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TIDB的结构

article 2024/11/5 15:41:31

tidb主要由三部分组成：

1、tikv

tikv是tidb中存储数据的地方，以key-value格式存储，每一行对应一个key；

(1)、table的key对应格式如下：tablePrefix{tableID}_recordPrefixSep{rowID}，tableID是唯一的、rowID在一个表内时唯一的；

(2)、索引的key分为两种情况：唯一索引和非唯一索引

唯一索引：tablePrefix{tableID}_indexPrefixSep{indexID}、

非唯一索引：tablePrefix{tableID}_indexPrefixSep{indexID}_indexedColumnsValue_rowID

这样保证每个key都是唯一的；

如：一个表中有以下几行数据，其中第一列是主键，最后一列是可重复索引：
                 1, "TiDB", "SQL Layer", 10
                 2, "TiKV", "KV Engine", 20
                 3, "PD", "Manager", 30
         则主键索引的存储格式是：
                t10_r1 --> ["TiDB", "SQL Layer", 10]
                t10_r2 --> ["TiKV", "KV Engine", 20]
                t10_r3 --> ["PD", "Manager", 30]
             可重复索引的存储格式是：
                t10_i1_10_1 --> null
                t10_i1_20_2 --> null
                t10_i1_30_3 --> null

tikv上的数据是按region(区)为单位进行存储，每个区默认64M，每个区存储一段key的范围；

2、pd的功能：

1、PD 保存了 TiKV 集群的整体拓扑结构、每个 TiKV 节点(leader、副本等信息)的状态(通过心跳)、以及数据在各个节点上的分布情况（即 Region 分布，kv节点的redion对应的key范围）等关键元数据，动态调整 Region 分布以实现数据均衡；
       2、PD 根据预设的策略（如 Region 大小、副本数、地域分布等）定期进行数据均衡操作，通过迁移 Region 的副本来避免数据热点、保证资源利用率，并确保在节点故障时有足够的副本可用。当 TiKV 节点发生故障或网络隔离时，PD 负责检测并触发故障转移流程，重新选举 Leader，确保数据的高可用性。
       3、根据数据增长和查询需求，PD 自动触发 Region 的分裂（Split）和合并（Merge）操作，以维持合理的 Region 大小，优化查询性能。
       4、PD 提供全局单调递增的时间戳服务，用于协调分布式事务中的时间顺序，确保事务的 ACID 特性。全局唯一 ID 分配：PD 分配全局唯一的 Region ID、Table ID、Index ID 等，确保在整个集群内标识符的唯一性。
       5、监控与告警：PD 收集集群的运行状态和性能指标，支持通过 Prometheus 等工具进行监控，并提供告警功能。提供图形化界面（TiDB Dashboard）和命令行工具（pd-ctl）供管理员查看集群状态、执行管理操作。

3、TiDB server

TiDB Server 负责接收 SQL 请求，处理 SQL 相关的逻辑(语法解析、查询计划制定和优化、执行查询计划)，并通过 PD 找到存储计算所需数据的 TiKV 地址，与 TiKV 交互获取数据，最终返回结果。TiDB Server 是无状态的，其本身并不存储数据，只负责计算，可以无限水平扩展，可以通过负载均衡组件（如LVS、HAProxy 或 F5）对外提供统一的接入地址。

举例说明一下查询的步骤：

select age from user where name="TiDB";
没有索引的情况：TiDB server接收到请求后根据表名从pd Server中获得表名分布在哪个kv节点的那个region上，对分区做扫描判断 name="TiDB" 的数据，每个kv节点将查询数据返回给ti server，ti server汇总后返回；
存在索引的情况：找到table中的索引列所在的key-value 区域，从区域中获取主键值，然后根据主键回表查询主键索引所在的region，然后获得数据；