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title: 高可用与负载均衡
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## Vnode 的高可用性
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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。
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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：
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```sql
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CREATE DATABASE demo replica 3;
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```
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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数据节点 dnode 里（实际部署时，需要在不同的物理机上），只要一个 vnode group 里超过半数的 vnode 处于工作状态，这个 vnode group 就能正常的对外服务。
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一个数据节点 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。
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因为 vnode 的引入，无法简单地给出结论：“集群中过半数据节点 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，但如果有两个数据节点不工作，那整个集群就无法正常工作了。
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## Mnode 的高可用性
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TDengine 集群是由 mnode（taosd 的一个模块，管理节点）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。
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一个集群有多个数据节点 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：
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```sql
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SHOW MNODES;
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```
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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）。当集群中第一个数据节点启动时，该数据节点一定会运行一个 mnode 实例，否则该数据节点 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。
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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。
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:::note
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一个 TDengine 高可用系统，无论是 vnode 还是 mnode，都必须配置多个副本。
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## 负载均衡
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有三种情况，将触发负载均衡，而且都无需人工干预。
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当一个新数据节点添加进集群时，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数据节点上，无需任何人工干预。
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当一个数据节点从集群中移除时，系统将自动把该数据节点上的数据转移到其他数据节点，无需任何人工干预。
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如果一个数据节点过热（数据量过大），系统将自动进行负载均衡，将该数据节点的一些 vnode 自动挪到其他节点。
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当上述三种情况发生时，系统将启动各个数据节点的负载计算，从而决定如何挪动。
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:::tip
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负载均衡由参数 balance 控制，它决定是否启动自动负载均衡，0 表示禁用，1 表示启用自动负载均衡。
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## 数据节点离线处理
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如果一个数据节点离线，TDengine 集群将自动检测到。有如下两种情况：
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该数据节点离线超过一定时间（taos.cfg 里配置参数 offlineThreshold 控制时长），系统将自动把该数据节点删除，产生系统报警信息，触发负载均衡流程。如果该被删除的数据节点重新上线时，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。
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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。
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:::note
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如果一个虚拟节点组（包括 mnode 组）里所归属的每个数据节点都处于离线或 unsynced 状态，必须等该虚拟节点组里的所有数据节点都上线、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 个数据节点，副本数为 3，如果 3 个数据节点都宕机，然后 2 个数据节点重启，是无法工作的，只有等 3 个数据节点都重启成功，才能对外服务。
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## Arbitrator 的使用
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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。
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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。
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总之，在目前版本下，TDengine 建议在双副本环境要配置 Arbitrator，以提升系统的可用性。
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Arbitrator 的执行程序名为 tarbitrator。该程序对系统资源几乎没有要求，只需要保证有网络连接，找任何一台 Linux 服务器运行它即可。以下简要描述安装配置的步骤：
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请点击 安装包下载，在 TDengine Arbitrator Linux 一节中，选择合适的版本下载并安装。
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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。
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修改每个 taosd 实例的配置文件，在 taos.cfg 里将参数 arbitrator 设置为 tarbitrator 程序所对应的 End Point。（如果该参数配置了，当副本数为偶数时，系统将自动连接配置的 Arbitrator。如果副本数为奇数，即使配置了 Arbitrator，系统也不会去建立连接。）
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在配置文件中配置了的 Arbitrator，会出现在 SHOW DNODES 指令的返回结果中，对应的 role 列的值会是“arb”。
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查看集群 Arbitrator 的状态【2.0.14.0 以后支持】
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```sql
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SHOW DNODES;
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