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【51CTO.com快譯】隨著企業(yè)采用云原生架構(gòu)，話題自然轉(zhuǎn)向我們?nèi)绾巫寯?shù)據(jù)庫(kù)能夠橫向擴(kuò)展。答案可能是更認(rèn)真地打量TiDB。

TiDB是一款采用Apache 2.0許可證發(fā)布的開(kāi)源NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。因?yàn)樗褂肕ySQL協(xié)議，現(xiàn)有的應(yīng)用程序能夠使用任何MySQL連接件連接到它，大多數(shù)SQL功能保持一樣(連接、子查詢和事務(wù)等)。

然而底層還是存在差異。如果你的架構(gòu)基于擁有讀取副本的MySQL，你會(huì)看到TiDB的工作方式略有不同。本文介紹了TiDB和MySQL的五大差異。

1.TiDB原生分發(fā)查詢執(zhí)行和存儲(chǔ)

若是MySQL，通過(guò)復(fù)制進(jìn)行橫向擴(kuò)展很常見(jiàn)。通常一個(gè)擁有許多從數(shù)據(jù)庫(kù)的MySQL主數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)從數(shù)據(jù)庫(kù)有完整的數(shù)據(jù)副本。使用應(yīng)用程序邏輯或ProxySQL等技術(shù)，查詢路由到相應(yīng)的服務(wù)器(可以將查詢從主數(shù)據(jù)庫(kù)卸載到從數(shù)據(jù)庫(kù)，只要這么做很安全)。

橫向擴(kuò)展復(fù)制非常適用于讀取密集的工作負(fù)載，因?yàn)椴樵儓?zhí)行可以在復(fù)制從數(shù)據(jù)庫(kù)之間劃分。然而，這對(duì)寫(xiě)入密集的工作負(fù)載來(lái)說(shuō)成了瓶頸，因?yàn)槊總€(gè)副本要有完整的數(shù)據(jù)副本。換一個(gè)角度來(lái)看，MySQL復(fù)制機(jī)制橫向擴(kuò)展SQL處理，但無(wú)法橫向擴(kuò)展存儲(chǔ)。(順便說(shuō)一下，對(duì)于傳統(tǒng)復(fù)制以及Galera Cluster和群組復(fù)制等較新的解決方案而言也是如此。)

TiDB的工作方式略有不同：

• 查詢執(zhí)行通過(guò)一層TiDB服務(wù)器來(lái)處理。對(duì)SQL處理進(jìn)行橫向擴(kuò)展可通過(guò)添加新的TiDB服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，使用Kubernetes ReplicaSets很容易完成這個(gè)操作。這是因?yàn)門(mén)iDB服務(wù)器是無(wú)狀態(tài)的，其TiKV存儲(chǔ)層負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)持久性。
• 表的數(shù)據(jù)自動(dòng)分片成小塊，并在TiKV服務(wù)器之間分配。每個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域(分片在TiKV中的名稱)的三個(gè)副本保留在TiKV集群中，但沒(méi)有TiKV服務(wù)器需要完整的數(shù)據(jù)副本。使用MySQL術(shù)語(yǔ)：每個(gè)TiKV服務(wù)器同時(shí)既是主系統(tǒng)又是從系統(tǒng)，因?yàn)閷?duì)于某些數(shù)據(jù)區(qū)域而言，它將包含主副本，對(duì)于其他數(shù)據(jù)區(qū)域而言，它將包含輔助副本。
• TiDB支持跨數(shù)據(jù)區(qū)域的查詢，用MySQL術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)就是跨分片查詢。關(guān)于不同區(qū)域所在位置的元數(shù)據(jù)由Placement Driver(任何TiDB集群的管理服務(wù)器組件)來(lái)維護(hù)。所有操作都完全符合ACID，跨兩個(gè)區(qū)域改動(dòng)數(shù)據(jù)的操作分兩個(gè)階段進(jìn)行提交。

對(duì)于學(xué)習(xí)TiDB的MySQL用戶來(lái)說(shuō)，更簡(jiǎn)單的解釋是，TiDB服務(wù)器好比智能代理，將SQL轉(zhuǎn)換成發(fā)送給TiKV的批量鍵值請(qǐng)求。TiKV服務(wù)器使用基于范圍的分區(qū)(range-based partitioning)來(lái)存儲(chǔ)你的表。范圍自動(dòng)平衡以使每個(gè)分區(qū)保持在96MB(默認(rèn)值，但可配置)，每個(gè)范圍可以存儲(chǔ)在不同的TiKV服務(wù)器上。Placement Driver服務(wù)器跟蹤哪些范圍位于何處，一旦某個(gè)范圍變得太大或太熱，自動(dòng)重新平衡。

這種設(shè)計(jì)有橫向擴(kuò)展復(fù)制的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

• 可獨(dú)立擴(kuò)展SQL處理層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。對(duì)于許多工作負(fù)載來(lái)說(shuō)，你會(huì)在遇到一個(gè)瓶頸之前遇到另一個(gè)瓶頸。
• 可通過(guò)添加節(jié)點(diǎn)(針對(duì)SQL和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都是如此)逐步擴(kuò)展。
• 更好地利用硬件。要將MySQL擴(kuò)展成一個(gè)主系統(tǒng)和四個(gè)副本，就得擁有數(shù)據(jù)的五個(gè)副本。TiDB只使用三個(gè)副本，熱點(diǎn)可通過(guò)Placement Driver自動(dòng)重新平衡。

2. TiDB的存儲(chǔ)引擎是RocksDB

自2010年以來(lái)，MySQL的默認(rèn)存儲(chǔ)引擎一直是InnoDB。在內(nèi)部，InnoDB使用B +樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這類似傳統(tǒng)商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

相比之下，TiDB使用RocksDB作為T(mén)iKV的存儲(chǔ)引擎。RocksDB對(duì)于大型數(shù)據(jù)集而言有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗梢愿行У貕嚎s數(shù)據(jù)，而且索引在內(nèi)存中再也裝不下時(shí)，插入性能并不會(huì)降低。

請(qǐng)注意，MySQL和TiDB都支持新的存儲(chǔ)引擎可供使用的API。比如說(shuō)，Percona Server和MariaDB都支持RocksDB這個(gè)選項(xiàng)。

3. TiDB用Prometheus/Grafana收集指標(biāo)

跟蹤關(guān)鍵指標(biāo)是維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行狀況的一個(gè)重要部分。 MySQL將這些快速變化的指標(biāo)集中在Performance Schema中。Performance Schema是一組內(nèi)存表，可通過(guò)常規(guī)SQL查詢來(lái)進(jìn)行查詢。

如果是TiDB，做出將信息發(fā)送給***服務(wù)的戰(zhàn)略性選擇，而不是將指標(biāo)保留在服務(wù)器內(nèi)。Prometheus + Grafana是當(dāng)今運(yùn)維團(tuán)隊(duì)中很常見(jiàn)的技術(shù)堆棧，附帶的圖表易于自行創(chuàng)建閾值或針對(duì)警報(bào)配置閾值。

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TiDB指標(biāo)

4. TiDB處理DDL好得多

如果我們暫時(shí)忽略MySQL中并非所有的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)變化都是聯(lián)機(jī)的，運(yùn)行分布式MySQL系統(tǒng)時(shí)更大的挑戰(zhàn)是，同時(shí)針對(duì)所有節(jié)點(diǎn)外化模式變更。設(shè)想一下你有10個(gè)分片并添加一列，但每個(gè)分片要花不同的時(shí)間來(lái)完成改動(dòng)。沒(méi)有分片，這個(gè)挑戰(zhàn)仍然存在，因?yàn)楦北緯?huì)在主系統(tǒng)之后處理DDL。

TiDB使用谷歌F1論文闡述的協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)DDL。簡(jiǎn)而言之，DDL變更分解成更小的過(guò)渡階段，那樣它們可以防止數(shù)據(jù)損壞情況，系統(tǒng)可以容忍單個(gè)節(jié)點(diǎn)每次最多支持一個(gè)DDL版本。

5. TiDB為HTAP工作負(fù)載而設(shè)計(jì)

MySQL團(tuán)隊(duì)傳統(tǒng)上將注意力集中于為聯(lián)機(jī)事務(wù)處理(OLTP)查詢優(yōu)化性能上。也就是說(shuō)，MySQL團(tuán)隊(duì)花更多的時(shí)間使較簡(jiǎn)單的查詢更好地執(zhí)行，而不是使所有或復(fù)雜的查詢更好地執(zhí)行。這種方法沒(méi)有任何問(wèn)題，因?yàn)樵S多應(yīng)用程序只使用簡(jiǎn)單的查詢。

TiDB旨在跨混合事務(wù)/分析處理(HTAP)查詢都能很好地執(zhí)行。對(duì)于希望實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)的那些人來(lái)說(shuō)，這是一大賣點(diǎn)，因?yàn)槟菢硬恍枰狹ySQL數(shù)據(jù)庫(kù)和分析數(shù)據(jù)庫(kù)之間的批量加載。

結(jié)論

以上是我在MySQL界接觸15年、繼而關(guān)注TiDB的五大觀察結(jié)果。雖然其中許多涉及內(nèi)部差異，但我建議看看關(guān)于MySQL兼容性的TiDB說(shuō)明文檔。它描述了可能影響你應(yīng)用程序的任何差異方面的一些細(xì)節(jié)。

原文標(biāo)題：Meet TiDB: An open source NewSQL database，作者：Morgan Tocker

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