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使用资源管控 (Resource Control) 实现资源组限制和流控
介绍如何通过资源管控能力来实现对应用资源消耗的控制和有效调度。
/zh/tidb/dev/tidb-resource-control/

使用资源管控 (Resource Control) 实现资源组限制和流控

使用资源管控特性，集群管理员可以定义资源组 (Resource Group)，通过资源组限定配额。

TiDB 资源管控特性提供了两层资源管理能力，包括在 TiDB 层的流控能力和 TiKV 层的优先级调度的能力。两个能力可以单独或者同时开启，详情请参见参数组合效果表。将用户绑定到某个资源组后，TiDB 层会根据用户所绑定资源组设定的配额对用户的读写请求做流控，TiKV 层会根据配额映射的优先级来对请求做调度。通过流控和调度这两层控制，可以实现应用的资源隔离，满足服务质量 (QoS) 要求。

  • TiDB 流控：TiDB 流控使用令牌桶算法 做流控。如果桶内令牌数不够，而且资源组没有指定 BURSTABLE 特性，属于该资源组的请求会等待令牌桶回填令牌并重试，重试可能会超时失败。
  • TiKV 调度：你可以为资源组设置绝对优先级 (PRIORITY)，不同的资源按照 PRIORITY 的设置进行调度，PRIORITY 高的任务会被优先调度。如果没有设置绝对优先级 (PRIORITY)，TiKV 会将资源组的 RU_PER_SEC 取值映射成各自资源组读写请求的优先级，并基于各自的优先级在存储层使用优先级队列调度处理请求。

从 v7.4.0 开始，TiDB 资源管控特性支持管控 TiFlash 资源，其原理与 TiDB 流控和 TiKV 调度类似：

  • TiFlash 流控：借助 TiFlash Pipeline Model 执行模型，可以更精确地获取不同查询的 CPU 消耗情况，并转换为 Request Unit (RU) 进行扣除。流量控制通过令牌桶算法实现。
  • TiFlash 调度：当系统资源不足时，会根据优先级对多个资源组之间的 pipeline task 进行调度。具体逻辑是：首先判断资源组的优先级 PRIORITY，然后根据 CPU 使用情况，再结合 RU_PER_SEC 进行判断。最终效果是，如果 rg1 和 rg2 的 PRIORITY 一样，但是 rg2 的 RU_PER_SEC 是 rg1 的两倍，那么 rg2 可使用的 CPU 时间是 rg1 的两倍。

关于如何管控后台任务和管理资源消耗超出预期的查询 (Runaway Queries) 的内容，请参考以下文档：

使用场景

资源管控特性的引入对 TiDB 具有里程碑的意义。它能够将一个分布式数据库集群划分成多个逻辑单元，即使个别单元对资源过度使用，也不会挤占其他单元所需的资源。利用该特性：

  • 你可以将多个来自不同系统的中小型应用合入一个 TiDB 集群中，个别应用的负载升高，不会影响其他业务的正常运行。而在系统负载较低的时候，繁忙的应用即使超过设定的读写配额，也仍然可以被分配到所需的系统资源，达到资源的最大化利用。
  • 你可以选择将所有测试环境合入一个集群，或者将消耗较大的批量任务编入一个单独的资源组，在保证重要应用获得必要资源的同时，提升硬件利用率，降低运行成本。
  • 当系统中存在多种业务负载时，可以将不同的负载分别放入各自的资源组。利用资源管控技术，确保交易类业务的响应时间不受数据分析或批量业务的影响。
  • 当集群遇到突发的 SQL 性能问题，可以结合 SQL Binding 和资源组，临时限制某个 SQL 的资源消耗。

此外，合理利用资源管控特性可以减少集群数量，降低运维难度及管理成本。

注意：

推荐在部署资源相对独立的计算和存储节点上测试资源管控的效果，因为调度等对集群资源敏感的功能通常很难在单节点运行的 TiUP Playground 上表现出良好性能。

使用限制

资源管控将带来额外的调度开销。因此，开启该特性后，性能可能会有轻微下降（低于 5%）。

什么是 Request Unit (RU)

Request Unit (RU) 是 TiDB 对 CPU、IO 等系统资源的统一抽象的计量单位，用于表示对数据库的单个请求消耗的资源量。请求消耗的 RU 数量取决于多种因素，例如操作类型或正在检索或修改的数据量。目前，RU 包含以下资源的统计信息：

资源类型 RU 消耗
Read 2 storage read batches 消耗 1 RU
8 storage read requests 消耗 1 RU
64 KiB read request payload 消耗 1 RU
Write 1 storage write batch 消耗 1 RU
1 storage write request 消耗 1 RU
1 KiB write request payload 消耗 1 RU
CPU 3 ms 消耗 1 RU

注意：

  • 每个写操作最终都被会复制到所有副本（TiKV 默认 3 个数据副本），并且每次复制都被认为是一个不同的写操作。
  • 上表只列举了本地部署的 TiDB 计算 RU 时涉及的相关资源，其中不包括网络和存储部分。TiDB Cloud Serverless 的 RU 可参考 TiDB Cloud Serverless Pricing Details。
  • 目前 TiFlash 资源管控仅考虑 SQL CPU（即查询的 pipeline task 运行所占用的 CPU 时间）以及 read request payload。

相关参数

资源管控特性引入了如下系统变量或参数：

从 v7.0.0 开始，tidb_enable_resource_control 和 resource-control.enabled 开关都被默认打开。这两个参数的组合效果见下表：

resource-control.enabled tidb_enable_resource_control= ON tidb_enable_resource_control= OFF
resource-control.enabled= true 流控和调度（推荐组合） 无效配置
resource-control.enabled= false 仅流控（不推荐） 特性被关闭

从 v7.4.0 开始，TiFlash 配置项 enable_resource_control 默认打开，与 tidb_enable_resource_control 一起控制 TiFlash 资源管控功能。只有二者都启用时，TiFlash 资源管控功能才能进行流控以及优先级调度。同时，在开启 enable_resource_control 时，TiFlash 会使用 Pipeline Model 执行模型。

关于资源管控实现机制及相关参数的详细介绍，请参考 RFC: Global Resource Control in TiDB 以及 TiFlash Resource Control。

使用方法

下面介绍如何使用资源管控特性。

预估集群容量

在进行资源规划之前，你需要了解集群的整体容量。TiDB 提供了命令 CALIBRATE RESOURCE 用来估算集群容量。目前提供两种估算方式：

可通过 TiDB Dashboard 资源管控页面进行查看。详情请参考 CALIBRATE RESOURCE 预估方式。

管理资源组

创建、修改、删除资源组，需要拥有 SUPER 或者 RESOURCE_GROUP_ADMIN 权限。

你可以通过 CREATE RESOURCE GROUP 在集群中创建资源组。

对于已有的资源组，可以通过 ALTER RESOURCE GROUP 修改资源组的配额，对资源组的配额修改会立即生效。

可以使用 DROP RESOURCE GROUP 删除资源组。

创建资源组

下面举例说明如何创建资源组。

  1. 创建 rg1 资源组，限额是每秒 500 RU，并且允许这个资源组的应用超额占用资源。

    CREATE RESOURCE GROUP IF NOT EXISTS rg1 RU_PER_SEC = 500 BURSTABLE;

  2. 创建 rg2 资源组，RU 的回填速度是每秒 600 RU。在系统资源充足的时候，不允许这个资源组的应用超额占用资源。

    CREATE RESOURCE GROUP IF NOT EXISTS rg2 RU_PER_SEC = 600;

  3. 创建 rg3 资源组，设置绝对优先级为 HIGH。绝对优先级目前支持 LOW|MEDIUM|HIGH，资源组的默认绝对优先级为 MEDIUM。

    CREATE RESOURCE GROUP IF NOT EXISTS rg3 RU_PER_SEC = 100 PRIORITY = HIGH;

绑定资源组

TiDB 支持如下三个级别的资源组设置：

  • 用户级别。通过 CREATE USER 或 ALTER USER 语句将用户绑定到特定的资源组。绑定后，对应的用户新创建的会话会自动绑定对应的资源组。
  • 会话级别。通过 SET RESOURCE GROUP 设置当前会话使用的资源组。
  • 语句级别。通过 RESOURCE_GROUP() Optimizer Hint 设置当前语句使用的资源组。

将用户绑定到资源组

下面的示例创建一个用户 usr1 并将其绑定到资源组 rg1。其中 rg1 为创建资源组示例中创建的资源组。

CREATE USER 'usr1'@'%' IDENTIFIED BY '123' RESOURCE GROUP rg1;

下面示例使用 ALTER USER 将用户 usr2 绑定到资源组 rg2。其中 rg2 为创建资源组示例中创建的资源组。

ALTER USER usr2 RESOURCE GROUP rg2;

绑定用户后，用户新建立的会话对资源的占用会受到指定用量 (RU) 的限制。如果系统负载比较高，没有多余的容量，用户 usr2 的资源消耗速度会被严格控制不超过指定用量。由于 usr1 绑定的 rg1 配置了 BURSTABLE，所以 usr1 消耗速度允许超过指定用量。

如果资源组对应的请求太多导致资源组的资源不足，客户端的请求处理会发生等待。如果等待时间过长，请求会报错。

注意：

  • 使用 CREATE USER 或者 ALTER USER 将用户绑定到资源组后，只会对该用户新建的会话生效，不会对该用户已有的会话生效。
  • TiDB 集群在初始化时会自动创建 default 资源组，其 RU_PER_SEC 的默认值为 UNLIMITED (等同于 INT 类型最大值，即 2147483647)，且为 BURSTABLE 模式。对于没有绑定资源组的语句会自动绑定至此资源组。此资源组不支持删除，但允许修改其 RU 的配置。

要解除用户与资源组的绑定，只需将其重新绑定到 default 资源组即可，如下所示：

ALTER USER 'usr3'@'%' RESOURCE GROUP `default`;

更多信息，请参见 ALTER USER ... RESOURCE GROUP。

将当前会话绑定到资源组

使用 SET RESOURCE GROUP 语句，可以修改当前会话绑定的资源组。通过把当前会话绑定到资源组，会话对资源的占用会受到指定配额 (RU) 的限制。

当系统变量 tidb_resource_control_strict_mode 设置为 ON 时，你需要有 SUPER 或者 RESOURCE_GROUP_ADMIN 或者 RESOURCE_GROUP_USER 权限才能执行该语句。

下面的示例将当前的会话绑定至资源组 rg1。

SET RESOURCE GROUP rg1;

将语句绑定到资源组

通过在 SQL 语句中添加 RESOURCE_GROUP(resource_group_name) Hint，可以将该语句绑定到指定的资源组。此 Hint 支持 SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE 四种语句。

当系统变量 tidb_resource_control_strict_mode 设置为 ON 时，你需要有 SUPER 或者 RESOURCE_GROUP_ADMIN 或者 RESOURCE_GROUP_USER 权限才能使用此 Hint。

示例：

SELECT /*+ RESOURCE_GROUP(rg1) */ * FROM t limit 10;

关闭资源管控特性

  1. 执行以下命令关闭资源管控特性：

    SET GLOBAL tidb_enable_resource_control = 'OFF';

  2. 将 TiKV 参数 resource-control.enabled 设为 false，关闭按照资源组配额调度。

  3. 将 TiFlash 参数 enable_resource_control 设为 false，关闭 TiFlash 资源管控。

查看 RU 消耗

你可以查看 RU 消耗的相关信息。

查看 SQL 的 RU 消耗

你可以通过以下方式查询 SQL 消耗的 RU：

  • 系统变量 tidb_last_query_info
  • EXPLAIN ANALYZE
  • 慢查询及对应的系统表
  • statements_summary

使用系统变量 tidb_last_query_info 查询执行上一条 SQL 语句的 RU 消耗

TiDB 提供系统变量 tidb_last_query_info，记录上一条 DML 语句执行的信息，其中包含 SQL 执行消耗的 RU。

使用示例：

  1. 执行 UPDATE 语句：

    UPDATE sbtest.sbtest1 SET k = k + 1 WHERE id = 1;
    Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

  2. 通过查询系统变量 tidb_last_query_info，查看上条执行的语句的相关信息：

    SELECT @@tidb_last_query_info;
    +------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| @@tidb_last_query_info                                                                                                 |
+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| {"txn_scope":"global","start_ts":446809472210829315,"for_update_ts":446809472210829315,"ru_consumption":4.34885578125} |
+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.01 sec)

    返回结果中的 ru_consumption 即为执行此 SQL 语句消耗的 RU。

使用 EXPLAIN ANALYZE 查询 SQL 执行时所消耗的 RU

你也可以通过 EXPLAIN ANALYZE 语句获取到 SQL 执行时所消耗的 RU。注意 RU 的大小会受缓存的影响（比如下推计算结果缓存），多次执行同一条 SQL 所消耗的 RU 可能会有不同。因此这个 RU 值并不代表每次执行的精确值，但可以作为估算的参考。

慢查询及对应的系统表

在开启资源管控时，TiDB 的慢查询日志以及对应系统表 INFORMATION_SCHEMA.SLOW_QUERY 中均包含对应 SQL 所属的资源组、等待可用 RU 的耗时、以及真实 RU 消耗等相关信息。

通过 statements_summary 查询 RU 相关的统计信息

TiDB 的系统表 INFORMATION_SCHEMA.statements_summary 中保存了 SQL 语句归一化聚合后的各种统计信息，可以用于查看分析各个 SQL 语句的执行性能。其中也包含资源管控相关的统计信息，包括资源组名、RU 消耗、等待可用 RU 的耗时等信息。具体请参考statements_summary 字段介绍。

查看资源组的 RU 消耗

从 v7.6.0 版本开始，TiDB 提供系统表 mysql.request_unit_by_group 存放各个资源组每日消耗的 RU 的历史记录。

示例：

SELECT * FROM request_unit_by_group LIMIT 5;
+----------------------------+----------------------------+----------------+----------+
| start_time                 | end_time                   | resource_group | total_ru |
+----------------------------+----------------------------+----------------+----------+
| 2024-01-01 00:00:00.000000 | 2024-01-02 00:00:00.000000 | default        |   334147 |
| 2024-01-01 00:00:00.000000 | 2024-01-02 00:00:00.000000 | rg1            |     4172 |
| 2024-01-01 00:00:00.000000 | 2024-01-02 00:00:00.000000 | rg2            |    34028 |
| 2024-01-02 00:00:00.000000 | 2024-01-03 00:00:00.000000 | default        |   334088 |
| 2024-01-02 00:00:00.000000 | 2024-01-03 00:00:00.000000 | rg1            |     3850 |
+----------------------------+----------------------------+----------------+----------+
5 rows in set (0.01 sec)

注意：

mysql.request_unit_by_group 的数据由 TiDB 的定时任务在每天结束后自动导入。如果某个资源组当天的 RU 消耗为 0，则不会产生一条记录。此表默认只存放最近 3 个月（最多 92 天）的数据。超过此期限的数据会自动被清理。

监控与图表

TiDB 会定时采集资源管控的运行时信息，并在 Grafana 的 Resource Control Dashboard 中提供了相关指标的可视化图表，详见 Resource Control 监控指标详解。

TiKV 中也记录了来自于不同资源组的请求 QPS，详见 TiKV 监控指标详解。

TiDB Dashboard 中可以查看当前 RESOURCE_GROUPS 表中资源组的数据。详见 TiDB Dashboard 资源管控页面。

工具兼容性

资源管控不影响数据导入导出以及其他同步工具的正常使用，BR、TiDB Lightning、TiCDC 等工具不支持对资源管控相关 DDL 的处理，这些工具的资源消耗也不受资源管控的限制。

常见问题

  1. 如果我暂时不想使用资源组对资源进行管控，是否一定要关闭这个特性？

    不需要。没有指定任何资源组的用户，将被放入系统预定义的 default 资源组，而 default 资源组默认拥有无限用量。当所有用户都属于 default 资源组时，资源分配方式与关闭资源管控时相同。

  2. 一个数据库用户是否可以绑定到不同的资源组？

    不能。一个数据库用户只能绑定到一个资源组。但是，在会话运行的过程中，可以通过 SET RESOURCE GROUP 设置当前会话使用的资源组。你也可以通过优化器 RESOURCE_GROUP() Hint 为运行的语句设置资源组。

  3. 当各个资源组设置的用量 (RU_PER_SEC) 总和超出系统容量会发生什么？

    TiDB 在创建资源组时不会检查容量。只要系统有足够的空闲资源，TiDB 就会满足每个资源组的用量设置。当系统资源超过限制时，TiDB 会优先满足高优先级 (PRIORITY) 资源组的请求。如果同一优先级的请求无法全部满足，TiDB 会根据用量 (RU_PER_SEC) 的大小按比例分配。

另请参阅