Titan 配置

Titan 是基于 RocksDB 开发的存储引擎插件,通过把 key 和 value 分离存储,在 value 较大的场景下,减少写放大,降低 RocksDB 后台 compaction 对 I/O 带宽和 CPU 的占用,以提高性能。详情参阅 Titan 介绍

本文档介绍如何如何通过 Titan 配置项来开启、关闭 Titan,相关参数介绍,以及 level merge 功能。

开启 Titan

Titan 对 RocksDB 兼容,也就是说,使用 RocksDB 存储引擎的现有 TiKV 实例可以直接开启 Titan。

  • 方法一:如果使用 TiUP 部署的集群,开启的方法是执行 tiup cluster edit-config ${cluster-name} 命令,再编辑 TiKV 的配置文件。编辑 TiKV 配置文件示例如下:

      tikv:
        rocksdb.titan.enabled: true
    

    重新加载配置,同时也会在线滚动重启 TiKV:

    `tiup cluster reload ${cluster-name} -R tikv`
    

    具体命令,可参考通过 TiUP 修改配置参数

  • 方法二:直接编辑 TiKV 配置文件开启 Titan(线上环境不推荐)。

    [rocksdb.titan]
    enabled = true
    

开启 Titan 以后,原有的数据并不会马上移入 Titan 引擎,而是随着前台写入和 RocksDB compaction 的进行,逐步进行 key-value 分离并写入 Titan。可以通过观察 TiKV Details - Titan kv - blob file size 监控面版确认数据保存在 Titan 中部分的大小。

如果需要加速数据移入 Titan,可以通过 tikv-ctl 执行一次全量 compaction,具体参考手动 compact

注意:

在不开启 Titan 功能的情况下,RocksDB 无法读取已经迁移到 Titan 的数据。如果在打开过 Titan 的 TiKV 实例上错误地关闭了 Titan(误设置 rocksdb.titan.enabled = false),启动 TiKV 会失败,TiKV log 中出现 You have disabled titan when its data directory is not empty 错误。如需要关闭 Titan,参考关闭 Titan 一节。

相关参数介绍

使用 TiUP 调整参数,请参考修改配置参数

  • Titan GC 线程数。

    当从 TiKV Details - Thread CPU - RocksDB CPU 监控中观察到 Titan GC 线程长期处于满负荷状态时,应该考虑增加 Titan GC 线程池大小。

    [rocksdb.titan]
    max-background-gc = 1
    
  • value 的大小阈值。

    当写入的 value 小于这个值时,value 会保存在 RocksDB 中,反之则保存在 Titan 的 blob file 中。根据 value 大小的分布,增大这个值可以使更多 value 保存在 RocksDB,读取这些小 value 的性能会稍好一些;减少这个值可以使更多 value 保存在 Titan 中,进一步减少 RocksDB compaction。

    [rocksdb.defaultcf.titan]
    min-blob-size = "1KB"
    
  • Titan 中 value 所使用的压缩算法。Titan 中压缩是以 value 为单元的。

    [rocksdb.defaultcf.titan]
    blob-file-compression = "lz4"
    
  • Titan 中 value 的缓存大小。

    更大的缓存能提高 Titan 读性能,但过大的缓存会造成 OOM。建议在数据库稳定运行后,根据监控把 RocksDB block cache (storage.block-cache.capacity) 设置为 store size 减去 blob file size 的大小,blob-cache-size 设置为 内存大小 * 50% 再减去 block cache 的大小。这是为了保证 block cache 足够缓存整个 RocksDB 的前提下,blob cache 尽量大。

    [rocksdb.defaultcf.titan]
    blob-cache-size = 0
    
  • 当一个 blob file 中无用数据(相应的 key 已经被更新或删除)比例超过以下阈值时,将会触发 Titan GC 。

    discardable-ratio = 0.5
    

    将此文件有用的数据重写到另一个文件。这个值可以估算 Titan 的写放大和空间放大的上界(假设关闭压缩)。公式是:

    写放大上界 = 1 / discardable_ratio

    空间放大上界 = 1 / (1 - discarable_ratio)

    可以看到,减少这个阈值可以减少空间放大,但是会造成 Titan 更频繁 GC;增加这个值可以减少 Titan GC,减少相应的 I/O 带宽和 CPU 消耗,但是会增加磁盘空间占用。

  • 以下选项限制 RocksDB compaction 的 I/O 速率,以达到在流量高峰时,限制 RocksDB compaction 减少其 I/O 带宽和 CPU 消耗对前台读写性能的影响。

    当开启 Titan 时,该选项限制 RocksDB compaction 和 Titan GC 的 I/O 速率总和。当发现在流量高峰时 RocksDB compaction 和 Titan GC 的 I/O 和/或 CPU 消耗过大,可以根据磁盘 I/O 带宽和实际写入流量适当配置这个选项。

    [rocksdb]
    rate-bytes-per-sec = 0
    

关闭 Titan(实验功能)

通过设置 rocksdb.defaultcf.titan.blob-run-mode 参数可以关闭 Titan。blob-run-mode 可以设置为以下几个值之一:

  • 当设置为 kNormal 时,Titan 处于正常读写的状态。
  • 当设置为 kReadnly 时,新写入的 value 不论大小均会写入 RocksDB。
  • 当设置为 kFallback 时,新写入的 value 不论大小均会写入 RocksDB,并且当 RocksDB 进行 compaction 时,会自动把所碰到的存储在 Titan blob file 中的 value 移回 RocksDB。

当需要关闭 Titan 时,可以设置 blob-run-mode = "kFallback",并通过 tikv-ctl 执行全量 compaction。此后通过监控确认 blob file size 降到 0 以后,可以更改 rocksdb.titan.enabled = false 并重启 TiKV。

注意:

关闭 Titan 是实验性功能,非必要不建议使用。

Level Merge(实验功能)

TiKV 4.0 中 Titan 提供新的算法提升范围查询性能并降低 Titan GC 对前台写入性能的影响。这个新的算法称为 level merge。Level merge 可以通过以下选项开启:

[rocksdb.defaultcf.titan]
level-merge = true

开启 level merge 的好处如下:

  • 大幅提升 Titan 的范围查询性能。
  • 减少了 Titan GC 对前台写入性能的影响,提升写入性能。
  • 减少 Titan 空间放大,减少磁盘空间占用(默认配置下的比较)。

相应地,level merge 写放大会比 Titan 稍高,但依然低于原生的 RocksDB。