TiDB Operator 简介
- TiDB Operator 整体架构
- 使用 TiDB Operator 管理 TiDB 集群

TiDB Operator 简介

TiDB Operator 是 Kubernetes 上的 TiDB 集群自动运维系统，提供包括部署、升级、扩缩容、备份恢复、配置变更的 TiDB 全生命周期管理。借助 TiDB Operator，TiDB 可以无缝运行在公有云或私有部署的 Kubernetes 集群上。

注意：

每个 Kubernetes 集群中只能部署一个 TiDB Operator。

TiDB Operator 与适用的 TiDB 版本的对应关系如下：

TiDB Operator 版本	适用的 TiDB 版本
v1.0	v2.1, v3.0
v1.1	v3.0, v3.1, v4.0
dev	v3.0, v3.1, v4.0, dev

TiDB Operator 整体架构

其中，TidbCluster、TidbMonitor、TidbInitializer、Backup、Restore、BackupSchedule、TidbClusterAutoScaler 是由 CRD（CustomResourceDefinition）定义的自定义资源：

TidbCluster 用于描述用户期望的 TiDB 集群
TidbMonitor 用于描述用户期望的 TiDB 集群监控组件
TidbInitializer 用于描述用户期望的 TiDB 集群初始化 Job
Backup 用于描述用户期望的 TiDB 集群备份
Restore 用于描述用户期望的 TiDB 集群恢复
BackupSchedule 用于描述用户期望的 TiDB 集群周期性备份
TidbClusterAutoScaler 用于描述用户期望的 TiDB 集群自动伸缩

TiDB 集群的编排和调度逻辑则由下列组件负责：

tidb-controller-manager 是一组 Kubernetes 上的自定义控制器。这些控制器会不断对比 TidbCluster 对象中记录的期望状态与 TiDB 集群的实际状态，并调整 Kubernetes 中的资源以驱动 TiDB 集群满足期望状态，并根据其他 CR 完成相应的控制逻辑；
tidb-scheduler 是一个 Kubernetes 调度器扩展，它为 Kubernetes 调度器注入 TiDB 集群特有的调度逻辑。
tidb-admission-webhook 是一个 Kubernetes 动态准入控制器，完成 Pod、StatefulSet 等相关资源的修改、验证与运维。

此外，TiDB Operator 还提供了命令行接口 tkctl 用于运维集群和诊断集群问题。

上图是 TiDB Operator 的控制流程解析。从 TiDB Operator v1.1 开始，TiDB 集群、监控、初始化、备份等组件，都通过 CR 进行部署、管理。整体的控制流程如下：

用户通过 kubectl 创建 TidbCluster 和其他 CR 对象，比如 TidbMonitor 等；
TiDB Operator 会 watch TidbCluster 以及其它相关对象，基于集群的实际状态不断调整 PD、TiKV、TiDB 或者 Monitor 等组件的 StatefulSet、Deployment 和 Service 等对象；
Kubernetes 的原生控制器根据 StatefulSet、Deployment、Job 等对象创建更新或删除对应的 Pod；
PD、TiKV、TiDB 的 Pod 声明中会指定使用 tidb-scheduler 调度器，tidb-scheduler 会在调度对应 Pod 时应用 TiDB 的特定调度逻辑。

基于上述的声明式控制流程，TiDB Operator 能够自动进行集群节点健康检查和故障恢复。部署、升级、扩缩容等操作也可以通过修改 TidbCluster 对象声明“一键”完成。

使用 TiDB Operator 管理 TiDB 集群

TiDB Operator 提供了多种方式来部署 Kubernetes 上的 TiDB 集群：

测试环境：
- kind：采用 kind 方式在本地 Kubernetes 集群上部署 TiDB 集群；
- Minikube：使用 TiDB Operator 在本地 Minikube 环境部署 TiDB 集群；
- GKE：使用 TiDB Operator 在 GKE 上部署 TiDB 集群。
生产环境：
- 公有云：参考 AWS 部署文档，GKE 部署文档 (beta)，或阿里云部署文档在对应的公有云上一键部署生产可用的 TiDB 集群并进行后续的运维管理；
- 现有 Kubernetes 集群：首先按照部署 TiDB Operator在集群中安装 TiDB Operator，再根据在标准 Kubernetes 集群上部署 TiDB 集群来部署你的 TiDB 集群。对于生产级 TiDB 集群，你还需要参考 TiDB 集群环境要求调整 Kubernetes 集群配置并根据本地 PV 配置为你的 Kubernetes 集群配置本地 PV，以满足 TiKV 的低延迟本地存储需求。

在任何环境上部署前，都可以参考 TiDB 集群配置来自定义 TiDB 配置。

部署完成后，你可以参考下面的文档进行 Kubernetes 上 TiDB 集群的使用和运维：

当集群出现问题需要进行诊断时，你可以：

查阅 Kubernetes 上的 TiDB FAQ 寻找是否存在现成的解决办法；
参考 Kubernetes 上的 TiDB 故障诊断解决故障。

Kubernetes 上的 TiDB 提供了专用的命令行工具 tkctl 用于集群管理和辅助诊断，同时，在 Kubernetes 上，TiDB 的部分生态工具的使用方法也有所不同，你可以：

参考 tkctl 使用指南来使用 tkctl；
参考 Kubernetes 上的 TiDB 相关工具使用指南来了解 TiDB 生态工具在 Kubernetes 上的使用方法。

最后，当 TiDB Operator 发布新版本时，你可以参考升级 TiDB Operator 进行版本更新。