(一)分佈式數據庫tidb-簡介

　　由於數據磁盤問題，最近進行了更換庫，因此決定寫關於這方面的專題的博客，博客信息參考的官方文檔。

1、分佈式數據庫使用背景

　　隨着互聯網的飛速發展，業務量可能在短短的時間內爆發式地增加，對應的數據量可能快速地從幾百 GB 漲到幾百個 TB，傳統的單機數據庫提供的服務，在系統的可擴展性、性價比方面已經再也不適用。好比MySQL數據庫，缺點是無法作到水平擴展。MySQL 要想能作到水平擴展，惟一的方法就業務層的分庫分表或者使用中間件等方案。可是，這些中間層方案也有很大侷限性，執行計劃不是最優，分佈式事務，跨節點 join，擴容複雜等。

2、分佈式數據庫TiDB簡介

　　TiDB 是 PingCAP 公司設計的開源分佈式 HTAP (Hybrid Transactional and Analytical Processing) 數據庫，結合了傳統的 RDBMS 和 NoSQL 的最佳特性。TiDB 兼容 MySQL，支持無限的水平擴展，具有強一致性和高可用性。TiDB 的目標是爲 OLTP (Online Transactional Processing) 和 OLAP (Online Analytical Processing) 場景提供一站式的解決方案。。

TiDB 具有以下特性：

• 高度兼容 MySQL

　　大多數狀況下，無需修改代碼便可從 MySQL 輕鬆遷移至 TiDB，分庫分表後的 MySQL 集羣亦可經過 TiDB 工具進行實時遷移。

• 水平彈性擴展

　　經過簡單地增長新節點便可實現 TiDB 的水平擴展，按需擴展吞吐或存儲，輕鬆應對高併發、海量數據場景。

• 分佈式事務

　　TiDB 100% 支持標準的 ACID 事務。

• 真正金融級高可用

　　相比於傳統主從 (M-S) 複製方案，基於 Raft 的多數派選舉協議能夠提供金融級的 100% 數據強一致性保證，且在不丟失大多數副本的前提下，能夠實現故障的自動恢復 (auto-failover)，無需人工介入。

• 一站式 HTAP 解決方案

　　TiDB 做爲典型的 OLTP 行存數據庫，同時兼具強大的 OLAP 性能，配合 TiSpark，可提供一站式 HTAP 解決方案，一份存儲同時處理 OLTP & OLAP，無需傳統繁瑣的 ETL 過程。

• 雲原生 SQL 數據庫

　　TiDB 是爲雲而設計的數據庫，支持公有云、私有云和混合雲，使部署、配置和維護變得十分簡單。

　　TiDB 的設計目標是 100% 的 OLTP 場景和 80% 的 OLAP 場景，更復雜的 OLAP 分析能夠經過 TiSpark 項目來完成。

　　TiDB 對業務沒有任何侵入性，能優雅的替換傳統的數據庫中間件、數據庫分庫分表等 Sharding 方案。同時它也讓開發運維人員不用關注數據庫 Scale 的細節問題，專一於業務開發，極大的提高研發的生產力。

3、TiDB總體架構

要深刻了解 TiDB 的水平擴展和高可用特色，首先須要瞭解 TiDB 的總體架構。

 

 

 

 TiDB 集羣主要分爲三個組件：

• TiDB Server

TiDB Server 負責接收 SQL 請求，處理 SQL 相關的邏輯，並經過 PD 找到存儲計算所需數據的 TiKV 地址，與 TiKV 交互獲取數據，最終返回結果。 TiDB Server 是無狀態的，其自己並不存儲數據，只負責計算，能夠無限水平擴展，能夠經過負載均衡組件（如LVS、HAProxy 或 F5）對外提供統一的接入地址。

• PD Server

Placement Driver (簡稱 PD) 是整個集羣的管理模塊，其主要工做有三個： 一是存儲集羣的元信息（某個 Key 存儲在哪一個 TiKV 節點）；二是對 TiKV 集羣進行調度和負載均衡（如數據的遷移、Raft group leader 的遷移等）；三是分配全局惟一且遞增的事務 ID。

PD 是一個集羣，須要部署奇數個節點，通常線上推薦至少部署 3 個節點。

• TiKV Server

TiKV Server 負責存儲數據，從外部看 TiKV 是一個分佈式的提供事務的 Key-Value 存儲引擎。存儲數據的基本單位是 Region（區域），每一個 Region 負責存儲一個 Key Range （從 StartKey 到 EndKey 的左閉右開區間）的數據，每一個 TiKV 節點會負責多個 Region 。TiKV 使用 Raft 協議作複製，保持數據的一致性和容災。副本以 Region 爲單位進行管理，不一樣節點上的多個 Region 構成一個 Raft Group，互爲副本。數據在多個 TiKV 之間的負載均衡由 PD 調度，這裏也是以 Region 爲單位進行調度。

4、核心特性

• 水平擴展

　　無限水平擴展是 TiDB 的一大特色，這裏說的水平擴展包括兩方面：計算能力和存儲能力。TiDB Server 負責處理 SQL 請求，隨着業務的增加，能夠簡單的添加 TiDB Server 節點，提升總體的處理能力，提供更高的吞吐。TiKV 負責存儲數據，隨着數據量的增加，能夠部署更多的 TiKV Server 節點解決數據 Scale 的問題。PD 會在 TiKV 節點之間以 Region 爲單位作調度，將部分數據遷移到新加的節點上。因此在業務的早期，能夠只部署少許的服務實例，隨着業務量的增加，按照需求添加 TiKV 或者 TiDB 實例。

• 高可用

　　高可用是 TiDB 的另外一大特色，TiDB/TiKV/PD 這三個組件都能容忍部分實例失效，不影響整個集羣的可用性。

5、TiDB原理與實現

　　TiDB 架構是 SQL 層和 KV 存儲層分離，至關於 InnoDB 插件存儲引擎與 MySQL 的關係。從下圖能夠看出整個系統是高度分層的，最底層選用了當前比較流行的存儲引擎 RocksDB，RockDB 性能很好可是是單機的，爲了保證高可用因此寫多份，上層使用 Raft 協議來保證單機失效後數據不丟失不出錯。保證有了比較安全的 KV 存儲的基礎上再去構建多版本，再去構建分佈式事務，這樣就構成了存儲層 TiKV。有了TiKV，TiDB 層只須要實現 SQL 層，再加上 MySQL 協議的支持，應用程序就能像訪問 MySQL 那樣去訪問 TiDB 了。

 

原文出處：https://www.cnblogs.com/hang-on/p/11484828.html