【TiDB 社区升级互助材料】TiFlash 最佳实践&上线前准备& FAQ

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本文档由 2024年 TiDB 社区互助升级导师共建

TiFlash 介绍&作用

TiFlash 是 TiDB 体系中的一个关键组件，主要用于增强 TiDB 在 HTAP（混合事务/分析处理）场景下的性能。以下是对 TiFlash 的介绍以及它对用户的价值和作用的概述：

TiFlash 简介

  1. 分析引擎：TiFlash 作为 TiDB 的分析引擎，是 HTAP 形态的核心部分，提供了对大规模数据集进行快速实时分析的能力。

  2. 列式存储：它采用列式存储结构，与 ClickHouse 高效的向量化计算引擎相结合，针对 OLAP（在线分析处理）查询进行了优化。

  3. 异步复制：TiFlash 通过 Raft Learner 协议实现数据的异步复制，确保了数据的强一致性，同时保持了与 TiKV 的隔离性。

  4. 智能选择：TiDB 可以根据查询需求，智能地选择使用 TiFlash 列存或 TiKV 行存，甚至在单个查询中混合使用以提供最佳性能。

  5. 计算加速：TiFlash 可以分担 TiDB 的计算压力，通过列存的高读取效率和下推计算，提高数据库整体性能。

用户价值和作用

  1. 性能提升：TiFlash 显著提高了对 OLAP 查询的处理速度，使得用户能够更快地得到查询结果，尤其在处理大数据量的分析时效果显著。

  2. 简化架构：用户可以在 TiDB 集群中直接使用 TiFlash，无需额外部署和维护单独的分析型数据库，简化了数据架构。

  3. 实时性：TiFlash 保证了数据的实时更新和快照隔离级别的读取，使得用户可以获取到最新的数据状态，对于需要实时数据分析的应用场景非常有价值。

  4. 易用性：TiFlash 支持表粒度的数据同步，用户可以根据需要同步特定表的数据，且 TiDB 可以智能地选择存储引擎，提高了易用性。

  5. 扩展性：TiFlash 的引入并没有改变 TiDB 的分布式和可扩展特性，用户可以根据需求灵活地扩展 TiFlash 节点。

综上所述，TiFlash 为使用 TiDB 的用户提供了一个强大的分析型存储引擎，它通过列式存储和智能计算下推，极大地提升了处理 OLAP 查询的性能，同时保持了数据的强一致性和实时性，为用户提供了一个高效、简化且易于使用的 HTAP 数据库解决方案。

更多文档：TiFlash 部署拓扑、配置 TiDB 集群、创建 TiFlash 副本、TiFlash 集群监控、TiFlash 诊断数据、水平扩容 TiFlash、在线修改 TiFlash 配置

TiFlash 上线前准备

TiFlash 是 TiDB 系统中用于增强 OLAP（在线分析处理）性能的关键组件，它通过列式存储和向量化计算来提高数据处理效率。在将 TiFlash 组件上线前，需要进行一系列的准备工作以确保其稳定运行并满足业务需求。以下是 TiFlash 上线前的一些准备步骤：

  1. 环境检查：确保你的 TiDB 集群满足 TiFlash 的资源要求，包括硬件资源、操作系统和网络配置。

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  1. 版本兼容性：确认你的 TiDB 版本与 TiFlash 版本是一致。

  2. 集群规划：根据业务需求规划 TiFlash 节点的数量和配置。TiFlash 推荐与 TiKV 节点分开部署以实现 Workload 隔离，但也可以在没有业务隔离需求的情况下与 TiKV 同节点部署。

  3. 数据同步：TiFlash 不支持直接写入数据，数据必须先写入 TiKV，然后同步到 TiFlash。因此，需要配置数据同步策略，包括确定哪些表需要同步以及同步的粒度。可通过 MySQL 客户端向 TiDB 发送 DDL 命令来为特定的表建立 TiFlash 副本。

  4. 开启列存副本

ALTER TABLE '<db_name>'.'<table_name>' SET TiFlash REPLICA <count>;

count 表示副本数，副本数一般小于等于 TiFlash 实例数；0 表示删除。

  1. 查看同步进度
SELECT * FROM information_schema.TiFlash_replica WHERE TABLE_SCHEMA = '<db_name>' and TABLE_NAME = '<table_name>';

  1. 集群部署：如果全新部署包含 TiFlash 节点的集群，可以参考官方文档中的部署指南。若在现有集群中新增 TiFlash 节点，也需遵循相应的添加步骤。

  2. 配置参数：根据工作负载和性能测试结果，调整 TiFlash 的配置参数，如并发数、内存限制等，以优化性能。

  3. 监控与日志：配置监控系统以跟踪 TiFlash 的性能和状态，并确保日志系统能够捕获关键信息，便于后续的问题排查和性能调优。

  4. 测试验证：在正式环境之外，进行充分的测试，包括性能测试、故障恢复测试和业务逻辑测试，确保 TiFlash 能够满足业务需求并且稳定运行。

  5. 文档与培训：准备相关的技术文档，并对运维人员进行必要的培训，确保他们了解 TiFlash 的工作原理和运维操作。

  6. 备份与恢复：制定备份和恢复策略，确保在出现故障时可以快速恢复服务。在 TiDB 集群进行备份时，会自动备份 TiFlash 副本相关的元数据。

  7. 安全设置：确保 TiFlash 节点的安全性，包括网络隔离、认证授权和数据加密等。

  8. 性能调优：根据测试结果和业务场景，对 TiFlash 进行性能调优，包括调整 MPP 架构中的相关参数。

  9. 支持分区表动态裁剪

  10. 测试是否需要打开 tidb_opt_agg_push_down 将聚合函数下推到 Join，Projection 和 UnionAll 之前

  11. 测试是否需要打开 Runtime Filter 以提升 join 的执行效率

  12. 问题排查准备：了解可能出现的问题和相应的排查方法，比如通过特定的 API 接口来辅助排查。

  13. 查看sql执行计划判断是否使用了TiFlash引擎

explain analyze your_sql

TiDB 社区用户 TiFlash 实践文章

TiFlash FAQ

  1. Q: TiFlash 可以在哪些操作系统上运行？

  2. A: TiFlash 主要设计用于运行在 Linux 操作系统上，具体支持的版本需要与 TiDB 的兼容性相匹配（需要和 TiDB 同一个版本）。

  3. Q: 如何确认 TiFlash 已经成功安装？

  4. A: 确认 TiFlash 节点是否成功注册到 Placement Driver (PD) 是一个常用的验证方法。可以使用 PD Control 工具（pd-ctl）来检查 TiFlash 实例的状态。

  5. Q: TiFlash 支持表粒度的数据同步意味着什么？

  6. A: 这意味着可以为单个表而不是整个数据库创建 TiFlash 副本，从而实现更精细的同步控制。

  7. Q: TiFlash 部署后会自动同步数据吗？

  8. A: 不会，TiFlash 需要手动指定需要同步的表。

  9. Q: 如果 TiFlash 副本始终显示为不可用，应如何排查问题？

  10. A: 首先，检查 PD 的 Placement Rules 是否已开启。然后，通过 TiFlash-Summary 监控面板检查 TiFlash 进程的 UpTime。接着，使用 pd-ctl 查看 TiFlash proxy 状态，并检查副本数配置是否小于等于集群中的 TiKV 节点数。

  11. Q: 如何处理 TiFlash 节点磁盘空间不足的问题？

  12. A: 可以通过扩容 TiFlash 节点来让 PD 将数据调度到新的 TiFlash 节点上。同时，应调整 reserve-space 配置以避免未来空间不足的问题。

  13. Q: 如果发现 TiFlash 数据不同步，应采取哪些步骤？

  14. A: 首先，确认 ALTER table <tbl_name> set TiFlash replica <num> 操作是否执行成功。然后，检查集群中是否最少有 3 个 tikv 节点，检查 PD placement-rule 同步规则是否设置，检查 TiFlash 进程状态和 Region 同步进度。如果同步异常，查看 tidb.log 和 TiFlash.log 获取更多信息。

  15. Q: TiFlash 查询时间不稳定且日志中出现大量 Lock Exception 是怎么回事？

  16. A: 这通常是由于集群中存在大量写入操作，导致 TiFlash 查询时频繁遇到锁。可以通过设置查询时间戳为稍早的时间来减少锁冲突。

  17. Q: 发现 TiFlash 数据文件损坏，应该如何处理？

  18. A: 首先下线损坏的 TiFlash 节点，然后清除该节点的数据文件，并重新部署该节点。

  19. Q: TiFlash 分析慢可能由哪些因素引起？

  20. A: 如果 SQL 语句中的某些算子或函数不被 MPP 模式支持，TiDB 将不会选择 MPP 模式，这可能导致分析性能下降。使用 EXPLAIN 语句可以检查 SQL 中是否含有这些不被支持的元素。

  21. Q: TiFlash 支持哪些计算下推？

  22. A: TiFlash 支持多种计算下推，包括聚合、排序和谓词下推等，具体支持的下推计算可以参考官方文档 TiFlash 支持的计算下推。

  23. Q: 如何对 TiFlash 进行性能调优？

  24. A: 性能调优通常涉及对 TiFlash 配置参数的调整，如设置 tidb_allow_mpp 通过 MPP 协议在 TiFlash 执行计算、设置 tidb_opt_agg_push_down 允许聚合函数下推到 到 Join，Projection 和 UnionAll 之前、打开 Runtime Filter 特性。推荐相关参数 session 级别修改。例如：jdbc 配置 session variable 超时参数

  25. Q: 如何使用 TiDB 读取 TiFlash 副本？

  26. A: TiDB 提供了智能选择、Engine 隔离和手工 Hint 三种方式来读取 TiFlash 副本。智能选择依赖于成本优化器（CBO）自动选择最佳副本，Engine 隔离通过配置变量强制使用特定 engine 的副本，而手工 Hint 允许在查询中指定特定的副本。

  27. Q: TiFlash 的核心组件包括哪些？

  28. A: TiFlash 的核心组件包括存储引擎本身和处理 Multi-Raft 协议通信的 TiFlash proxy。

  29. Q: TiFlash 的核心特性有哪些？

  30. A: TiFlash 的核心特性包括异步复制、一致性保证、智能选择和计算加速。

  31. Q: TiFlash 异步复制的工作原理是怎样的？

  32. A: TiFlash 使用 Raft Learner 协议以异步方式复制数据。这种方式允许在 TiFlash 节点宕机或网络延迟的情况下，TiKV 业务依然能够继续运行。

  33. Q: 如何保证 TiFlash 数据的一致性？

  34. A: TiFlash 通过复制进度校验来保证一致性，每次读取请求时，TiFlash 中的 Region 副本会向 Leader 副本发起校对，确保读取的数据至少包含请求时间戳所覆盖的数据。

  35. Q: TiFlash 在计算加速方面有哪些优势？

  36. A: TiFlash 的计算加速包括列存本身的高读取效率，以及能够分担 TiDB 的计算负载，通过下推计算到存储层来提高性能。

  37. Q: 如何扩容 TiFlash 节点？

  38. A: 扩容 TiFlash 节点通常涉及添加新的节点到集群并配置数据同步，具体步骤可以参考官方的扩容指南。

  39. Q: TiFlash 的配置参数有哪些重要的？

  40. A: TiFlash 的配置参数包括但不限于 profiles.default.max_memory_usage_for_all_queries、 storage.reserve-space 等，这些参数可以根据具体的工作负载和性能需求进行调整。

  41. Q: TiFlash 的监控说明在哪里可以找到？

  42. A: 官方文档提供了 TiFlash 监控的详细说明，包括如何使用 Grafana 面板监控 TiFlash 的性能和状态。

  43. Q: TiFlash 的报警规则应如何设置？

  44. A: 可以根据 TiFlash 的关键性能指标（KPIs）设置报警规则，以便于在性能下降或出现其他问题时及时得到通知。

  45. Q: TiFlash 的兼容性说明在哪里可以找到？

  46. A: 官方文档提供了 TiFlash 与不同版本 TiDB 的兼容性说明，以帮助用户选择合适的版本进行部署。

  47. Q: TiFlash 是否支持直接写入数据？

  48. A: 目前，TiFlash 不支持直接写入数据。所有数据必须先写入 TiKV，然后通过数据同步操作同步到 TiFlash。

  49. Q: TiFlash 推荐与 TiKV 节点分开部署吗？

  50. A: 是的，为了实现 Workload 隔离并优化性能，推荐将 TiFlash 与 TiKV 分开部署。但在某些情况下，如果业务隔离需求不高，也可以与 TiKV 同节点部署。

  51. Q: TiFlash 节点宕机时，如何保证 TiKV 业务正常进行？

  52. A: 由于 TiFlash 使用 Raft Learner 协议进行异步复制，即使 TiFlash 节点宕机，TiKV 上执行的业务仍能正常进行，因为数据已经在 TiKV 中持久化。

  53. Q: TiFlash 在 HTAP 架构中扮演什么角色？

  54. A: 在 HTAP（混合事务/分析处理）架构中，TiFlash 作为分析引擎，提供列式存储和高效的 OLAP 计算能力，同时保持与 TiKV 的强一致性。

  55. Q: TiFlash 的 GitHub 仓库在哪里？

  56. A: TiFlash 的 GitHub 仓库地址是 https://github.com/pingcap/tifalsh，这里是获取 TiFlash 源代码和相关开发文档的地方。

  57. Q: 如何有效隔离一套集群中的TP&AP SQL

  58. 当 TP&AP SQL 耦合性不强，不属于同一业务模块的情况下，推荐使用不同的 TiDB-server 来读取不同的存储引擎。

以 6 个 tidb-server 举例， 可以按照以下方式配置

* 4 个 TiDB-server 设置 tidb_isolation_read_engines = 'tidb，tikv' 适用于 TP 业务。

* 2 个 TiDB-server设置 tidb_isolation_read_engines = 'tidb，tikv' 适用于 AP 业务。
  1. 当 TP&AP SQL 耦合性较强时， 在 v7.5以上的版本可以使用 SQL 级别 hint SET_VAR 来指定 tidb_isolation_read_engines 参数 ，详见https://docs.pingcap.com/zh/tidb/stable/optimizer-hints#set_varvar_namevar_value
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