是，TiDB采用go語言編寫。TiDB是一個分布式NewSQL數據庫；它支持水平彈性擴展、ACID事務、標準SQL、MySQL語法和MySQL協議，具有數據強一致的高可用特性。TiDB架構中的PD儲存了集群的元信息，如key在哪個TiKV節點；PD還負責集群的負載均衡以及數據分片等。PD通過內嵌etcd來支持數據分布和容錯；PD采用go語言編寫。

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本教程操作環境：windows7系統、GO 1.18版本、Dell G3電腦。

Go 語言不少重量級項目，而國內最牛逼的 Go 開源項目應該就是 TiDB 了吧。TiDB 是一個分布式數據庫，很多人可能對此一無所知。今天就跟大家聊聊這個話題。

TiDB設計簡單，官網和代碼都非常易讀，是學習分布式數據庫的首選開源項目。

數據庫、操作系統和編譯器并稱為三大系統，可以說是整個計算機軟件的基石。

很多人用過數據庫，但是很少有人實現過一個數據庫，特別是實現一個分布式數據庫。了解數據庫的實現原理和細節，一方面可以提高個人技術，對構建其他系統有幫助，另一方面也有利于用好數據庫。

一、TiDB簡介

TiDB是一個分布式 NewSQL 數據庫。它支持水平彈性擴展、ACID 事務、標準 SQL、MySQL 語法和 MySQL 協議，具有數據強一致的高可用特性，是一個不僅適合 OLTP 場景還適合 OLAP 場景的混合數據庫。

OLTP：On-Line Transaction Processing，聯機事務處理。
OLAP：On-Line Analytical Processing，聯機分析處理。

• 高度兼容 MySQL 5.7

TiDB 高度兼容 MySQL 5.7 協議、MySQL 5.7 常用的功能及語法。雖然 TiDB 支持 MySQL 語法和協議，但是 TiDB 是由 PingCAP 團隊完全自主開發的產品，并非基于MySQL開發。

MySQL 5.7 生態中的系統工具 (PHPMyAdmin、Navicat、MySQL Workbench、mysqldump、Mydumper、Myloader)、客戶端等均適用于 TiDB。

TiDB 目前還不支持觸發器、存儲過程、自定義函數、外鍵。

• 易用性

TiDB 使用起來很簡單，可以將 TiDB 集群當成 MySQL 來用，可以將 TiDB 用在任何以 MySQL 作為后臺存儲服務的應用中，并且基本上不需要修改應用代碼，同時可以用大部分流行的 MySQL 管理工具來管理 TiDB。

只要支持 MySQL Client/Driver 的編程語言，都可以直接使用 TiDB。

• 支持分布式事務

無論是一個地方的幾個節點，還是跨多個數據中心的多個節點，TiDB 均支持 ACID 分布式事務。

TiDB 事務模型靈感源自 Google Percolator 模型，主體是一個兩階段提交協議，并進行了一些實用的優化。該模型依賴于一個時間戳分配器，為每個事務分配單調遞增的時間戳，這樣就檢測到事務沖突。在 TiDB 集群中，PD 承擔時間戳分配器的角色。

TiDB不需要像MySQL一樣通過支持XA來滿足跨數據庫事務，TiDO的本身的分布式事務模型無論是在性能上還是在穩定性上都要比 XA 要高出很多，所以不會也不需要支持 XA。

與傳統的單機數據庫相比，TiDB 具有以下優勢：

• 純分布式架構，擁有良好的擴展性，支持彈性的擴縮容
• 支持 SQL，對外暴露 MySQL 的網絡協議，并兼容大多數 MySQL 的語法，在大多數場景下可以直接替換 MySQL
• 默認支持高可用，在少數副本失效的情況下，數據庫本身能夠自動進行數據修復和故障轉移，對業務透明
• 支持 ACID 事務，對于一些有強一致需求的場景友好，例如：銀行轉賬
• 具有豐富的工具鏈生態，覆蓋數據遷移、同步、備份等多種場景

簡單來說，TiDB 適合具備下面這些特點的場景：

• 數據量大，單機保存不下
• 不希望做 Sharding 或者懶得做 Sharding
• 訪問模式上沒有明顯的熱點
• 需要事務、需要強一致、需要災備
• 希望 Real-Time HTAP，減少存儲鏈路

五大核心特性

• 一鍵水平擴容或者縮容

  得益于 TiDB 存儲計算分離的架構的設計，可按需對計算、存儲分別進行在線擴容或者縮容，擴容或者縮容過程中對應用運維人員透明。

• 金融級高可用

  數據采用多副本存儲，數據副本通過 Multi-Raft 協議同步事務日志，多數派寫入成功事務才能提交，確保數據強一致性且少數副本發生故障時不影響數據的可用性。可按需配置副本地理位置、副本數量等策略滿足不同容災級別的要求。

• 實時 HTAP

  提供行存儲引擎 TiKV、列存儲引擎 TiFlash 兩款存儲引擎，TiFlash 通過 Multi-Raft Learner 協議實時從 TiKV 復制數據，確保行存儲引擎 TiKV 和列存儲引擎 TiFlash 之間的數據強一致。TiKV、TiFlash 可按需部署在不同的機器，解決 HTAP 資源隔離的問題。

• 云原生的分布式數據庫

  專為云而設計的分布式數據庫，通過 TiDB Operator 可在公有云、私有云、混合云中實現部署工具化、自動化。

• 兼容 MySQL 5.7 協議和 MySQL 生態

  兼容 MySQL 5.7 協議、MySQL 常用的功能、MySQL 生態，應用無需或者修改少量代碼即可從 MySQL 遷移到 TiDB。提供豐富的數據遷移工具幫助應用便捷完成數據遷移。

四大核心應用場景

• 對數據一致性及高可靠、系統高可用、可擴展性、容災要求較高的金融行業屬性的場景

  眾所周知，金融行業對數據一致性及高可靠、系統高可用、可擴展性、容災要求較高。傳統的解決方案是同城兩個機房提供服務、異地一個機房提供數據容災能力但不提供服務，此解決方案存在以下缺點：資源利用率低、維護成本高、RTO (Recovery Time Objective) 及 RPO (Recovery Point Objective) 無法真實達到企業所期望的值。TiDB 采用多副本 + Multi-Raft 協議的方式將數據調度到不同的機房、機架、機器，當部分機器出現故障時系統可自動進行切換，確保系統的 RTO <= 30s 及 RPO = 0。

• 對存儲容量、可擴展性、并發要求較高的海量數據及高并發的 OLTP 場景

  隨著業務的高速發展，數據呈現爆炸性的增長，傳統的單機數據庫無法滿足因數據爆炸性的增長對數據庫的容量要求，可行方案是采用分庫分表的中間件產品或者 NewSQL 數據庫替代、采用高端的存儲設備等，其中性價比最大的是 NewSQL 數據庫，例如：TiDB。TiDB 采用計算、存儲分離的架構，可對計算、存儲分別進行擴容和縮容，計算最大支持 512 節點，每個節點最大支持 1000 并發，集群容量最大支持 PB 級別。

• Real-time HTAP 場景

  隨著 5G、物聯網、人工智能的高速發展，企業所生產的數據會越來越多，其規模可能達到數百 TB 甚至 PB 級別，傳統的解決方案是通過 OLTP 型數據庫處理在線聯機交易業務，通過 ETL 工具將數據同步到 OLAP 型數據庫進行數據分析，這種處理方案存在存儲成本高、實時性差等多方面的問題。TiDB 在 4.0 版本中引入列存儲引擎 TiFlash 結合行存儲引擎 TiKV 構建真正的 HTAP 數據庫，在增加少量存儲成本的情況下，可以在同一個系統中做聯機交易處理、實時數據分析，極大地節省企業的成本。

• 數據匯聚、二次加工處理的場景

  當前絕大部分企業的業務數據都分散在不同的系統中，沒有一個統一的匯總，隨著業務的發展，企業的決策層需要了解整個公司的業務狀況以便及時做出決策，故需要將分散在各個系統的數據匯聚在同一個系統并進行二次加工處理生成 T+0 或 T+1 的報表。傳統常見的解決方案是采用 ETL + Hadoop 來完成，但 Hadoop 體系太復雜，運維、存儲成本太高無法滿足用戶的需求。與 Hadoop 相比，TiDB 就簡單得多，業務通過 ETL 工具或者 TiDB 的同步工具將數據同步到 TiDB，在 TiDB 中可通過 SQL 直接生成報表。

二、快速上手

TiDB 是一個分布式系統。最基礎的 TiDB 測試集群通常由 2 個 TiDB 實例、3 個 TiKV 實例、3 個 PD 實例和可選的 TiFlash 實例構成。通過 TiUP Playground，可以快速搭建出上述的一套基礎測試集群，步驟如下：

• step1、下載并安裝 TiUP。

  curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://tiup-mirrors.pingcap.com/install.sh | sh

  登錄后復制

安裝完成后顯示：

Successfully set mirror to https://tiup-mirrors.pingcap.com Detected shell: bash Shell profile:  /home/user/.bashrc /home/user/.bashrc has been modified to add tiup to PATH open a new terminal or source /home/user/.bashrc to use it Installed path: /home/user/.tiup/bin/tiup =============================================== Have a try:     tiup playground ===============================================

• step2、聲明全局環境變量。 source ${your_shell_profile}

  source /home/user/.bashrc

  登錄后復制

• step3、在當前 session 執行以下命令啟動集群。

  tiup playground

  登錄后復制

• step4、驗證。【現在可以像使用MySQL一樣使用TiDB啦】

  #新開啟一個 session 以訪問 TiDB 數據庫。 #使用 TiUP client 連接 TiDB： tiup client #也可使用 MySQL 客戶端連接 TiDB mysql --host 127.0.0.1 --port 4000 -u root #通過 http://127.0.0.1:9090 訪問 TiDB 的 Prometheus 管理界面。 #通過 http://127.0.0.1:2379/dashboard 訪問 TiDB Dashboard 頁面，默認用戶名為 root，密碼為空。 #通過 http://127.0.0.1:3000 訪問 TiDB 的 Grafana 界面，默認用戶名和密碼都為 admin。

  登錄后復制

三、TiDB架構原理

在內核設計上，TiDB 分布式數據庫將整體架構拆分成了多個模塊，各模塊之間互相通信，組成完整的 TiDB 系統。對應的架構圖如下：

• TiDB Server 負責處理SQL相關的邏輯，將SQL語句轉成key，通過PD來查找數據具體在哪個TiKV。TiDB本身是無狀態的，不存儲數據，只負責計算。TiDB采用go語言編寫。【