多级存储与对象存储
本节介绍 TDengine Enterprise 特有的多级存储功能，其作用是将较近的热度较高的数据存储在高速介质上，而时间久远热度很低的数据存储在低成本介质上，达成了以下目标：
- 降低存储成本：将数据分级存储后，海量极冷数据存入廉价存储介质带来显著经济性
- 提升写入性能：得益于每级存储可支持多个挂载点，WAL 预写日志也支持 0 级的多挂载点并行写入，极大提升写入性能（实际场景测得支持持续写入每秒 3 亿测点以上），在机械硬盘上可获得极高磁盘 IO 吞吐（实测可达 2GB/s）
- 方便维护：配置好各级存储挂载点后，系统数据迁移等工作，无需人工干预；存储扩容更灵活、方便
- 对 SQL 透明：无论查询的数据是否跨级，一条 SQL 可返回所有数据，简单高效
多级存储所涉及的各层存储介质都是本地存储设备。除了本地存储设备之外，TDengine Enterprise 还支持使用对象存储(S3)，将最冷的一批数据保存在最廉价的介质上，以进一步降低存储成本，并在必要时仍然可以进行查询，且数据存储在哪里也对 SQL 透明。支持对象存储在 3.3.0.0 版本中首次发布，建议使用最新版本。
多级存储
配置方式
多级存储支持 3 级，每级最多可配置 128 个挂载点。
Tips 典型的配置方案有：0 级配置多个挂载点，每个挂载点对应单块 SAS 硬盘；1 级配置多个挂载点，每个挂载点对应单块或多块 SATA 硬盘；2 级可配置 S3 存储或其他廉价网络存储。
TDengine 多级存储配置方式如下（在配置文件/etc/taos/taos.cfg 中）：
dataDir [path] <level> <primary>
- path: 挂载点的文件夹路径。
- level：介质存储等级，取值为 0、1、2。 0 级存储最新的数据，1 级存储次新的数据，2 级存储最老的数据，省略默认为 0。各级存储之间的数据流向：0 级存储 -> 1 级存储 -> 2 级存储。 同一存储等级可挂载多个硬盘，同一存储等级上的数据文件分布在该存储等级的所有硬盘上。需要说明的是，数据在不同级别的存储介质上的移动，是由系统自动完成的，用户无需干预。
- primary：是否为主挂载点，0（否）或 1（是），省略默认为 1。
在配置中，只允许一个主挂载点的存在（level=0，primary=1），例如采用如下的配置方式：
dataDir /mnt/data1 0 1
dataDir /mnt/data2 0 0
dataDir /mnt/data3 1 0
dataDir /mnt/data4 1 0
dataDir /mnt/data5 2 0
dataDir /mnt/data6 2 0
注意
- 多级存储不允许跨级配置，合法的配置方案有：仅 0 级、仅 0 级 + 1 级、以及 0 级 + 1 级 + 2 级。而不允许只配置 level=0 和 level=2，而不配置 level=1。
- 禁止手动移除使用中的挂载盘，挂载盘目前不支持非本地的网络盘。
负载均衡
在多级存储中，有且只有一个主挂载点，主挂载点承担了系统中最重要的元数据存储，同时各个 vnode 的主目录均存在于当前 dnode 主挂载点上，从而导致该 dnode 的写入性能受限于单个磁盘的 IO 吞吐能力。
从 TDengine 3.1.0.0 开始，如果一个 dnode 配置了多个 0 级挂载点，我们将该 dnode 上所有 vnode 的主目录均衡分布在所有的 0 级挂载点上，由这些 0 级挂载点共同承担写入负荷。
在网络 I/O 及其它处理资源不成为瓶颈的情况下，通过优化集群配置，测试结果证明整个系统的写入能力和 0 级挂载点的数量呈现线性关系，即随着 0 级挂载点数量的增加，整个系统的写入能力也成倍增加。
同级挂载点选择策略
一般情况下，当 TDengine 要从同级挂载点中选择一个用于生成新的数据文件时，采用 round robin 策略进行选择。但现实中有可能每个磁盘的容量不相同，或者容量相同但写入的数据量不相同，这就导致会出现每个磁盘上的可用空间不均衡，在实际进行选择时有可能会选择到一个剩余空间已经很小的磁盘。
为了解决这个问题，从 3.1.1.0 开始引入了一个新的配置 minDiskFreeSize，当某块磁盘上的可用空间小于等于这个阈值时，该磁盘将不再被选择用于生成新的数据文件。该配置项的单位为字节，若配置值大于 2GB，则会跳过可用空间小于 2GB 的挂载点。
从 3.3.2.0 版本开始，引入了一个新的配置 disable_create_new_file，用于控制在某个挂载点上禁止生成新文件，其缺省值为 false，即每个挂载点上默认都可以生成新文件。
对象存储
本节介绍在 TDengine Enterprise 版本中如何使用对象存储功能，如 Amazon S3、Azure Blob Storage、华为 OBS、腾讯云 COS、阿里云 OSS、MinIO 等对象存储服务。
注意 在配合多级存储使用时，每一级存储介质上保存的数据都有可能被按规则备份到远程对象存储中并删除本地数据文件。
S3 对象存储
本功能基于通用 S3 SDK 实现，对各个 S3 平台的访问参数进行了兼容适配，通过适当的参数配置，可以把大部分较冷的时序数据存储到 S3 服务中。
配置方式
在配置文件 /etc/taos/taos.cfg 中，添加用于 S3 访问的参数：
| 参数名称 | 参数含义 |
|---|---|
| s3EndPoint | 用户所在地域的 COS 服务域名，支持 http 和 https，bucket 的区域需要与 endpoint 的保持一致，否则无法访问 |
| s3AccessKey | 冒号分隔的用户 SecretId:SecretKey。例如：AKIDsQmwsfKxTo2A6nGVXZN0UlofKn6JRRSJ:lIdoy99ygEacU7iHfogaN2Xq0yumSm1E |
| s3BucketName | 存储桶名称，减号后面是用户注册 COS 服务的 AppId。其中 AppId 是 COS 特有，AWS 和阿里云都没有，配置时需要作为 bucket name 的一部分，使用减号分隔。参数值均为字符串类型，但不需要引号。例如：test0711-1309024725 |
| s3UploadDelaySec | data 文件持续多长时间不再变动后上传至 s3，单位：秒。最小值：1；最大值：2592000（30天），默认值 60 秒 |
| s3PageCacheSize | S3 page cache 缓存页数目，单位：页。最小值：4；最大值：102410241024。 ，默认值 4096 |
| s3MigrateIntervalSec | 本地数据文件自动上传 S3 的触发周期，单位为秒。最小值：600；最大值：100000。默认值 3600 |
| s3MigrateEnabled | 是否自动进行 S3 迁移，默认值为 0，表示关闭自动 S3 迁移，可配置为 1 |
检查配置参数可用性
在 taos.cfg 中完成对 S3 的配置后，通过 taosd 命令的 checks3 参数可以检查所配置的 S3 服务是否可用：
taosd --checks3
如果配置的 S3 服务无法访问，此命令会在运行过程中输出相应的错误信息。
创建使用 S3 的 DB
完成配置后，即可启动 TDengine 集群，创建使用 S3 的数据库，比如：
create database demo_db duration 1d s3_keeplocal 3d;
数据库 demo_db 中写入时序数据后，3 天之前的时序数据会自动分块存放到 S3 存储中。
默认情况下，mnode 每小时会下发 S3 数据迁移检查的指令，如果有时序数据需要上传，则自动分块存放到 S3 存储中，也可以使用 SQL 命令手动触发，由用户触发这一操作，语法如下：
s3migrate database <db_name>;
详细的 DB 参数见下表：
| # | 参数 | 默认值 | 最小值 | 最大值 | 描述 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | s3_keeplocal | 365 | 1 | 365000 | 数据在本地保留的天数，即 data 文件在本地磁盘保留多长时间后可以上传到 S3。默认单位：天，支持 m（分钟）、h（小时）和 d（天）三个单位 |
| 2 | s3_chunkpages | 131072 | 131072 | 1048576 | 上传对象的大小阈值，与 tsdb_pagesize 参数一样，不可修改，单位为 TSDB 页 |
| 3 | s3_compact | 1 | 0 | 1 | TSDB 文件组首次上传 S3 时，是否自动进行 compact 操作 |
对象存储读写次数估算
对象存储服务的使用成本与存储的数据量及请求次数相关，下面分别介绍数据的上传及下载过程。
数据上传
当 TSDB 时序数据超过 s3_keeplocal 参数指定的时间，相关的数据文件会被切分成多个文件块，每个文件块的默认大小是 512M 字节 (s3_chunkpages * tsdb_pagesize)。除了最后一个文件块保留在本地文件系统外，其余的文件块会被上传到对象存储服务。
上传次数 = 数据文件大小 / (s3_chunkpages * tsdb_pagesize) - 1
在创建数据库时，可以通过 s3_chunkpages 参数调整每个文件块的大小，从而控制每个数据文件的上传次数。
其它类型的文件如 head, stt, sma 等，保留在本地文件系统，以加速预计算相关查询。
数据下载
在查询操作中，如果需要访问对象存储中的数据，TSDB 不会下载整个数据文件，而是计算所需数据在文件中的位置，只下载相应的数据到 TSDB 页缓存中，然后将数据返回给查询执行引擎。后续查询首先检查页缓存，查看数据是否已被缓存。如果数据已缓存，则直接使用缓存中的数据，而无需重复从对象存储下载，从而有效降低从对象存储下载数据的次数。
相邻的多个数据页会作为一个数据块从对象存储下载一次，以减少从对象存储下载的次数。每个数据页的大小，在创建数据库时，通过 tsdb_pagesize 参数指定，默认 4K 字节。
下载次数 = 查询需要的数据块数量 - 已缓存的数据块数量
页缓存是内存缓存，节点重启后，再次查询需要重新下载数据。缓存采用 LRU (Least Recently Used) 策略，当缓存空间不足时，最近最少使用的数据将被淘汰。缓存的大小可以通过 s3PageCacheSize 参数进行调整，通常来说，缓存越大，下载次数越少。
Azure Blob 存储
本节介绍在 TDengine Enterprise 版本中如何使用微软 Azure Blob 存储。本功能可以通过两个方式使用：利用 Flexify 服务提供的 S3 网关功能和不依赖 Flexify 服务。通过配置参数，可以把大部分较冷的时序数据存储到 Azure Blob 服务中。
Flexify 服务
Flexify 是 Azure Marketplace 中的一款应用程序，允许兼容 S3 的应用程序通过标准 S3 API 在 Azure Blob Storage 中存储数据。可使用多个 Flexify 服务对同一个 Blob 存储建立多个 S3 网关。
部署方式请参考 Flexify 应用页面说明。
配置方式
在配置文件 /etc/taos/taos.cfg 中，添加用于 S3 访问的参数：
s3EndPoint http //20.191.157.23,http://20.191.157.24,http://20.191.157.25
s3AccessKey FLIOMMNL0:uhRNdeZMLD4wo,ABCIOMMN:uhRNdeZMD4wog,DEFOMMNL049ba:uhRNdeZMLD4wogXd
s3BucketName td-test
- 允许对 s3EndPoint、s3AccessKey 配置多项，但要求二者项数一致。多个配置项间使用 ',' 分隔。s3BucketName 仅允许配置一项
- 认为每一组
{s3EndPoint、s3AccessKey}配置对应一个 S3 服务，每次发起 S3 请求时将随机选择一个服务 - 认为全部 S3 服务均指向同一数据源，对各个 S3 服务操作完全等价
- 在某一 S3 服务上操作失败后会切换至其他服务，全部服务都失败后将返回最后产生的错误码
- 最大支持的 S3 服务配置数为 10
不依赖 Flexify 服务
用户界面同 S3，不同的地方在于下面三个参数的配置：
| # | 参数 | 示例值 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 1 | s3EndPoint | https://fd2d01c73.blob.core.windows.net | Blob URL |
| 2 | s3AccessKey | fd2d01c73:veUy/iRBeWaI2YAerl+AStw6PPqg== | 冒号分隔的用户 accountId:accountKey |
| 3 | s3BucketName | test-container | Container name |
其中 fd2d01c73 是账户 ID；微软 Blob 存储服务只支持 Https 协议，不支持 Http。
