如何使用 TDengine 2.0 最新开源的集群功能?

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导读:8月3日,TDengine 发布了 v2.0 版本,这次更新最大的亮点是,我们将分布式集群功能开源。开源后,引起了很大反响,又连续几天在 GitHub 趋势榜排名第一。不少关注TDengine的朋友都发出感叹:你们竟然敢将用户最为刚需的功能开源。我想说,我们不但敢开源集群功能,而且敢负责手把手教会你使用。现将我们安装、管理集群的文档发布出来,整个过程极其之简单,欢迎大家使用。

多个taosd的运行实例可以组成一个集群,以保证TDengine的高可靠运行,并提供水平扩展能力。要了解TDengine 2.0的集群管理,需要对集群的基本概念有所了解,请看TDengine 2.0整体架构一章。而且在安装集群之前,请按照《立即开始》一章安装并体验过单节点功能。 TDengine 架构示意图

集群的每个节点是由End Point来唯一标识的,End Point是由FQDN(Fully Qualified Domain Name)外加Port组成,比如 h1.taosdata.com:6030。一般FQDN就是服务器的hostname,可通过Linux命令hostname -f获取。端口是这个节点对外服务的端口号,缺省是6030,但可以通过taos.cfg里配置参数serverPort进行修改。一个节点可能配置了多个hostname, TDengine会自动获取第一个,但也可以通过taos.cfg里配置参数fqdn进行指定。如果习惯IP地址直接访问,可以将参数fqdn设置为本节点的IP地址。

TDengine的集群管理极其简单,除添加和删除节点需要人工干预之外,其他全部是自动完成,最大程度的降低了运维的工作量。本章对集群管理的操作做详细的描述。

准备工作

第一步:如果搭建集群的节点中,存有之前的测试数据、装过1.X的版本,或者装过其他版本的TDengine,请先将其删除,并清空所有数据,具体步骤请参考博客《TDengine多种安装包的安装和卸载

第二步:建议关闭防火墙,至少保证端口:6030 - 6042的TCP和UDP端口都是开放的。强烈建议先关闭防火墙,集群搭建完毕之后,再来配置端口;

第三步:在所有节点安装TDengine,且版本必须是一致的,但不要启动taosd;

第四步:检查、配置所有节点的FQDN: 每个节点上执行命令hostname -f,查看和确认所有节点的hostname是不相同的; 每个节点上执行ping host, 其中host是其他节点的hostname, 看能否ping通其它节点; 如果不能ping通,需要检查网络设置, 或/etc/hosts文件,或DNS的配置。如果无法ping通,是无法组成集群的。 每个节点的FQDN就是输出的hostname外加端口号,比如h1.taosdata.com:6030

第五步:修改TDengine的配置文件(所有节点的文件/etc/taos/taos.cfg都需要修改)。假设准备启动的第一个节点End Point为 h1.taosdata.com:6030, 那么以下几个参数与集群相关:

// firstEp 是每个节点启动后连接的第一个节点
firstEp               h1.taosdata.com:6030
// 配置本节点的FQDN,如果本机只有一个hostname, 无需配置
fqdn                  h1.taosdata.com
// 配置本节点的端口号,缺省是6030
serverPort            6030
// 副本数为偶数的时候,需要配置,请参考《Arbitrator的使用》的部分
arbitrator            ha.taosdata.com:6042
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一定要修改的参数是firstEp,其他参数可不做任何修改,除非你很清楚为什么要修改。

启动第一个节点

按照《立即开始》里的指示,启动第一个节点h1.taosdata.com,然后执行taos,启动taos shell,从shell里执行命令"show dnodes;",如下所示:

Welcome to the TDengine shell from Linux, Client Version:2.0.0.0
Copyright (c) 2017 by TAOS Data, Inc. All rights reserved.
taos> show dnodes;
 id |       end_point    | vnodes | cores | status | role |      create_time        |
=====================================================================================
  1 |  h1.taos.com:6030  |      0 |     2 |  ready |  any | 2020-07-31 03:49:29.202 |
Query OK, 1 row(s) in set (0.006385s)
taos>
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上述命令里,可以看到这个刚启动的这个节点的End Point是:h1.taos.com:6030

启动后续节点

将后续的节点添加到现有集群,具体有以下几步:

  1. 按照《立即开始》一章的方法在每个节点启动taosd。

  2. 在第一个节点,使用CLI程序taos,登录进TDengine系统,执行命令:

CREATE DNODE "h2.taos.com:6030";
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将新节点的End Point (准备工作中第四步获知的) 添加进集群的EP列表。"fqdn:port"需要用双引号引起来,否则出错。请注意将示例的“h2.taos.com:6030" 替换为这个新节点的End Point。

  1. 然后执行命令
SHOW DNODES;
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查看新节点是否被成功加入。如果该被加入的节点处于离线状态,请做两个检查:

  • 查看该节点的taosd是否正常工作,如果没有正常运行,需要先检查为什么
  • 查看该节点taosd日志文件taosdlog.0里前面几行日志(一般在/var/log/taos目录),看日志里输出的该节点fqdn以及端口号是否为刚添加的End Point。如果不一致,需要将正确的End Point添加进去。

按照上述步骤可以源源不断地将新的节点加入到集群。

提示: firstEp这个参数仅仅在该节点第一次加入集群时有作用,加入集群后,该节点会保存最新的mnode的End Point列表,不再依赖这两个参数。 两个没有配置firstEp参数的dnode启动后,会独立运行起来。这个时候,无法将其中一个节点加入到另外一个节点,形成集群。无法将两个独立的集群合并成为新的集群。

节点管理

添加节点

执行CLI程序taos,使用root账号登录进系统, 执行:

CREATE DNODE "fqdn:port";
复制代码

将新节点的End Point添加进集群的EP列表。"fqdn:port"需要用双引号引起来,否则出错。一个节点对外服务的fqdn和port可以通过配置文件taos.cfg进行配置,缺省是自动获取。

删除节点

执行CLI程序taos, 使用root账号登录进TDengine系统,执行:

DROP DNODE "fqdn:port";
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其中fqdn是被删除的节点的FQDN,port是其对外服务器的端口号

查看节点

执行CLI程序taos,使用root账号登录进TDengine系统,执行:

SHOW DNODES;
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它将列出集群中所有的dnode,每个dnode的fqdn:port, 状态(ready, offline等),vnode数目,还未使用的vnode数目等信息。在添加或删除一个节点后,可以使用该命令查看。

查看虚拟节点组

为充分利用多核技术,并提供scalability,数据需要分片处理。因此TDengine会将一个DB的数据切分成多份,存放在多个vnode里。这些vnode可能分布在多个dnode里,这样就实现了水平扩展。一个vnode仅仅属于一个DB,但一个DB可以有多个vnode。vnode的是mnode根据当前系统资源的情况,自动进行分配的,无需任何人工干预。

执行CLI程序taos,使用root账号登录进TDengine系统,执行:

SHOW VGROUPS;
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vnode的高可用性

TDengine通过多副本的机制来提供系统的高可用性,包括vnode和mnode的高可用性。

vnode的副本数是与DB关联的,一个集群里可以有多个DB,根据运营的需求,每个DB可以配置不同的副本数。创建数据库时,通过参数replica 指定副本数(缺省为1)。如果副本数为1,系统的可靠性无法保证,只要数据所在的节点宕机,就将无法提供服务。集群的节点数必须大于等于副本数,否则创建表时将返回错误“more dnodes are needed"。比如下面的命令将创建副本数为3的数据库demo:

CREATE DATABASE demo replica 3;
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一个DB里的数据会被切片分到多个vnode group,vnode group里的vnode数目就是DB的副本数,同一个vnode group里各vnode的数据是完全一致的。为保证高可用性,vnode group里的vnode一定要分布在不同的dnode里(实际部署时,需要在不同的物理机上),只要一个vgroup里超过半数的vnode处于工作状态,这个vgroup就能正常的对外服务。

一个dnode里可能有多个DB的数据,因此一个dnode离线时,可能会影响到多个DB。如果一个vnode group里的一半或一半以上的vnode不工作,那么该vnode group就无法对外服务,无法插入或读取数据,这样会影响到它所属的DB的一部分表的读写操作。

因为vnode的引入,无法简单的给出结论:“集群中过半dnode工作,集群就应该工作”。但是对于简单的情形,很好下结论。比如副本数为3,只有三个dnode,那如果仅有一个节点不工作,整个集群还是可以正常工作的,但如果有两个节点不工作,那整个集群就无法正常工作了。

Mnode的高可用性

TDengine集群是由mnode (taosd的一个模块,逻辑节点) 负责管理的,为保证mnode的高可用,可以配置多个mnode副本,副本数由系统配置参数numOfMnodes决定,有效范围为1-3。为保证元数据的强一致性,mnode副本之间是通过同步的方式进行数据复制的。

一个集群有多个dnode, 但一个dnode至多运行一个mnode实例。多个dnode情况下,哪个dnode可以作为mnode呢?这是完全由系统根据整个系统资源情况,自动指定的。用户可通过CLI程序taos,在TDengine的console里,执行如下命令:

SHOW MNODES;
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来查看mnode列表,该列表将列出mnode所处的dnode的End Point和角色(master, slave, unsynced 或offline)。当集群中第一个节点启动时,该节点一定会运行一个mnode实例,否则该dnode无法正常工作,因为一个系统是必须有至少一个mnode的。如果numOfMnodes配置为2,启动第二个dnode时,该dnode也将运行一个mnode实例。

为保证mnode服务的高可用性,numOfMnodes必须设置为2或更大。因为mnode保存的元数据必须是强一致的,如果numOfMnodes大于2,复制参数quorum自动设为2,也就是说,至少要保证有两个副本写入数据成功,才通知客户端应用写入成功。

注意:一个TDengine高可用系统,无论是vnode还是mnode, 都必须配置多个副本。

负载均衡

有三种情况,将触发负载均衡,而且都无需人工干预。

  • 当一个新节点添加进集群时,系统将自动触发负载均衡,一些节点上的数据将被自动转移到新节点上,无需任何人工干预。
  • 当一个节点从集群中移除时,系统将自动把该节点上的数据转移到其他节点,无需任何人工干预。
  • 如果一个节点过热(数据量过大),系统将自动进行负载均衡,将该节点的一些vnode自动挪到其他节点。

当上述三种情况发生时,系统将启动一各个节点的负载计算,从而决定如何挪动。

节点离线处理

如果一个节点离线,TDengine集群将自动检测到。有如下两种情况:

改节点离线超过一定时间(taos.cfg里配置参数offlineThreshold控制时长),系统将自动把该节点删除,产生系统报警信息,触发负载均衡流程。如果该被删除的节点重现上线时,它将无法加入集群,需要系统管理员重新将其添加进集群才会开始工作。 离线后,在offlineThreshold的时长内重新上线,系统将自动启动数据恢复流程,等数据完全恢复后,该节点将开始正常工作。

注意:如果一个虚拟节点组(包括mnode组)里每个节点都处于离线或unsynced状态,必须等该虚拟节点组里的所有节点都上线、都能交换状态信息后,才能选出Master,该虚拟节点组才能对外提供服务。比如整个集群有3个节点,副本数为3,如果3个节点都宕机,然后2个节点重启,是无法工作的,只有等3个节点都重启成功,才能对外服务。

Arbitrator的使用

如果副本数为偶数,当一个vnode group里一半或超过一半的vnode不工作时,是无法从中选出master的。同理,一半或超过一半的mnode不工作时,是无法选出mnode的master的,因为存在“split brain”问题。为解决这个问题,TDengine引入了arbitrator的概念。Arbitrator模拟一个vnode或mnode在工作,但只简单的负责网络连接,不处理任何数据插入或访问。只要包含arbitrator在内,超过半数的vnode或mnode工作,那么该vnode group或mnode组就可以正常的提供数据插入或查询服务。比如对于副本数为2的情形,如果一个节点A离线,但另外一个节点B正常,而且能连接到arbitrator, 那么节点B就能正常工作。

TDengine安装包里带有一个执行程序tarbitrator,找任何一台Linux服务器运行它即可。该程序对系统资源几乎没有要求,只需要保证有网络连接即可。该应用的命令行参数-p可以指定其对外服务的端口号,缺省是6042。配置每个taosd实例时,可以在配置文件taos.cfg里将参数arbitrator设置为arbitrator的End Point。如果该参数配置了,当副本数为偶数数,系统将自动连接配置的arbitrator。

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