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TiDB分布式数据库

TiDB分布式数据库的介绍和深度探索

主要介绍TiDB周边生态和实践体验

1 - TiDB初体验

TiDB 初体验安装介绍

安装

安装环境要求：

  • Mac或者单机Linux环境
  • 可以连接外网
  1. 执行命令安装TiUP工具，官方运维管理工具。
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://tiup-mirrors.pingcap.com/install.sh | sh

命令会有关键信息输出:添加了证书、修改了PATH变量等，需要声明下环境变量，以使tiup命令能被找到。

  1. 声明系统环境变量
# 因个人环境，此处会有差异
source ~/.zshrc

可以echo $PATH下，看到/root/.tiup/bin被加到了最前面。

  1. 启动单实例集群

直接执行tiup playground命令默认会运行最新版本的TiDB集群，其中TiDB Server、TiKV、PD 和 TiFlash 实例各 1 个：

tiup playground

具体如下图所示，需要另开一个终端，使用mysql发起连接：

目前tidb playground默认启动监听在127的地址，可以通过--host参数更改，但还不能更改端口（经查代码是写死了端口）。

  • 其他可修改参数，可通过tiup playground -h查看。
  • dashboard的默认root用户没有密码，如果是公网暴露了，建议如下添加密码(我这里设置了root密码为tidb):
mysql -h127.0.0.1 -P4000 -uroot
alter user 'root' identified by 'tidb';
  • grafana的登录密码，默认为admin/admin
  • tiup update --self可升级tiup命令

mysql客户端可通过yum install -y mysql或者apt install mysql-client安装。

集群

没有多节点的环境，折腾了一下，要单机玩这个模式的话，需要hack的东西太多，，，目前还不建议这么搞，等有时间看能不能提个PR.

TIDB Server

处理client的SQL请求.

PD

提供全局时钟和Region调度和管理（扩缩容）。

TIKV

使用rocksDB实现数据持久化，基于此实现了分布式存储引擎，其中的核心点可以理解为以下三点：

  • 事务
  • MVCC
  • Raft

分布式事务Percolator

基于时间戳的两阶段提交事务解决方案。

MVCC多版本并发控制

COW的本质。默认revision大的为最新值，

多副本Raft一致性

Leader选举：

  • Term状态变化，follower -> (random timeout) -> candidate -> leader. 此过程因为网络延迟问题，很可能是进行多轮选举。
@startuml
!theme aws-orange
TiKV1 -> TiKV1: 随机选举时间到，切换为candidate角色，进入term2，发出选举信息
TiKV1 -> TiKV2: 发起选举，term=2
TiKV1 -> TiKV3: 发起选举，term=2
TiKV2 -> TiKV2: 对比term（非拜占庭环境，大家默认信任term大的）
TiKV3 -> TiKV3: 对比term
TiKV2 -> TiKV1: 投一票
TiKV3 -> TiKV1: 投一票
TiKV1 -> TiKV1: 超过一半投票（2x+1），成为Leader
TiKV1 -> TiKV2: 心跳保活
TiKV1 -> TiKV3: 心跳保活
TiKV1 -> TiKV1: 异常了
TiKV2 -> TiKV2: 心跳超时，切换candidate角色，进入term3
TiKV2 -> TiKV3: 发起选举
TiKV3 -> TiKV2: 对比term，并投一票
TiKV2 -> TiKV2: 加上自己的一票，超过一半投票，成为Leader
@enduml

leader负责读写请求，follower负责数据多副本复制。日常心跳保活，出问题后，重新选举。

数据写入：

  • propose -> append (local) -> Replicate (remote append) -> commited -> apply
@startuml
!theme aws-orange

用户 -> TiDB_Server: 发起事务数据写入
TiDB_Server -> TiDB_Server: 解析语句，SQL -> KV
TiDB_Server -> PD: 获取KV元信息
PD -> TiDB_Server: 告知该key的range leader信息（TiKV1）
TiDB_Server -> TiKV1: 发起propose
TiKV1 -> TiKV1: 本地append为raft_log
TiKV1 -> TiKV2: 发起Replicate复制
TiKV1 -> TiKV3: 发起Replicate复制
TiKV2 -> TiKV2: 本地append为raft_log
TiKV3 -> TiKV3: 本地append为raft_log
TiKV2 -> TiKV1: 反馈已记录成功
TiKV3 -> TiKV1: 反馈已记录成功
TiKV1 -> TiKV1: 收到大多数节点反馈，进入commited状态
TiKV1 -> TiKV2: 发起commited确认
TiKV1 -> TiKV3: 发起commited确认
TiKV2 -> TiKV1: 进入commited
TiKV3 -> TiKV1: 进入commited
TiKV1 -> TiKV1: 收到大多数节点反馈，进入apply状态，此时业务数据才算真正落盘
TiKV1 -> TiKV2: 发起apply确认
TiKV1 -> TiKV3: 发起apply确认
TiKV2 -> TiKV1: 进入apply
TiKV3 -> TiKV1: 进入apply
TiKV1 -> TiDB_Server: 收到一个apply成功反馈，即可反馈用户写入成功
TiDB_Server -> 用户: 反馈写入成功
@enduml

SQL事务的commit对应到这里的apply，这里的commited是指raft中记录上用户的数据更新了（多数据节点记录上用户的写入请求了）。

数据读取：

  • tidb server解析SQL语句 -> 从pd获取对应key的tikv节点信息 ->