生产环境TiDB v5.0.3集群部署学习心得分享

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一、TiDB集群拓扑规划
二、TiDB 环境与系统配置检查
三、集群部署

最近是沉迷于TiDB，无法自拔，从TiDB集群部署到集群压测、高可用测试、再到参数调优，最后到线上业务从MySQL迁移到TiDB，整个过程下来，感觉整个学习成本还是比较高，不管是TiDB还是分布式数据库，要学习的内容还是非常的多；本文主要分享生产环境部署TiDB v5.0.3版本集群过程，供大家参考学习；

废话不多说，直接开整~

一、TiDB集群拓扑规划

实例	个数	IP
TiDB	3	10.30.128.1
		10.30.128.2
		10.30.128.3
PD	3	10.30.128.1
		10.30.128.2
		10.30.128.3
TiKV	5	10.30.128.4
		10.30.128.5
		10.30.128.6
		10.30.128.7
		10.30.128.8
Tiflash	1	10.30.128.9


Monitoring & Grafana&alertmanager	1	10.30.128.10

中控	1	10.30.128.11

说明：TiDB Server节点和PD采用混合部署方式，如果资源足够，可以考虑单独部署；

二、TiDB 环境与系统配置检查

1、在 TiKV 部署目标机器上添加数据盘 EXT4 文件系统挂载参数

生产环境部署，建议使用 EXT4 类型文件系统的 NVME 类型的 SSD 磁盘存储 TiKV 数据文件。

2、检测及关闭系统 swap

TiDB 运行需要有足够的内存，并且不建议使用 swap 作为内存不足的缓冲，这会降低性能。因此建议永久关闭系统 swap，并且不要使用 swapoff -a 方式关闭，否则重启机器后该操作会失效。

建议执行以下命令关闭系统 swap：

echo "vm.swappiness = 0">> /etc/sysctl.conf
swapoff -a
sysctl -p

3、检测及安装 NTP 服务

TiDB 是一套分布式数据库系统，需要节点间保证时间的同步，从而确保 ACID 模型的事务线性一致性。

4、检查和配置操作系统优化参数

在生产系统的 TiDB 中，建议对操作系统进行如下的配置优化：

（1）关闭透明大页（即 Transparent Huge Pages，缩写为THP）。数据库的内存访问模式往往是稀疏的而非连续的。当高阶内存碎片化比较严重时，分配 THP 页面会出现较高的延迟。

执行以下命令查看透明大页的开启状态。

cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
[always] madvise never 表示透明大页处于启用状态，需要关闭。

关闭透明大页

echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag

（2）将存储介质的 I/O 调度器设置为 noop。对于高速 SSD 存储介质，内核的 I/O 调度操作会导致性能损失。将调度器设置为 noop 后，内核不做任何操作，直接将 I/O 请求下发给硬件，以获取更好的性能。同时，noop 调度器也有较好的普适性。

执行以下命令查看数据目录所在磁盘的 I/O 调度器。

cat /sys/block/sd[bc]/queue/scheduler

noop [deadline] cfq 表示磁盘的 I/O 调度器使用 deadline，需要进行修改。

执行以下命令验证数据目录所在磁盘的 I/O 调度器。

cat /sys/block/sd[bc]/queue/scheduler

（3）为调整 CPU 频率的 cpufreq 模块选用 performance 模式。将 CPU 频率固定在其支持的最高运行频率上，不进行动态调节，可获取最佳的性能。

执行以下命令查看 cpufreq 模块选用的节能策略。

cpupower frequency-info --policy
analyzing CPU 0:
  Unable to determine current policy

如果是虚拟机或者云主机，则不需要调整，命令输出通常为 Unable to determine current policy。

创建 CPU 节能策略配置服务。

cat  >> /etc/systemd/system/cpupower.service << EOF
[Unit]
Description=CPU performance
[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/cpupower frequency-set --governor performance
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

执行以下命令修改 sysctl 参数

echo "fs.file-max = 1000000">> /etc/sysctl.conf
echo "net.core.somaxconn = 32768">> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.tcp_tw_recycle = 0">> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.tcp_syncookies = 0">> /etc/sysctl.conf
echo "vm.overcommit_memory = 1">> /etc/sysctl.conf
sysctl -p

执行以下命令配置用户的 limits.conf 文件

cat << EOF >>/etc/security/limits.conf
tidb           soft    nofile          1000000
tidb           hard    nofile          1000000
tidb           soft    stack          32768
tidb           hard    stack          32768
EOF

5、安装 numactl 工具

在生产环境中，因为硬件机器配置往往高于需求，为了更合理规划资源，会考虑单机多实例部署 TiDB 或者 TiKV。NUMA 绑核工具的使用，主要为了防止 CPU 资源的争抢，引发性能衰退。

yum -y install numactl

6、SSH 互信及 sudo 免密码

（1）以 root 用户依次登录到部署目标机器创建 tidb 用户并设置登录密码。

useradd tidb && echo 'tidb' | passwd --stdin tidb

（2）执行以下命令，将 tidb ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL 添加到文件末尾，即配置好 sudo 免密码。

visudo
tidb ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL

（3）以 tidb 用户登录到中控机，执行以下命令。按提示输入部署目标机器 tidb 用户密码，执行成功后即创建好 SSH 互信，其他机器同理。新建的 tidb 用户下没有 .ssh 目录，需要执行生成 rsa 密钥的命令来生成 .ssh 目录。

如果要在中控机上部署 TiDB 组件，需要为中控机和中控机自身配置互信。

ssh-keygen
ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub 10.30.xx.xx

（4）以 tidb 用户登录中控机，通过 ssh 的方式登录目标机器 IP。如果不需要输入密码并登录成功，即表示 SSH 互信配置成功。

ssh 10.30.128.1

（5）以 tidb 用户登录到部署目标机器后，执行以下命令，不需要输入密码并切换到 root 用户，表示 tidb 用户 sudo 免密码配置成功。

sudo -su root

三、集群部署

1、拓扑模板

集群初始化配置文件可以通过 TiUP 工具在中控机上面创建 YAML 格式配置文件topology.yaml:
（1）配置文件

# # Global variables are applied to all deployments and used as the default value of
# # # the deployments if a specific deployment value is missing.
global:
  user: "tidb"
  ssh_port: 22
  deploy_dir: "/data/tidb-deploy"
  data_dir: "/data/tidb-data"

monitored:
  node_exporter_port: 9100
  blackbox_exporter_port: 9115

server_configs:
  tidb:
    log.slow-threshold: 300
  tikv:
    readpool.storage.use-unified-pool: false
    readpool.coprocessor.use-unified-pool: true
  pd:
    replication.enable-placement-rules: true
  tiflash:
    profiles.default.max_memory_usage: 0
    profiles.default.max_memory_usage_for_all_queries: 0

pd_servers:
  - host: 10.30.128.1
  - host: 10.30.128.2
  - host: 10.30.128.3
  
tidb_servers:
  - host: 10.30.128.1
  - host: 10.30.128.2
  - host: 10.30.128.3
  
tikv_servers:
  - host: 10.30.128.4
  - host: 10.30.128.5
  - host: 10.30.128.6
  - host: 10.30.128.7
  - host: 10.30.128.8
tiflash_servers:
  - host: 10.30.128.9
    data_dir: /data/tiflash/data
    deploy_dir: /data/tiflash/deploy

monitoring_servers:
  - host: 10.30.128.10

grafana_servers:
  - host: 10.30.128.10

alertmanager_servers:
  - host: 10.30.128.10

2、使用 TiUP 部署 TiDB 集群

（1）离线部署 TiUP 组件

在官方下载页面选择对应版本的 TiDB server 离线镜像包（包含 TiUP 离线组件包）

（2）部署离线环境 TiUP 组件

将离线包发送到目标集群的中控机后，执行以下命令安装 TiUP 组件：

tar xzvf tidb-community-server-${version}-linux-amd64.tar.gz && \
sh tidb-community-server-${version}-linux-amd64/local_install.sh && \
source /home/tidb/.bash_profile

local_install.sh 脚本会自动执行 tiup mirror set tidb-community-server-${version}-linux-amd64 命令将当前镜像地址设置为 tidb-community-server-${version}-linux-amd64。

（3）执行部署命令

执行 deploy 命令前，先使用 check 及 check –apply 命令，检查和自动修复集群存在的潜在风险：

tiup cluster check ./topology.yaml --user tidb 
tiup cluster check ./topology.yaml --apply --user tidb

然后执行 deploy 命令部署 TiDB 集群：

tiup cluster deploy tidb-prod001 v5.0.3 ./topology.yaml --user tidb

预期日志结尾输出会有 Deployed cluster `tidb-prod001` successfully 关键词，表示部署成功。

（5）查看 TiUP 管理的集群情况

$ tiup cluster list
Starting component `cluster`: /home/tidb/.tiup/components/cluster/v1.5.2/tiup-cluster list
Name User Version Path PrivateKey
---- ---- ------- ---- ----------
tidb-prod001 tidb v5.0.3 /home/tidb/.tiup/storage/cluster/clusters/tidb-prod001 /home/tidb/.tiup/storage/cluster/clusters/tidb-prod001/ssh/id_rsa

（6）启动集群

$ tiup cluster start tidb-prod001

预期结果输出 Started cluster `tidb-prod001` successfully 标志启动成功。

（7）查看集群的运行状态

（8）验证集群运行状态

a、通过 http://10.30.128.10:3000/ 登录 Grafana 监控，默认用户名及密码为 admin/admin

点击 Overview 监控页面检查 TiDB 端口和负载监控信息。

b、登录数据库执行简单 DML/DDL 操作和查询 SQL 语句

mysql -u root -h 10.30.128.1 -P 4000
mysql> select tidb_version()\G
*************************** 1. row ***************************
tidb_version(): Release Version: v5.0.3
Edition: Community
Git Commit Hash: 0b5c1546892b3b4195485303c70f30492c4b1d71
Git Branch: heads/refs/tags/v5.0.3
UTC Build Time: 2021-07-01 15:45:42
GoVersion: go1.13
Race Enabled: false
TiKV Min Version: v3.0.0-60965b006877ca7234adaced7890d7b029ed1306
Check Table Before Drop: false
1 row in set (0.00 sec)

部署的流程大概就先介绍怎么多吧，后续会不阶段的分享一些TiDB相关知识以及一些问题处理方法等，当然也会和MySQL进行对比，SQL语法，执行计划、优化器、事务等等；