TiDB简介 #

传统数据库时代
├── 单机数据库 (MySQL, PostgreSQL)
│   └── 问题: 扩展困难, 单点故障
│
├── 中间件分库分表
│   └── 问题: 运维复杂, 跨库事务难
│
└── NoSQL时代
    └── 问题: 不支持SQL, 弱事务
        ↓
NewSQL时代
└── TiDB: 分布式 + SQL + 事务

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                    TiDB 定位                        │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│  ✓ 关系型数据库 - 完整SQL支持                       │
│  ✓ 分布式数据库 - 水平扩展能力                      │
│  ✓ NewSQL数据库 - 分布式+SQL+事务                   │
│  ✓ HTAP数据库 - 混合事务分析处理                    │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

2012年  Google Spanner论文发布
    ↓
2015年  PingCAP成立，开始研发TiDB
    ↓
2016年  TiDB 1.0 GA发布
    ↓
2017年  TiDB 2.0 发布，性能大幅提升
    ↓
2019年  TiDB 3.0 发布，支持HTAP
    ↓
2020年  TiDB 4.0 发布，企业级特性
    ↓
2021年  TiDB 5.0 发布，MPP架构
    ↓
2022年  TiDB 6.0 发布，多租户
    ↓
2023年  TiDB 7.0 发布，增强HTAP
    ↓
至今    持续迭代演进

-- 传统数据库扩展困难
-- 单机MySQL: 数据量受限于单机存储

-- TiDB 水平扩展
-- 添加节点即可线性扩展容量和性能

扩展前:
┌─────────────────┐
│  TiDB Cluster   │
│  3 TiKV Nodes   │
│  Capacity: 3TB  │
└─────────────────┘

扩展后:
┌─────────────────────────────┐
│      TiDB Cluster           │
│  6 TiKV Nodes               │
│  Capacity: 6TB              │
│  Performance: 2x            │
└─────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────────┐
│                   高可用设计                     │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│                                                 │
│   ┌──────┐  ┌──────┐  ┌──────┐                │
│   │TiDB 1│  │TiDB 2│  │TiDB 3│   无状态       │
│   └──────┘  └──────┘  └──────┘                │
│       │         │         │                    │
│       └─────────┼─────────┘                    │
│                 │                              │
│   ┌──────┐  ┌──────┐  ┌──────┐                │
│   │ PD 1 │  │ PD 2 │  │ PD 3 │   Raft选举     │
│   └──────┘  └──────┘  └──────┘                │
│                 │                              │
│   ┌──────┐  ┌──────┐  ┌──────┐                │
│   │TiKV 1│  │TiKV 2│  │TiKV 3│   Raft复制     │
│   └──────┘  └──────┘  └──────┘                │
│                                                 │
└─────────────────────────────────────────────────┘

-- TiDB 完整支持 ACID 事务
BEGIN;

-- 原子性: 全部成功或全部失败
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2;

-- 一致性: 数据约束保证
-- 隔离性: 支持多种隔离级别
-- 持久性: Raft 日志持久化

COMMIT;

-- TiDB 高度兼容 MySQL 协议

-- 连接方式与 MySQL 相同
mysql -h 127.0.0.1 -P 4000 -u root -p

-- 标准 SQL 语法
SELECT * FROM users WHERE id = 1;

-- JOIN 查询
SELECT u.name, o.order_no
FROM users u
JOIN orders o ON u.id = o.user_id;

-- 聚合函数
SELECT COUNT(*), AVG(amount) FROM orders;

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                    HTAP 架构                        │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                     │
│    应用层                                           │
│       │                                             │
│       ▼                                             │
│   ┌───────┐                                         │
│   │ TiDB  │  SQL 解析、优化、执行                   │
│   └───────┘                                         │
│       │                                             │
│       ├──────────────────┐                          │
│       ▼                  ▼                          │
│   ┌───────┐         ┌──────────┐                   │
│   │ TiKV  │         │ TiFlash  │                   │
│   │ 行存  │         │  列存    │                   │
│   │ OLTP  │         │  OLAP    │                   │
│   └───────┘         └──────────┘                   │
│                                                     │
│   实时同步，一套系统同时支持事务和分析              │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

-- 单表数据量超过 MySQL 单机限制
-- TiDB 支持单表 PB 级数据

CREATE TABLE logs (
    id BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    user_id BIGINT,
    action VARCHAR(100),
    created_at TIMESTAMP,
    details JSON
) PARTITION BY RANGE (YEAR(created_at)) (
    PARTITION p2023 VALUES LESS THAN (2024),
    PARTITION p2024 VALUES LESS THAN (2025),
    PARTITION p2025 VALUES LESS THAN (2026)
);

写入场景:
├── 订单系统
├── 日志采集
├── IoT数据
└── 消息存储

-- 边写入边分析
-- TiFlash 提供列存加速

SELECT 
    DATE_FORMAT(created_at, '%Y-%m-%d') AS day,
    COUNT(*) AS order_count,
    SUM(amount) AS total_amount
FROM orders
WHERE created_at >= DATE_SUB(NOW(), INTERVAL 30 DAY)
GROUP BY day
ORDER BY day;

-- 强一致性事务保证
-- 适合金融、支付场景

BEGIN;
-- 转账操作
UPDATE accounts SET balance = balance - 1000 WHERE id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 1000 WHERE id = 2;
COMMIT;

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                        应用层                                │
│         MySQL Client / ORM / Application                    │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              │
                              ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      TiDB Server                            │
│    SQL解析 → 优化器 → 执行器 → 分布式执行                    │
│                    (无状态，可水平扩展)                      │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              │
              ┌───────────────┼───────────────┐
              ▼               ▼               ▼
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
│   TiDB Server   │ │   TiDB Server   │ │   TiDB Server   │
└─────────────────┘ └─────────────────┘ └─────────────────┘
              │               │               │
              └───────────────┼───────────────┘
                              │
                              ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    Placement Driver                         │
│              调度器 / 元数据管理 / 时间戳分配                │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              │
              ┌───────────────┼───────────────┐
              ▼               ▼               ▼
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
│     TiKV        │ │     TiKV        │ │     TiKV        │
│   行存引擎      │ │   行存引擎      │ │   行存引擎      │
│   OLTP         │ │   OLTP         │ │   OLTP         │
└─────────────────┘ └─────────────────┘ └─────────────────┘
                              │
                              ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      TiFlash                                │
│              列存引擎 / OLAP加速 / 实时同步                  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

分布式数据库技能需求增长趋势
┌─────────────────────────────────┐
│ 2024年                          │
│ TiDB     ████████████  增长40%  │
│ OceanBase ████████     增长35%  │
│ PolarDB  ██████       增长25%   │
└─────────────────────────────────┘

TiDB学习路径
├── 分布式系统原理
│   ├── Raft共识算法
│   ├── 分布式事务
│   └── 分布式存储
├── 数据库内核
│   ├── SQL优化器
│   ├── 执行引擎
│   └── 存储引擎
└── 运维实践
    ├── 集群部署
    ├── 性能调优
    └── 故障排查

入门阶段 (1-2周)
├── TiDB简介
├── 安装部署
├── 基础SQL
└── 架构理解

进阶阶段 (2-4周)
├── 分布式事务
├── 索引优化
├── 数据迁移
└── 监控运维

高级阶段 (1-3月)
├── 性能调优
├── 高可用设计
├── 源码理解
└── 故障排查