TIDB 数据库架构概述

学习目标

• 题解数据库整体架构
• 了解 TiDB Server 、TiKV、TiFlash、和 PD 的主要功能

文章末尾获取笔记、视频资料，持续更新

体系架构

• 水平扩容或者缩容
• 金融级高可用
• 实时 HTAP
• 云原生的分布式数据库
• 兼容 MySql5.7 协议

TiDB 体系架构图

组件

TiDB Server

TiDB Server 是 TiDB 分布式数据库的 SQL 层，是整个系统的入口。

功能

• 处理客户端的连接

• SQL语句的解析、编译、生成执行计划

  生成sql语句，然后在TiKV 或者 TiFLASH上执行

• 关系型数据与 KV 的转化

  TiKV 存的数据是键值对，将数据表转换为 KV 键值对

• SQL语句执行(DDL语句)

• 执行 online DDL

• 垃圾回收（默认时间10分钟）

TiDB Server 

工作流程

客户端请求 -> 
    协议解析 -> 
        SQL 解析 -> 
            查询优化 -> 
                生成执行计划 -> 
                    分布式执行 -> 
                        返回结果

TiKV

TiKV是TiDB 分布式数据库的存储层

存储结构

Region (数据分片)
    ├── Leader
    └── Followers (多个副本)
        ├── Follower 1
        └── Follower 2

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
• Coprocessor (算子下推)

TiKV 技术架构图

核心组件

如上图所示
RocksDB：底层存储引擎
Raft：分布式一致性协议实现
MVCC：多版本并发控制
Transaction：分布式事务处理

关键特性

1. 数据分片 (Region)
   1. 按 Key Range 进行数据分片
   2. 每个 Region 默认大小约 96MB到140MB
   3. 超过阈值会自动分裂（Split）
   4. 负载均衡时会自动调度
2. 复制与一致性
   1. 采用 Multi-Raft 模型
   2. 通常采用 3 副本或 5 副本
   3. 强一致性保证
   4. 自动故障转移

TiFlash

它是 TiDB 的列式存储引擎，专门用于 OLAP 分析场景

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

  也可以手动指定sql选择 TiKV 或者 TiFlash

TiFlash 架构图

PD

功能

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

PD 技术架构图

测试

答案：

1. B、F
2. C

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