitored_servers:children]
tidb_servers
tikv_servers
pd_servers

[monitoring_servers]
172.16.10.3

[grafana_servers]
172.16.10.3

现在拓扑结构如下所示：

Name	Host IP	Services
node1	172.16.10.1	PD1, TiDB1
node2	172.16.10.2	PD2, TiDB2
node3	172.16.10.3	PD3, Monitor
node101	172.16.10.101	TiDB3
node4	172.16.10.4	TiKV1
node5	172.16.10.5	TiKV2
node6	172.16.10.6	TiKV3

初始化新增节点：
```
ansible-playbook bootstrap.yml -k -K
```
部署集群：
```
ansible-playbook deploy.yml -k
```
滚动升级整个集群：
```
ansible-playbook rolling_update.yml -k
```
打开浏览器访问监控平台：http://172.16.10.3:3000，监控整个集群和新增节点的状态。

可使用同样的步骤添加 TiKV 节点。但如果要添加 PD 节点，则需手动更新一些配置文件。

如果要添加一个 PD 节点 (node102)，IP 地址为 172.16.10.102，可以进行如下操作：

编辑 inventory.ini 文件，添加节点信息：

[tidb_servers]
172.16.10.1
172.16.10.2

[pd_servers]
172.16.10.1
172.16.10.2
172.16.10.3
172.16.10.102

[tikv_servers]
172.16.10.4
172.16.10.5
172.16.10.6

[monitored_servers:children]
tidb_servers
tikv_servers
pd_servers

[monitoring_servers]
172.16.10.3

[grafana_servers]
172.16.10.3

现在拓扑结构如下所示：

Name	Host IP	Services
node1	172.16.10.1	PD1, TiDB1
node2	172.16.10.2	PD2, TiDB2
node3	172.16.10.3	PD3, Monitor
node102	172.16.10.102	PD4
node4	172.16.10.4	TiKV1
node5	172.16.10.5	TiKV2
node6	172.16.10.6	TiKV3

初始化新增节点：
```
ansible-playbook bootstrap.yml -k -K
```
部署集群：
```
ansible-playbook deploy.yml -k
```
登录新增的 PD 节点，编辑启动脚本：{deploy_dir}/scripts/run_pd.sh
1. 移除 --initial-cluster="xxxx" 配置
2. 添加 join="http://172.16.10.1:2379"。IP 地址 (172.16.10.1) 可以是集群内现有 PD IP 地址中的任意一个
3. 在新增 PD 节点中手动启动 PD 服务： {deploy_dir}/scripts/start_pd.sh
4. 使用 pd-ctl 检查新节点是否添加成功： ./pd-ctl -u "http://172.16.10.1:2379"
注: pd-ctl 命令用于查询 PD 节点的数量。
滚动升级整个集群：
```
ansible-playbook rolling_update.yml -k
```
打开浏览器访问监控平台: http://172.16.10.3:3000，监控整个集群和新增节点的状态

集群销毁

停用集群：

ansible-playbook stop.yml -k

销毁集群：

ansible-playbook unsafe_cleanup.yml -k

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