kason的知识库

TiDB

概述

TiDB 是 PingCAP 开源的分布式 NewSQL 数据库，兼容 MySQL 协议，支持水平扩展、强一致性事务、HTAP（混合事务/分析处理）。

核心架构

三大组件

Client
  ↓
TiDB (SQL 层)  →  PD (调度层)
  ↓               ↑
TiKV (存储层) ←───┘
组件 职责 特点
TiDB Server SQL 解析、优化、执行 无状态，可水平扩展
TiKV 数据存储（Key-Value） 基于 Raft 的分布式 KV，事务支持
PD (Placement Driver) 元数据管理、调度、时间戳分配 集群大脑

TiFlash（HTAP 扩展）

  • 列式存储引擎，异步复制 TiKV 数据
  • 用于实时分析查询，不影响 OLTP 性能

存储模型

Key-Value 映射

  • 每张表有主键或隐式 _tidb_rowid
  • Key = TableID_Prefix + RowID
  • Value = 编码后的行数据

Region

  • TiKV 中的数据按 Key 范围划分为 Region
  • 默认 96MB 一个 Region
  • PD 负责 Region 的分裂、合并、迁移（负载均衡）

事务模型

MVCC + 乐观/悲观事务

  • 基于 Percolator 模型
  • 支持 乐观事务 和 悲观事务（默认悲观）
  • 通过 PD 分配全局唯一递增时间戳实现 SI（Snapshot Isolation）

事务流程

  1. 从 PD 获取 start_ts
  2. 读取数据（MVCC 快照）
  3. 写入本地缓存
  4. 两阶段提交（2PC）：
    • Prewrite：锁住涉及 Key
    • Commit：获取 commit_ts，提交

与 MySQL 兼容性

兼容

  • SQL 语法（SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE、DDL）
  • 事务（BEGIN、COMMIT、ROLLBACK）
  • 预处理语句、JSON 类型
  • 大部分 MySQL 内置函数

不兼容

  • 存储过程、触发器、视图（部分支持）
  • 外键约束（4.0+ 有限支持）
  • 部分字符集和排序规则
  • 自增 ID 不保证连续（全局唯一但可能跳号）

水平扩展

扩展存储

  • 增加 TiKV 节点 → PD 自动调度 Region 到新节点
  • 线性扩展存储容量

扩展计算

  • 增加 TiDB Server 节点 → 无状态，直接增加并发能力
  • 增加 TiFlash 节点 → 提升分析查询能力

数据迁移

DM（Data Migration）

  • 从 MySQL/MariaDB 全量 + 增量迁移到 TiDB
  • 支持分表合并

TiDB Lightning

  • 快速全量导入（适用于大数据量初始化）
  • 支持本地文件或 SQL dump

TiCDC

  • TiDB 增量数据变更捕获
  • 同步到 Kafka、MySQL、其他 TiDB 集群

HTAP 场景

TiFlash 实时分析

-- 强制使用 TiFlash（列存）执行
SELECT /*+ read_from_storage(tiflash[table_name]) */
    date(created_at), COUNT(*), SUM(amount)
FROM orders
GROUP BY date(created_at);

MPP 模式（5.0+）

  • TiFlash 节点之间并行计算
  • 大幅提升分析查询性能

运维监控

TiUP

  • 官方部署管理工具
  • 一键部署、扩容、缩容、升级
tiup cluster deploy my-cluster v7.0.0 topology.yaml
tiup cluster start my-cluster
tiup cluster scale-out my-cluster scale.yaml

Grafana 监控

  • 内置 Dashboard 监控各组件指标
  • 慢查询日志：ADMIN SHOW SLOW

常见面试题

  1. TiDB 的整体架构？
  2. TiDB 和 MySQL 的区别？
  3. TiDB 如何实现分布式事务？
  4. Region 是什么？PD 如何调度？
  5. 什么是 HTAP？TiFlash 的作用？

参考资料