了解TiDB基础入门

逃离我推掉我的手 2021-06-22 15:38 327阅读 0赞

由于目前的项目把mysql换成了TiDb，所以特意来了解下tidb。其实也不能说换，由于tidb和mysql几乎完全兼容，所以我们的程序没有任何改动就完成了数据库从mysql到TiDb的转换，TiDB 是一个分布式 NewSQL [SQL 、 NoSQL 和 NewSQL 的优缺点比较 ][SQL _ NoSQL _ NewSQL _]数据库。它支持水平弹性扩展、ACID 事务、标准 SQL、MySQL 语法和 MySQL 协议，具有数据强一致的高可用特性，是一个不仅适合 OLTP 场景还适合 OLAP 场景的混合数据库。下面是对有关资料的整理还有一些扩展内容以链接的方式展示，有兴趣可以点击了解一下。

### 一. TiDb简介 ###

TiDB 是 PingCAP 公司受 Google Spanner / F1 论文启发而设计的开源分布式 HTAP (Hybrid Transactional and Analytical Processing) 数据库，结合了传统的 RDBMS 和NoSQL 的最佳特性。TiDB 兼容 MySQL，支持无限的水平扩展，具备强一致性和高可用性。TiDB 的目标是为 OLTP(Online Transactional Processing) 和 OLAP (Online Analytical Processing) 场景提供一站式的解决方案。TiDB 具备如下核心特点：

*  1 高度兼容 MySQL  
    　大多数情况下，无需修改代码即可从 MySQL 轻松迁移至 TiDB，分库分表后的 MySQL 集群亦可通过 TiDB 工具进行实时迁移。
 *  2 水平弹性扩展  
    　通过简单地增加新节点即可实现 TiDB 的水平扩展，按需扩展吞吐或存储，轻松应对高并发、海量数据场景。
 *  3 分布式事务  
    　TiDB 100% 支持标准的 ACID 事务。
 *  4 真正金融级高可用  
    　相比于传统主从 (M-S) 复制方案，基于 Raft 的多数派选举协议可以提供金融级的 100% 数据强一致性保证，且在不丢失大多数副本的前提下，可以实现故障的自动恢复 (auto-failover)，无需人工介入。
 *  5 一站式 HTAP 解决方案  
    　TiDB 作为典型的 OLTP 行存数据库，同时兼具强大的 OLAP 性能，配合 TiSpark，可提供一站式 HTAP解决方案，一份存储同时处理OLTP & OLAP[OLAP、OLTP的介绍和比较][OLAP_OLTP]无需传统繁琐的 ETL 过程。
 *  6 云原生 SQL 数据库  
    　TiDB 是为云而设计的数据库，同 Kubernetes （[Kubernetes核心概念][Kubernetes] ）深度耦合，支持公有云、私有云和混合云，使部署、配置和维护变得十分简单。  
    　TiDB 的设计目标是 100% 的 OLTP 场景和 80% 的 OLAP 场景，更复杂的 OLAP 分析可以通过 TiSpark 项目来完成。 TiDB 对业务没有任何侵入性，能优雅的替换传统的数据库中间件、数据库分库分表等 Sharding 方案。同时它也让开发运维人员不用关注数据库 Scale 的细节问题，专注于业务开发，极大的提升研发的生产力.

### 二. TiDb 整体架构 ###

TiDB 集群主要分为三个组件：

*  TiDB Server  
    　TiDB Server 负责接收 SQL 请求，处理 SQL 相关的逻辑，并通过 PD 找到存储计算所需数据的 TiKV 地址，与 TiKV 交互获取数据，最终返回结果。 TiDB Server是无状态的，其本身并不存储数据，只负责计算，可以无限水平扩展，可以通过负载均衡组件（如LVS、HAProxy 或F5）对外提供统一的接入地址。
 *  PD Server  
    　Placement Driver (简称 PD) 是整个集群的管理模块，其主要工作有三个： 一是存储集群的元信息（某个 Key 存储在哪个 TiKV 节点）；二是对 TiKV 集群进行调度和负载均衡（如数据的迁移、Raft group leader的迁移等）；三是分配全局唯一且递增的事务 ID。 　　  
    　PD 是一个集群，需要部署奇数个节点，一般线上推荐至少部署 3 个节点。
 *  TiKV Server  
    　TiKV Server 负责存储数据，从外部看 TiKV 是一个分布式的提供事务的 Key-Value 存储引擎。存储数据的基本单位是 Region，每个 Region 负责存储一个 Key Range （从 StartKey 到EndKey 的左闭右开区间）的数据，每个 TiKV 节点会负责多个 Region 。TiKV 使用 Raft协议做复制，保持数据的一致性和容灾。副本以 Region 为单位进行管理，不同节点上的多个 Region 构成一个 RaftGroup，互为副本。数据在多个 TiKV 之间的负载均衡由 PD 调度，这里也是以 Region 为单位进行调度。

### 三. 核心特性 ###

*  1 水平扩展  
    　无限水平扩展是 TiDB 的一大特点，这里说的水平扩展包括两方面：计算能力和存储能力。TiDB Server 负责处理 SQL 请求，随着业务的增长，可以简单的添加 TiDB Server 节点，提高整体的处理能力，提供更高的吞吐。TiKV 负责存储数据，随着数据量的增长，可以部署更多的 TiKV Server 节点解决数据 Scale 的问题。PD 会在 TiKV 节点之间以 Region 为单位做调度，将部分数据迁移到新加的节点上。所以在业务的早期，可以只部署少量的服务实例（推荐至少部署 3 个 TiKV， 3 个 PD，2 个 TiDB），随着业务量的增长，按照需求添加 TiKV 或者 TiDB 实例。
 *  2 高可用  
    　高可用是 TiDB 的另一大特点，TiDB/TiKV/PD 这三个组件都能容忍部分实例失效，不影响整个集群的可用性。下面分别说明这三个组件的可用性、单个实例失效后的后果以及如何恢复。  
    TiDB  
    　TiDB 是无状态的，推荐至少部署两个实例，前端通过负载均衡组件对外提供服务。当单个实例失效时，会影响正在这个实例上进行的 Session，从应用的角度看，会出现单次请求失败的情况，重新连接后即可继续获得服务。单个实例失效后，可以重启这个实例或者部署一个新的实例。  
    PD  
    　PD 是一个集群，通过 Raft 协议保持数据的一致性，单个实例失效时，如果这个实例不是 Raft 的 leader，那么服务完全不受影响；如果这个实例是 Raft 的 leader，会重新选出新的 Raft leader，自动恢复服务。PD 在选举的过程中无法对外提供服务，这个时间大约是3秒钟。推荐至少部署三个 PD 实例，单个实例失效后，重启这个实例或者添加新的实例。  
    TiKV  
    　TiKV 是一个集群，通过 Raft 协议（[raft一致性哈算法][raft]以及[Raft 为什么是更易理解的分布式一致性算法][Raft] ）保持数据的一致性（副本数量可配置，默认保存三副本），并通过 PD 做负载均衡调度。单个节点失效时，会影响这个节点上存储的所有 Region。对于 Region 中的 Leader 结点，会中断服务，等待重新选举；对于 Region 中的 Follower 节点，不会影响服务。当某个 TiKV 节点失效，并且在一段时间内（默认 30 分钟）无法恢复，PD 会将其上的数据迁移到其他的 TiKV 节点上。

### 四. TiDb技术内幕 ###

*  1 保存数据 [TiDB 技术内幕 - 说存储][TiDB _ -]
 *  2 计算（很关键如何做sql运算） [TiDB 技术内幕 - 说计算 ][TiDB _ - _]
 *  3 调度(Tidb集群管理) [TiDB 技术内幕 - 谈调度 ][TiDB _ - _ 1]

### 五. 安装部署 ###

tidb安装部署，可能比较麻烦，一步步照着做，如果公司有专门的运维，这个工作可以由运维来搞，但是大多数的中小公司是没有的，都是开发者兼职运维，所以作为一个开发者，还是了解下比较好。 [安装部署 ][Link 1]

声明 ：  
　以上只是对tidb资料的简单整理和对tidb的一个基本了解，更详细的资料可以转至tidb的官方文档，注意里面的常见问题和解答，很有用:[PingCAP Tidb官方文档][PingCAP Tidb]

[SQL _ NoSQL _ NewSQL _]: https://www.jianshu.com/p/ed55f20e736a
[OLAP_OLTP]: https://www.jianshu.com/p/b1d7ca178691
[Kubernetes]: https://www.jianshu.com/p/6326c7b4bc63
[raft]: https://www.jianshu.com/p/3c6a4fd6a7cc
[Raft]: https://www.jianshu.com/p/42ca4ecb8524
[TiDB _ -]: https://www.jianshu.com/p/f21b111a3c39
[TiDB _ - _]: https://www.jianshu.com/p/fc7f476c8d37
[TiDB _ - _ 1]: https://www.jianshu.com/p/a4e01a1b6489
[Link 1]: https://www.jianshu.com/p/f772412b87b8
[PingCAP Tidb]: https://pingcap.com/docs-cn/