TIDB分布式数据库

概念

TiDB 是一款开源的分布式 NewSQL 数据库，兼容 MySQL 生态，支持水平扩展、金融级高可用及实时 HTAP（混合事务分析处理）。与 OldSQL（如 MySQL）相比，它解决了单机容量和性能瓶颈；与 NoSQL 相比，提供完整的 ACID 事务和 SQL 接口。

核心特性

• MySQL 兼容：支持 MySQL 5.7 协议及常用功能，迁移成本低。
• 水平扩缩容：存储与计算分离，支持在线弹性扩缩容。
• 金融级高可用：多副本 + Multi-Raft 协议，保障数据强一致性。
• 实时 HTAP：通过 TiKV（行存）和 TiFlash（列存）支持 OLTP 与 OLAP。
• 云原生：支持 Kubernetes 部署（TiDB Operator）。

核心架构

• TiDB Server：无状态 SQL 计算层，处理 SQL 解析、优化及执行计划生成。
• TiKV Server：分布式行式存储引擎，基于 Raft 协议实现数据强一致性与高可用。
• PD Server：元数据管理与调度中枢，负责 Region 调度及全局 ID 分配。
• TiFlash Server：列式存储引擎，通过 Multi-Raft Learner 实时同步 TiKV 数据，支持实时分析。

主要限制

• 功能限制：不支持存储过程、自定义函数和触发器。
• 资源开销：分布式架构引入额外管理开销（如多副本同步）。
• 适用规模：数据量低于千万级时，单机 MySQL 可能更经济。
• 其他限制：默认单行大小 ≤6 MB（可调至 120 MB），用户名最长 32 字符。

应用场景

• 金融核心系统：需 RPO=0 和 RTO≤30 秒的高可用场景。
• 高并发 OLTP：替代分库分表，实现透明水平扩展。
• 实时 HTAP：同一份数据同时支持交易与分析（T+0）。
• 数据汇聚与报表：简化传统 Hadoop 架构，直接通过 SQL 生成报表。

Java 交互

连接与驱动

• 驱动 ：使用 mysql-connector-java。

• 连接字符串 ：配置多个 TiDB 节点地址以实现负载均衡。

  String url = "jdbc:mysql://tidb-host1:4000,tidb-host2:4000/testdb?loadBalanceAutoCommitStatementThreshold=5";

• 连接池：推荐 HikariCP，配置与 MySQL 一致。

事务处理

• 乐观事务 ：默认模式，提交时检测冲突，需处理重试逻辑。

  int maxRetries = 3;
  for (int i = 0; i < maxRetries; i++) {
      try {
          updateAccountBalance(connection, accountId, amount);
          connection.commit();
          break;
      } catch (MySQLTransactionRollbackException e) {
          if (i == maxRetries - 1) throw e;
          Thread.sleep(50);
      }
  }

• 悲观事务 ：通过 SET tidb_txn_mode = 'pessimistic' 启用。

主键与自增 ID

• 显式主键：建议使用单调递增主键（避免写热点）。
• 自增 ID ：保证唯一性但不连续，可选 AUTO_RANDOM 或雪花算法。

SQL 优化

• 避免大事务：单事务数据量过大可能触发限制（默认 100MB）。
• 索引优化 ：通过 EXPLAIN 分析执行计划。
• 热点处理 ：

  • 写入热点 ：使用 SHARD_ROW_ID_BITS 或 AUTO_RANDOM 分散写入。

    CREATE TABLE events (content TEXT) SHARD_ROW_ID_BITS = 4;  -- 16 分片

  • 读取热点：优化查询频率或分片键设计。

生态与监控

• 工具链：支持 TiUP（部署工具）、TiDB Dashboard（监控界面）。
• 监控指标：通过 Prometheus + Grafana 跟踪集群状态（如 Region 分布、事务延迟）。