PlacementRules in SQL 初试

1. 概述
        TiDB 4.0版本开始推出Placement Rule(放置规则)功能，是用于控制region副本调度的一套规则系统，通过placementrule可以控制某段连续数据的副本数、位置、region类型等，以满足不同的数据分布需求，默认集群初始化完成后会有一个默认的控制副本数的placement rule。5.0版本前该功能为默认关闭，且官方建议仅在tiflash上使用。

        Placement rule使用时需要json格式的配置文件，并通过pd-ctl工具设置和查看，需要设置好规则的应用顺序，操作较为繁琐且不便于理解,比如要设置某个表的放置规则时需要使用key range作为条件，当有多个小表位于同一region时可能会影响其他表。

2. PlacementRules in SQL
2.1 如何使用
        Tidb 5.3版本开始支持直接使用SQL配置放置规则(即placement rule in SQL)，以更加灵活、方便的控制表的放置策略，避免使用pd-ctl工具配置的复杂性，放置规则的设置依赖label标签，可通过show placement labels查看当前的label设置和具体值。

        使用放置规则时有2种方式

        (1) 直接放置

        直接放置是指在create table时或使用alter table方式直接在表的DDL语句中使用放置选项，从而达到设置表的放置规则目的。

        Create table t (id int) primary_region=’beijing’ folllowers=4

        (2) 放置策略

        使用放置策略时首先通过create placement policy建立放置策略，然后在create table或alter table中直接指定放置策略。放置策略在删除时必须没有对象在引用该策略，否则无法删除。

        Create placement policy bj_policy primary_region=’beijing’ folllowers=4;

        Alter table t placement policy bj_policy;

        放置规则不仅可以用于表级设置，也可以对分区和库设置，当设置库级放置策略后，默认库下的所有表都会继承库级规则，库级和表级同时设置时表级规则生效。分区和索引继承表的放置规则，但不能单独对索引设置规则。

        放置选项根据实现的功能复杂度可以分为基本选项和高级选项PRIMARY_REGION、REGIONS 、 SCHEDULE 选项不可与 CONSTRAINTS 选项同时指定，否则会报错。

2.2 查看方式
        放置规则配置后会将相关信息存于tikv内，可通过show placement或information_schema.placement_rule查看，同时在informatio_schema.tables/partitions里记录了表直接放置选项和放置策略，pd会根据规则设置进行调度以满足要求。

        Target: 表示放置选项应用的对象，包括表、分区、库、策略等

        Placement：放置选项的具体内容

        Schedule_state： 当前对象上放置规则的应用状态，

        NULL：policy的状态一直是null。

        INPROGRESS：正在根据放置策略进行region调度，当实际环境不满足调度要求时会一直处于该状态。

        SCHEDULED: 已经按放置规则完成调度。

        PENDING： 放置规则没有语法错误，但是在当前集群拓扑无法调度

3. 测试结果
        本次测试环境如上，有3个数据中心，分别设置region标签为：bj、xian、xn.

          使用过程中发现目前5.3.0版本存在以下限制情或非预期情况：

        1、 当前默认不允许对表设置放置规则，需全局启用变量tidb_enable_alter_placement

        2、 数据放置依赖tikv的label标签，使用PRIMARY_REGION、REGIONS放置选项，标签中必须设置region作为一个层级(此处region可以看做一个数据中心)。

        3、使用高级放置选项时label标签不需要必须设置region层级标签。

        4、 PRIMARY_REGION中只能设置一个region标签值，且该标签值必须在REGIONS设置，否则会报错。高级放置规则中LEADER_CONSTRAINTS同层级的label只能设置1个，否则会产生冲突，该限制导致不能将leader根据数据中心级标签放到2个数据中心。

        5、 使用高级放置规则时必须设置FOLLOWERS数量否则只有1个raft region

         注： 此处测试时xn,xian 有3个tikv的disk标签为hdd，但无法完成调度满足1 leader+ 2 followers的需求。

         6、设置FOLLOWER_CONSTRAINTS必须同时设置FOLLOWERS数量，且raft region follower数量不能大于 FOLLOWERS指定的数量

        7、测试过程出现以下非预期情况:

        (1) followers=4时，设置非leader region中心存储2个副本可以完成调度，设置followers=6时不能完成调度：

        (2) 设置follower=3，leader为region=bj, follower按如下：

        a. 设置bj=1,xian=2,不能完成调度。

        b. 设置xn=1,xian=2,不能完成调度。

        c. 设置xn=1,xian=1,能完成调度

        d. 设置bj=1,xian=1,能完成调度

        (3) 设置label为2个中心，其中xian中心4个disk=hdd标签，放置规则仅在hdd上，follower=2，系统不能完成调度。查看pd日志，region在目标label主机创建peer和transfer leader后不再产生调度，导致此时有3个follower。通过leader_constraints/fowllower_constraints也无法将region全部放到同一数据中心。

4. 总结
        PlacementRule in SQL增加了配置放置规则的灵活性，通过放置规则可以实现类似存储分层、数据中心就近读取、关键表增加副本数等实用性功能，作为实验特性还有一些不完善的地方，出现非预期情况，另外建议官方文档中的充完善相关描述，比如具体的调度规则和限制、和PD间的关系和实现、事务执行和提交时如何使用和处理PlacementRule。

参考文档：

https://docs.pingcap.com/zh/tidb/stable/placement-rules-in-sql/#placement-rules-in-sql