数据库TiDB-01.数据库架构概述

本文涉及的产品
全局流量管理 GTM,标准版 1个月
云解析 DNS,旗舰版 1个月
公共DNS(含HTTPDNS解析),每月1000万次HTTP解析
简介: TiDB兼容MySQL 5.7协议,支持水平扩容或者缩容的金融级高可用的云原生分布式数据库。

TiDB体系架构

TiDB兼容MySQL 5.7协议,支持水平扩容或者缩容的金融级高可用的云原生分布式数据库。

TiDB的体系架构为:

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TiDB Server,接收用户会话,解析、编译、优化用户提交的SQL语句,生成执行计划。TiDB Server是无状态的,不存储数据,为了提高并发处理能力,TiDB Server支持水平扩展。

TiKV,用于存储数据,数据按行存储,按Region组织数据,一个Region的大小在96MB~144MB之间,一个Region默认采用Raft协议创建3个副本,提供了高可用性。如果数据库的存储能力不够,数据量太大,则只需要加TiKV节点即可进行扩容。TiKV实现了分布式事务和MVCC。

TiFlash,用于存储数据,与TiKV的Region数据一致,采用列式存储,适合用于统计分析。

PD,是TiDB的大脑,为TiDB集群提供元数据和时间戳。在PD中存放着数据的元数据信息,TiDB Server在解析、优化SQL的时候,会从PD中获取Region与TiKV的元数据信息。PD还提供时间戳标识TSO,每条SQL执行都会获得一个TSO。在事务中,事务开始和事务提交都会获取一个TSO。

TiDB Server

功能:

  • 处理客户端连接
  • SQL语句的解析和编译
  • 关系型数据与KV数据的转化
  • SQL语句的执行
  • 执行online DDL
  • 执行垃圾回收

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TiDB Server接收用户会话请求,接收用户SQL并进行解析、编译、优化。由于TiKV是存储的K-V型数据,所以TiDB Server还负责将用户提交的关系型数据转化成K-V型数据。TiKV中存储的数据是保留每次变更的版本的,当版本数据过多,数据就会产生垃圾,TiDB Server还负责垃圾回收,默认每10分钟执行一次。

TiKV

功能:

  • 数据持久化
  • 副本的强一致性和高可用性
  • MVCC(多版本并发控制)
  • 分布式事务支持
  • 算子下推(Coprocessor),是一个分布式计算的模型

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TiKV底层是使用RocksDB实现单机节点的K-V型数据的持久化。RocksDB kv是存储的K-V型数据,RocksDB raft存放的是数据从操作指令,即数据操作的增删改查指令。

RocksDB的上一层是Raft协议,Raft协议主要用来实现Region的多副本,一个Region的多个副本中,只有一个是leader角色,其他副本与leader保持同步。

Raft协议的上一层是MVCC,主要用来实现版本控制。

MVCC的上一层是分布式事务层,采用两阶段提交,让TiDB集群实现了事务的功能。

Placement Driver,PD

功能:

  • 整个集群TiKV的元数据存储
  • 分配全局ID和事务ID
  • 生成全局TSO
  • 收集集群信息进行调度
  • 提供Dashboard服务

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TiKV会定时向PD汇报节点信息,PD会根据汇报信息实现数据调度,防止数据倾斜。

TiFlash

功能:

  • 异步复制
  • 一致性
  • 列式存储提高分析查询效率
  • 业务隔离
  • 智能选择

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TiKV中存储的数据是按行存储的,适合交易场景,主要用于OLTP。

TiFlash中存储的数据与TiKV的数据一致,只是TiFlash是按列存储,适合分析型场景,主要用于OLAP。

TiDB Server的SQL优化器实现了智能选择,根据对SQL进行分析,判断是交易型SQL还是分析型SQL,智能选择数据是从TiKV读取还是从TiFlash读取。

知识点回顾

  1. 下列功能是由 TiKV 或 TiFlash 实现的为?( 选 2 项 )

A. 根据集群中 Region 的信息,发出调度指令

B. 对于 OLAP 和 OLTP 进行业务隔离

C. 将关系型数据转化为 KV 存储进行持久化

D. 将 KV 存储转化为关系型数据返回给客户端

E. 配合 TiDB Server 生成事务的唯一 ID

F. 副本的高可用和一致性

解析:集群中发出调度指令的是PD;将关系型数据转化为 KV 存储在TiDB Server实现;将 KV 存储转化为关系型数据也是在TiDB Server实现;生成事务的唯一 ID是在PD实现的。

  1. 关于 TiKV 或 TiDB Server,下列说法不正确的是?

    A. 数据被持久化在 TiKV 的 RocksDB 引擎中

    B. 对于老版本数据的回收(GC),是由 TiDB Server 在 TiKV 上完成的

    C. 两阶段提交的锁信息被持久化到 TiDB Server 中

    D. Region 可以在多个 TiKV 节点上进行调度,但是需要 PD 节点发出调度指令

解析:本题是反向选择,选择不正确的。TiDB Server不持久化数据的,两阶段提交的锁信息被持久化到TiKV中。

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