TIDB是一款分布式关系型数据库。它同时支持在线事务处理（OLTP）和在线分析处理（HTAP）。

它的处理时延在几十ms到若干秒。承诺在秒级内响应。支持乐观事务、悲观事务、可重复读（快照）和读已提交

Overview

tidb-architecture-v3.1

PD

是一个中心管理节点。管理整个集群的信息。记录表和KV的关系，记录KV的region分布。分配唯一id。

TiDB

是计算引擎，兼容mysql客户端。把收到的sql得到执行计划，把关系型数据转化为KV数据，并发送给TiKV或者TiFlash来执行，并返回数据

TiKV

是一个行KV存储节点，每个TiKV会存储若干region的KV数据，并通过raft来同步数据。使用rocksdb来存储KV对

TiFlash

是一个列KV存储节点，用于在线分析。通过raft同步TiKV的数据，保持强一致性

TiSpark

兼容spark客户端

五大特性

• 一键水平扩容/缩容（通过TiUP）

  可按需对计算、存储分别进行在线扩缩容

• 金融级别高可用

  通过raft算法同步数据

• 实时HTAP

  为HTAP提供列式存储引擎TiFlash。TiFlash通过Raft同步TIKV的数据，确保TiFlash与TiKV的强一致性

• 云原生分布式数据库

• 兼容mysql

  计算引擎TiDB兼容mysql客户端，应用程序可以快速从mysql迁移到TIDB

基本API

通过sql操作，计算引擎会自动选择TiKV还是TiFlash来返回数据

生产环境推荐硬件

迁移工具

部署

Labels设计

tidb-three-data-centers-in-two-cities-deployment-03

同城多中心

tidb-deploy-3dc

两地三中心

tidb-three-data-centers-in-two-cities-deployment-01

tidb-three-data-centers-in-two-cities-deployment-02

热点

• PD会检测Region是否存在热点，把不同的热点region分配到不同的机器上

• PD调度的最小单位是region。再细粒度的调度可以通过load base split。

  Load Base Spit会检测10s内超过阈值的region，并再合适的位置把region拆分，并把region分配到不同的计算机器上。被拆分的region不会被迅速merge。PD会跳过这些region，并通过心跳来监控region的QPS，避免合并两个QPS很高的region

限流

Store limit

原理

存储TiKV

tidb-storage-architecture

• 本地存储使用rocksdb，相同TiKV的不同region会存放再相同的rocksdb中

• 使用raft来同步数据

tidb-storage-1

• region是一块有序的数据块，从start_key到end_key。每块region不超过94M，raft以region为单位同步数据。region的分布通过PD动态调整

• MVCC支持，通过再key后面加上version来实现

  Key1_Version3 -> Value
  Key1_Version2 -> Value
  Key1_Version1 -> Value
  ……
  Key2_Version4 -> Value
  Key2_Version3 -> Value
  Key2_Version2 -> Value
  Key2_Version1 -> Value
  ……
  KeyN_Version2 -> Value
  KeyN_Version1 -> Value
  ……
  

• 分布式ACID事务

  • 乐观事务

tidb-2pc-in-tidb

• 悲观事务

tidb-pessimistic-transaction-in-tidb

计算TiDB

行转kv

Key:   tablePrefix{TableID}_recordPrefixSep{RowID}
Value: [col1, col2, col3, col4]

索引

Key:   tablePrefix{tableID}_indexPrefixSep{indexID}_indexedColumnsValue
Value: RowID

Key:   tablePrefix{TableID}_indexPrefixSep{IndexID}_indexedColumnsValue_{RowID}
Value: null

元数据

存放再TiKV中

调度PD

任务

• region合理分布，提高集群利用率
• 跨机房部署时，要保证一个机房掉线，不会丢失region的多数副本
• 添加一个TiKV节点，需要合理的迁移其他节点的region到新增节点
• 当一个节点掉线时，需要考虑快速容灾
  • 掉线后，region副本数量不够，需要选择合适机器补充副本
  • 节点恢复后，region副本数量过多，需要合理删除多余副本
• 热点region负载均衡
• 负载均衡时需要考虑数据迁移是否会占用大量网络资源、磁盘IO、CPU。需要限速进行

实现

PD通过心跳收集每个TiKV节点的信息，做调度策略

性能

优化手段

• 热点识别，拆分region
• sql编译计划缓存
• sql执行计划缓存
• 热点小表缓存
• 建索引
• sql优化