是，TiDB采用go語言編寫。TiDB是一個分布式NewSQL數(shù)據(jù)庫；它支持水平彈性擴(kuò)展、ACID事務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)SQL、MySQL語法和MySQL協(xié)議，具有數(shù)據(jù)強(qiáng)一致的高可用特性。TiDB架構(gòu)中的PD儲存了集群的元信息，如key在哪個TiKV節(jié)點；PD還負(fù)責(zé)集群的負(fù)載均衡以及數(shù)據(jù)分片等。PD通過內(nèi)嵌etcd來支持?jǐn)?shù)據(jù)分布和容錯；PD采用go語言編寫。

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本教程操作環(huán)境：windows7系統(tǒng)、GO 1.18版本、Dell G3電腦。

Go 語言不少重量級項目，而國內(nèi)最牛逼的 Go 開源項目應(yīng)該就是 TiDB 了吧。TiDB 是一個分布式數(shù)據(jù)庫，很多人可能對此一無所知。今天就跟大家聊聊這個話題。

TiDB設(shè)計簡單，官網(wǎng)和代碼都非常易讀，是學(xué)習(xí)分布式數(shù)據(jù)庫的首選開源項目。

數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)和編譯器并稱為三大系統(tǒng)，可以說是整個計算機(jī)軟件的基石。

很多人用過數(shù)據(jù)庫，但是很少有人實現(xiàn)過一個數(shù)據(jù)庫，特別是實現(xiàn)一個分布式數(shù)據(jù)庫。了解數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)原理和細(xì)節(jié)，一方面可以提高個人技術(shù)，對構(gòu)建其他系統(tǒng)有幫助，另一方面也有利于用好數(shù)據(jù)庫。

一、TiDB簡介

TiDB是一個分布式 NewSQL 數(shù)據(jù)庫。它支持水平彈性擴(kuò)展、ACID 事務(wù)、標(biāo)準(zhǔn) SQL、MySQL 語法和 MySQL 協(xié)議，具有數(shù)據(jù)強(qiáng)一致的高可用特性，是一個不僅適合 OLTP 場景還適合 OLAP 場景的混合數(shù)據(jù)庫。

OLTP：On-Line Transaction Processing，聯(lián)機(jī)事務(wù)處理。
OLAP：On-Line Analytical Processing，聯(lián)機(jī)分析處理。

• 高度兼容 MySQL 5.7

TiDB 高度兼容 MySQL 5.7 協(xié)議、MySQL 5.7 常用的功能及語法。雖然 TiDB 支持 MySQL 語法和協(xié)議，但是 TiDB 是由 PingCAP 團(tuán)隊完全自主開發(fā)的產(chǎn)品，并非基于MySQL開發(fā)。

MySQL 5.7 生態(tài)中的系統(tǒng)工具 (PHPMyAdmin、Navicat、MySQL Workbench、mysqldump、Mydumper、Myloader)、客戶端等均適用于 TiDB。

TiDB 目前還不支持觸發(fā)器、存儲過程、自定義函數(shù)、外鍵。

• 易用性

TiDB 使用起來很簡單，可以將 TiDB 集群當(dāng)成 MySQL 來用，可以將 TiDB 用在任何以 MySQL 作為后臺存儲服務(wù)的應(yīng)用中，并且基本上不需要修改應(yīng)用代碼，同時可以用大部分流行的 MySQL 管理工具來管理 TiDB。

只要支持 MySQL Client/Driver 的編程語言，都可以直接使用 TiDB。

• 支持分布式事務(wù)

無論是一個地方的幾個節(jié)點，還是跨多個數(shù)據(jù)中心的多個節(jié)點，TiDB 均支持 ACID 分布式事務(wù)。

TiDB 事務(wù)模型靈感源自 Google Percolator 模型，主體是一個兩階段提交協(xié)議，并進(jìn)行了一些實用的優(yōu)化。該模型依賴于一個時間戳分配器，為每個事務(wù)分配單調(diào)遞增的時間戳，這樣就檢測到事務(wù)沖突。在 TiDB 集群中，PD 承擔(dān)時間戳分配器的角色。

TiDB不需要像MySQL一樣通過支持XA來滿足跨數(shù)據(jù)庫事務(wù)，TiDO的本身的分布式事務(wù)模型無論是在性能上還是在穩(wěn)定性上都要比 XA 要高出很多，所以不會也不需要支持 XA。

與傳統(tǒng)的單機(jī)數(shù)據(jù)庫相比，TiDB 具有以下優(yōu)勢：

• 純分布式架構(gòu)，擁有良好的擴(kuò)展性，支持彈性的擴(kuò)縮容
• 支持 SQL，對外暴露 MySQL 的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并兼容大多數(shù) MySQL 的語法，在大多數(shù)場景下可以直接替換 MySQL
• 默認(rèn)支持高可用，在少數(shù)副本失效的情況下，數(shù)據(jù)庫本身能夠自動進(jìn)行數(shù)據(jù)修復(fù)和故障轉(zhuǎn)移，對業(yè)務(wù)透明
• 支持 ACID 事務(wù)，對于一些有強(qiáng)一致需求的場景友好，例如：銀行轉(zhuǎn)賬
• 具有豐富的工具鏈生態(tài)，覆蓋數(shù)據(jù)遷移、同步、備份等多種場景

簡單來說，TiDB 適合具備下面這些特點的場景：

• 數(shù)據(jù)量大，單機(jī)保存不下
• 不希望做 Sharding 或者懶得做 Sharding
• 訪問模式上沒有明顯的熱點
• 需要事務(wù)、需要強(qiáng)一致、需要災(zāi)備
• 希望 Real-Time HTAP，減少存儲鏈路

五大核心特性

• 一鍵水平擴(kuò)容或者縮容

  得益于 TiDB 存儲計算分離的架構(gòu)的設(shè)計，可按需對計算、存儲分別進(jìn)行在線擴(kuò)容或者縮容，擴(kuò)容或者縮容過程中對應(yīng)用運維人員透明。

• 金融級高可用

  數(shù)據(jù)采用多副本存儲，數(shù)據(jù)副本通過 Multi-Raft 協(xié)議同步事務(wù)日志，多數(shù)派寫入成功事務(wù)才能提交，確保數(shù)據(jù)強(qiáng)一致性且少數(shù)副本發(fā)生故障時不影響數(shù)據(jù)的可用性?？砂葱枧渲酶北镜乩砦恢谩⒏北緮?shù)量等策略滿足不同容災(zāi)級別的要求。

• 實時 HTAP

  提供行存儲引擎 TiKV、列存儲引擎 TiFlash 兩款存儲引擎，TiFlash 通過 Multi-Raft Learner 協(xié)議實時從 TiKV 復(fù)制數(shù)據(jù)，確保行存儲引擎 TiKV 和列存儲引擎 TiFlash 之間的數(shù)據(jù)強(qiáng)一致。TiKV、TiFlash 可按需部署在不同的機(jī)器，解決 HTAP 資源隔離的問題。

• 云原生的分布式數(shù)據(jù)庫

  專為云而設(shè)計的分布式數(shù)據(jù)庫，通過 TiDB Operator 可在公有云、私有云、混合云中實現(xiàn)部署工具化、自動化。

• 兼容 MySQL 5.7 協(xié)議和 MySQL 生態(tài)

  兼容 MySQL 5.7 協(xié)議、MySQL 常用的功能、MySQL 生態(tài)，應(yīng)用無需或者修改少量代碼即可從 MySQL 遷移到 TiDB。提供豐富的數(shù)據(jù)遷移工具幫助應(yīng)用便捷完成數(shù)據(jù)遷移。

四大核心應(yīng)用場景

• 對數(shù)據(jù)一致性及高可靠、系統(tǒng)高可用、可擴(kuò)展性、容災(zāi)要求較高的金融行業(yè)屬性的場景

  眾所周知，金融行業(yè)對數(shù)據(jù)一致性及高可靠、系統(tǒng)高可用、可擴(kuò)展性、容災(zāi)要求較高。傳統(tǒng)的解決方案是同城兩個機(jī)房提供服務(wù)、異地一個機(jī)房提供數(shù)據(jù)容災(zāi)能力但不提供服務(wù)，此解決方案存在以下缺點：資源利用率低、維護(hù)成本高、RTO (Recovery Time Objective) 及 RPO (Recovery Point Objective) 無法真實達(dá)到企業(yè)所期望的值。TiDB 采用多副本 + Multi-Raft 協(xié)議的方式將數(shù)據(jù)調(diào)度到不同的機(jī)房、機(jī)架、機(jī)器，當(dāng)部分機(jī)器出現(xiàn)故障時系統(tǒng)可自動進(jìn)行切換，確保系統(tǒng)的 RTO <= 30s 及 RPO = 0。

• 對存儲容量、可擴(kuò)展性、并發(fā)要求較高的海量數(shù)據(jù)及高并發(fā)的 OLTP 場景

  隨著業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸性的增長，傳統(tǒng)的單機(jī)數(shù)據(jù)庫無法滿足因數(shù)據(jù)爆炸性的增長對數(shù)據(jù)庫的容量要求，可行方案是采用分庫分表的中間件產(chǎn)品或者 NewSQL 數(shù)據(jù)庫替代、采用高端的存儲設(shè)備等，其中性價比最大的是 NewSQL 數(shù)據(jù)庫，例如：TiDB。TiDB 采用計算、存儲分離的架構(gòu)，可對計算、存儲分別進(jìn)行擴(kuò)容和縮容，計算最大支持 512 節(jié)點，每個節(jié)點最大支持 1000 并發(fā)，集群容量最大支持 PB 級別。

• Real-time HTAP 場景

  隨著 5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能的高速發(fā)展，企業(yè)所生產(chǎn)的數(shù)據(jù)會越來越多，其規(guī)模可能達(dá)到數(shù)百 TB 甚至 PB 級別，傳統(tǒng)的解決方案是通過 OLTP 型數(shù)據(jù)庫處理在線聯(lián)機(jī)交易業(yè)務(wù)，通過 ETL 工具將數(shù)據(jù)同步到 OLAP 型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，這種處理方案存在存儲成本高、實時性差等多方面的問題。TiDB 在 4.0 版本中引入列存儲引擎 TiFlash 結(jié)合行存儲引擎 TiKV 構(gòu)建真正的 HTAP 數(shù)據(jù)庫，在增加少量存儲成本的情況下，可以在同一個系統(tǒng)中做聯(lián)機(jī)交易處理、實時數(shù)據(jù)分析，極大地節(jié)省企業(yè)的成本。

• 數(shù)據(jù)匯聚、二次加工處理的場景

  當(dāng)前絕大部分企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都分散在不同的系統(tǒng)中，沒有一個統(tǒng)一的匯總，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，企業(yè)的決策層需要了解整個公司的業(yè)務(wù)狀況以便及時做出決策，故需要將分散在各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯聚在同一個系統(tǒng)并進(jìn)行二次加工處理生成 T+0 或 T+1 的報表。傳統(tǒng)常見的解決方案是采用 ETL + Hadoop 來完成，但 Hadoop 體系太復(fù)雜，運維、存儲成本太高無法滿足用戶的需求。與 Hadoop 相比，TiDB 就簡單得多，業(yè)務(wù)通過 ETL 工具或者 TiDB 的同步工具將數(shù)據(jù)同步到 TiDB，在 TiDB 中可通過 SQL 直接生成報表。

二、快速上手

TiDB 是一個分布式系統(tǒng)。最基礎(chǔ)的 TiDB 測試集群通常由 2 個 TiDB 實例、3 個 TiKV 實例、3 個 PD 實例和可選的 TiFlash 實例構(gòu)成。通過 TiUP Playground，可以快速搭建出上述的一套基礎(chǔ)測試集群，步驟如下：

• step1、下載并安裝 TiUP。

  curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://tiup-mirrors.pingcap.com/install.sh | sh

  登錄后復(fù)制

安裝完成后顯示：

Successfully set mirror to https://tiup-mirrors.pingcap.com Detected shell: bash Shell profile:  /home/user/.bashrc /home/user/.bashrc has been modified to add tiup to PATH open a new terminal or source /home/user/.bashrc to use it Installed path: /home/user/.tiup/bin/tiup =============================================== Have a try:     tiup playground ===============================================

• step2、聲明全局環(huán)境變量。 source ${your_shell_profile}

  source /home/user/.bashrc

  登錄后復(fù)制

• step3、在當(dāng)前 session 執(zhí)行以下命令啟動集群。

  tiup playground

  登錄后復(fù)制

• step4、驗證?！?strong>現(xiàn)在可以像使用MySQL一樣使用TiDB啦】

  #新開啟一個 session 以訪問 TiDB 數(shù)據(jù)庫。 #使用 TiUP client 連接 TiDB： tiup client #也可使用 MySQL 客戶端連接 TiDB mysql --host 127.0.0.1 --port 4000 -u root #通過 http://127.0.0.1:9090 訪問 TiDB 的 Prometheus 管理界面。 #通過 http://127.0.0.1:2379/dashboard 訪問 TiDB Dashboard 頁面，默認(rèn)用戶名為 root，密碼為空。 #通過 http://127.0.0.1:3000 訪問 TiDB 的 Grafana 界面，默認(rèn)用戶名和密碼都為 admin。

  登錄后復(fù)制

三、TiDB架構(gòu)原理

在內(nèi)核設(shè)計上，TiDB 分布式數(shù)據(jù)庫將整體架構(gòu)拆分成了多個模塊，各模塊之間互相通信，組成完整的 TiDB 系統(tǒng)。對應(yīng)的架構(gòu)圖如下：

• TiDB Server 負(fù)責(zé)處理SQL相關(guān)的邏輯，將SQL語句轉(zhuǎn)成key，通過PD來查找數(shù)據(jù)具體在哪個TiKV。TiDB本身是無狀態(tài)的，不存儲數(shù)據(jù)，只負(fù)責(zé)計算。TiDB采用go語言編寫?！?/p>