【参天引擎】Cantian 服务端框架全景解析：进程架构、模块组成与交互关系

韩楚风2026-07-04 20:54

阅读时间 : 约 20 分钟

难度等级: ⭐⭐⭐⭐（中高级）

目录

    • 背景
    • 一、模块全景概览
    • [二、所有模块清单 --- 进程归属与定位](#二、所有模块清单 — 进程归属与定位)
      • [2.1 进程归属总表](#2.1 进程归属总表)
      • [2.2 进程与模块组成全景图](#2.2 进程与模块组成全景图)
    • 三、各模块详细介绍
      • [3.1 cantiand --- 数据库主进程](#3.1 cantiand — 数据库主进程)
      • [3.2 CMS --- 集群管理服务](#3.2 CMS — 集群管理服务)
      • [3.3 DTC --- 分布式透明集群](#3.3 DTC — 分布式透明集群)
      • [3.4 DRC --- 分布式资源目录](#3.4 DRC — 分布式资源目录)
      • [3.5 DCS --- 分布式缓存服务](#3.5 DCS — 分布式缓存服务)
      • [3.6 DLS --- 分布式锁服务](#3.6 DLS — 分布式锁服务)
      • [3.7 Reform --- 集群重构](#3.7 Reform — 集群重构)
      • [3.8 MES --- 消息交换服务](#3.8 MES — 消息交换服务)
      • [3.9 protocol --- 网络协议层](#3.9 protocol — 网络协议层)
      • [3.10 common --- 公共基础设施](#3.10 common — 公共基础设施)
      • [3.11 TSE + CTC --- MySQL 适配层](#3.11 TSE + CTC — MySQL 适配层)
      • [3.12 GSC + GSQL --- 客户端工具](#3.12 GSC + GSQL — 客户端工具)
      • [3.13 version / upgrade_check --- 版本与升级](#3.13 version / upgrade_check — 版本与升级)
    • 四、模块间交互关系总图
    • 五、进程间通信方式汇总
    • [六、共享内存 / 共享磁盘分布](#六、共享内存 / 共享磁盘分布)

背景

Cantian 是一个多进程、多插件的分布式数据库系统，其服务端框架由数据库主进程 cantiand、集群管理进程 CMS 以及 MySQL 适配插件 TSE/CTC 共同构成。各模块通过 MES 网络消息、UDS 本地通信和共享内存三种机制实现跨进程协作，形成完整的分布式计算与存储能力。

文章亮点:

  • ✅ 全面梳理 Cantian 的 2 进程 + 1 插件 + 多工具架构，明确每个模块的进程归属
  • ✅ 深度解析 DTC / DRC / DCS / DLS / Reform 五大集群模块的职责与交互关系
  • ✅ 详解跨进程通信方式：MES 消息服务、UDS 本地通信、共享内存 IPC
  • ✅ 包含 Mermaid 全景架构图与汇总速查表，便于快速索引

一、模块全景概览

Cantian 由 2 个独立进程 + 1 个插件库 + 多个客户端工具 组成。各模块以库形式链接到不同进程中，共享 common 基础设施和 protocol 协议层。
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UDS 本地
共享内存/IPC
TCP/UDS
客户端
GSC 驱动

C客户端库
GSQL 工具

命令行客户端
MySQL 进程
TSE

Tianchi存储引擎

MySQL适配层
CTC 插件

Cantian连接器
CMS 独立进程
cms

集群管理核心
MES (CMS侧)

消息交换服务
protocol
common
cantiand 主进程
server

服务框架

Listener/Reactor/Agent
kernel 内核

存储/事务/索引/恢复
cmd

SQL 引擎
DTC

分布式透明集群
DRC

分布式资源目录
DCS

分布式缓存服务
DLS

分布式锁服务
Reform

集群重构
MES (cantiand侧)

消息交换服务
protocol
common

二、所有模块清单 --- 进程归属与定位

2.1 进程归属总表

模块 全称 形态 所属进程 源码目录
cantiand Cantian Database Daemon 独立进程 --- (主程序) pkg/src/server/
server Server Framework 库 cantiand 内部 pkg/src/server/
kernel Kernel Engine 库 cantiand 内部 pkg/src/kernel/
cmd SQL Command Interface 库 cantiand 内部 pkg/src/cmd/
DTC Distributed Transparent Cluster 库 cantiand 内部 pkg/src/cluster/
DRC Distributed Resource Catalog 库 cantiand 内部 pkg/src/cluster/
DCS Distributed Cache Service 库 cantiand 内部 pkg/src/cluster/
DLS Distributed Lock Service 库 cantiand 内部 pkg/src/cluster/
Reform Cluster Reformation 库 cantiand 内部 pkg/src/cluster/ + pkg/src/rc/
MES Message Exchange Service 库 cantiand 内部 + CMS 内部 pkg/src/mec/
protocol Network Protocol Layer 库 cantiand + CMS 内部 pkg/src/protocol/
common Common Infrastructure 库 所有进程 pkg/src/common/
CMS Cluster Management Service 独立进程 --- (cms 可执行文件) pkg/src/cms/
TSE Tianchi Storage Engine MySQL插件库 MySQL 进程内 pkg/src/tse/
CTC Cantian Transactional Connector MySQL插件库 MySQL 进程内 pkg/src/ctc/
GSC C Client Driver 客户端库 用户应用程序内 pkg/src/driver/gsc/
GSQL SQL Command Line Tool 独立可执行文件 --- (gsql 可执行文件) pkg/src/utils/gsql/
version Version Management 库 所有程序(编译时) pkg/src/version/
upgrade_check Upgrade Compatibility 编译时检查 --- (编译时静态断言) pkg/src/upgrade_check/

2.2 进程与模块组成全景图

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CMS_MSG_REQ_*/RES_*

心跳/投票/IOFENCE
UDS 本地消息

cms_res_inst_register

状态通知
共享内存 / IPC

SQL代理 / DDL广播
TCP / UDS

SQL请求
GSQL --- 客户端工具
GSQL: SQL执行/EXPORT/IMPORT/WSR
GSC 客户端驱动
MySQL --- 第三方数据库进程
TSE + CTC: Cantian存储引擎插件
MySQL Server
CMS --- 集群管理独立进程
CMS 核心: GCC/心跳/投票/IOFENCE/资源脚本
MES (CMS侧)
protocol + common
cantiand --- 数据库主进程
server: Listener/Reactor/Agent/Session/SGA
kernel: 存储/事务/索引/持久化/catalog
cmd: SQL引擎/CBO/表达式
DTC + DRC + DCS + DLS + Reform
MES (cantiand侧)
protocol + common

三、各模块详细介绍

3.1 cantiand --- 数据库主进程

形态 : 独立进程（可执行文件 cantiand）

源码 : pkg/src/server/

启动入口 : main() 位于 srv_main.c

cantiand 是 Cantian 的核心数据库进程，内部链接了大量库模块。其全局实例为 instance_t（定义于 srv_instance.h），聚合以下子系统：

复制代码 
instance_t
├── knl_instance_t   kernel          --- 内核实例（存储/事务/索引/恢复）
├── sql_instance_t   sql             --- SQL 引擎
├── sga_t            sga             --- 共享全局区（Buffer Pool/Log Buffer/Shared Pool）
├── lsnr_t           lsnr            --- 网络监听器（TCP/UDS/IPC）
├── reactor_pool_t   reactor_pool    --- Reactor 网络模型（epoll 事件循环）
├── session_pool_t   session_pool    --- 会话池
├── rm_pool_t        rm_pool         --- 资源管理器池
├── config_t         config          --- 参数管理
├── shutdown_ctx_t   shutdown_ctx    --- 关闭上下文
├── DTC/DRC/DCS/DLS/Reform          --- 集群分布式模块（库链接）
└── MES/protocol/common             --- 基础设施

3.2 CMS --- 集群管理服务

形态 : 独立进程 （可执行文件 cms），与 cantiand 分属不同进程

源码 : pkg/src/cms/

启动入口 : main() 位于 cms/cms_main.c

属性 说明
进程模型 独立进程，26+ 个工作线程
共享存储 使用 GCC 共享磁盘（非 System V shm），5 区段布局（gcc_storage + cluster_stat + res_data + res_lock + vote_data）
与cantiand通信 UDS（Unix Domain Socket）：cantiand 通过 cms_cli_init / cms_res_inst_register 注册到 CMS
节点间通信 MES 网络消息：CMS_MSG_REQ_HB（心跳）、CMS_MSG_REQ_STAT_CHG（状态变更）、CMS_MSG_REQ_IOF_KICK（IO FENCE）
启动方式 cms server -start 命令行
退出方式 cms server -stop 命令行 或 脑裂仲裁自杀

核心功能：

  • 集群成员管理：通过 GCC（Global Cluster Configuration）共享磁盘维护节点/资源/资源组
  • 心跳双通道：MES 网络心跳（100ms 周期）+ 共享磁盘心跳双重检测
  • 脑裂仲裁：最大团算法（Bron-Kerbosch），多级选举策略（节点最多 > 在线最多 > joined 最多 > ID 最小）
  • IO FENCE 隔离：对不在获胜团的节点执行踢出
  • 资源生命周期：通过执行脚本管理资源启动/停止/检查/重启
  • 状态通知：通过 UDS 向 cantiand 实时推送集群状态变更

3.3 DTC --- 分布式透明集群

形态 : 库模块 ，链接到 cantiand 进程内部

源码 : pkg/src/cluster/目录下 47 个文件（以 dtc_ 为前缀）

属性 说明
进程归属 cantiand 内部（非独立进程）
全局变量 g_dtc_instance (static) + g_dtc 全局指针
专用线程 4 个：dmon（SCN 广播）、drc_buf_res_recycle（资源回收）、recovery（集群恢复）、remaster（资源重分布）
消息处理 5 个 MES 消息处理组（Group 0-4），Group 4 为 DDL 序列化单线程
交互方向 交互方式 说明
DTC → DRC 直接函数调用 drc_init()、drc_request_page_owner()
DTC → DCS MES 消息注册 dcs_process_ask_master_for_page 注册为 MES 处理器
DTC → DLS MES 消息注册 dls_process_lock_msg 注册为 MES 处理器
DTC → MES 直接函数调用 mes_startup()、mes_broadcast()
DTC → CMS 回调函数 通过 reform_ctx_t 集成，init_cms_rc() 注册 CMS 回调
DTC → Kernel 指针直接访问 通过 g_dtc->kernel 访问内核实例

3.4 DRC --- 分布式资源目录

形态 : 库模块 ，链接到 cantiand 进程内部

源码: pkg/src/cluster/dtc_drc.h/c+ dtc_drc_util.h/c

属性 说明
进程归属 cantiand 内部
全局变量 g_drc_res_ctx
管理的资源 6 种：Page Buffer / Lock / LocalLock / Txn / LocalTxn / LockItem
分片机制 1024 个 Part，page_id → ext_no → BKDR hash → partition

与 DCS/DLS 的交互：

  • DCS 通过 drc_request_page_owner() / drc_claim_page_owner() 管理页面所有权
  • DLS 通过 drc_request_lock_owner() / drc_claim_lock_owner() 管理分布式锁

Remaster 资源重分布：6 阶段状态机（PREPARE → ASSIGN_TASK → MIGRATE → RECOVERY → PUBLISH → DONE），支持 8 线程并发迁移。

3.5 DCS --- 分布式缓存服务

形态 : 库模块 ，链接到 cantiand 进程内部

源码: pkg/src/cluster/dtc_dcs.h/c

属性 说明
进程归属 cantiand 内部
核心协议 三级消息缓存一致性：Requester ↔ Master ↔ Owner
页面所有权 Master 仲裁、Owner 持有、Requester 请求
EDP 管理 6 种脏页标志位，CKPT 时触发 EDP 清理

与 Buffer 交互：通过 buf_ctrl_t 结构的分布式扩展字段（lock_mode / is_edp / is_remote_dirty / transfer_status）管理页面分布式状态。

3.6 DLS --- 分布式锁服务

形态 : 库模块 ，链接到 cantiand 进程内部

源码: pkg/src/cluster/dtc_dls.h/c

属性 说明
进程归属 cantiand 内部
锁类型 4 种：Spinlock / Latch(S/X) / TableLock / TXN 事务锁
消息类型 9 种 MES 锁命令（REQUEST_LOCK、RELEASE_LOCK、CLAIM_LOCK 等）
死锁检测 7 种 MES 命令，集群级等待图构建与环检测

分布式化：当 clustered=true 时，内核的 cm_spin_lock / cm_latch_s/x 替换为 dls_spin_lock / dls_latch_s/x，自动走 DRC 分布式路径。

3.7 Reform --- 集群重构

形态 : 库模块 ，集成在 DTC 内部（reform_ctx_t 字段）

源码: pkg/src/cluster/dtc_reform.h/c+ pkg/src/rc/

属性 说明
进程归属 cantiand 内部
状态机 REFORM_PREPARE → FROZEN → REMOUNTING → RECOVERING → OPEN → DONE
Master 选举 CMS 框架下，最小 node_id 成为 Master
集群冻结 暂停页面请求、锁请求、新事务
触发条件 节点加入/退出/故障/全量重启

与 CMS 交互：通过 reform_ctx_t 中 CMS 注册的回调函数，接收 CMS 的状态变更通知。

3.8 MES --- 消息交换服务

形态 : 库模块 ，同时链接到 cantiand 和 CMS 两个独立进程

源码: pkg/src/mec/

属性 说明
进程归属 cantiand 内部 + CMS 内部（两个进程各自链接 MES 库）
跨越进程 cantiand 的 MES 与 CMS 的 MES 通过 TCP/SSL/RDMA 网络互相通信
线程模型 Reactor + Worker Thread Pool（消息池 8 级 chunk × 255 队列）
传输协议 VIO 调度表支持 TCP / SSL / UC(RDMA) 三种传输
消息类型 200+ 个 MES 命令：页面请求、锁请求、事务、DDL、CKPT、死锁检测、GDV 等

MES 是连接 cantiand 与 CMS 两个独立进程的桥梁------两个进程各自运行 MES 实例，通过网络层交换消息。

3.9 protocol --- 网络协议层

形态 : 库模块 ，cantiand 和 CMS 各自链接

源码: pkg/src/protocol/

提供 VIO 调度表、TCP/RDMA/SSL/UDS/IPC 多传输协议、包序列化（cs_packet_t）等统一网络抽象。

3.10 common --- 公共基础设施

形态 : 库模块 ，所有进程和工具 共享

源码: pkg/src/common/91 个头文件

提供类型系统（cm_*）、内存管理、同步原语（互斥锁/条件变量/信号量/原子操作）、数据结构（链表/哈希表/红黑树/位图）、日志系统、文件 I/O、加密算法等基础能力。

3.11 TSE + CTC --- MySQL 适配层

形态 : MySQL 存储引擎插件库 ，运行在 MySQL 进程内

源码: pkg/src/tse/+ pkg/src/ctc/

属性 说明
进程归属 MySQL 进程内部
与 cantiand 通信 共享内存 / IPC 管道（SHM_CTC 协议），非 TCP 网络
功能 MySQL Handler API 实现、SQL 代理转发、DDL 广播通知

TSE/CTC 作为 MySQL 的存储引擎插件加载，MySQL 的 SQL 层处理语法解析和优化，存储引擎层通过共享内存将请求转发到 cantiand。

3.12 GSC + GSQL --- 客户端工具

模块 形态 说明
GSC C 客户端库 链接到用户程序，提供连接/语句/LOB/XA/HA API
GSQL 独立可执行文件 命令行 SQL 工具，支持交互执行/EXPORT/IMPORT/DUMP/LOAD/WSR

通过 TCP 或 UDS 连接到 cantiand 的 Listener 端口。

3.13 version / upgrade_check --- 版本与升级

模块 形态 说明
version 库（编译时注入） 通过 CMake 构建管道将版本字符串注入所有可执行文件
upgrade_check 编译时静态断言 CM_STATIC_ASSERT 验证 34+ 个关键结构体大小，确保升级兼容

四、模块间交互关系总图

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MySQL 进程
CMS 进程
cantiand 进程
TCP/SSL/RDMA
UDS
共享内存/IPC
TCP/UDS
TCP/UDS
server

服务框架
kernel

存储/事务/索引
cmd

SQL引擎
DTC
DRC
DCS
DLS
Reform
MES
CMS 核心
MES
TSE + CTC
GSC
GSQL
common
common

五、进程间通信方式汇总

通信方向 方式 协议 数据流向
cantiand → cantiand 直接函数调用 / MES 网络 内存 / TCP/RDMA 同进程内 / 跨节点
cantiand ↔ CMS UDS + MES 网络 CMS_CLI_MSG_* / CMS_MSG_* 本机 UDS + 跨节点 TCP
MySQL ↔ cantiand 共享内存 + IPC SHM_CTC 协议 本机共享内存
客户端 → cantiand TCP / UDS Cantian 自有协议 本机或远程
CMS ↔ CMS MES 网络 CMS_MSG_REQ_*/RES_* 跨节点 TCP
cantiand 跨节点 MES 网络 200+ MES 命令 跨节点 TCP/RDMA

六、共享内存 / 共享磁盘分布

资源 所有者 访问方式 说明
SGA (Buffer Pool) cantiand 进程 多线程共享（同进程内） data_buf / log_buf / shared_pool
GCC 共享磁盘 CMS 进程 多 CMS 进程共享磁盘 5 区段：gcc + stat + res_data + res_lock + vote
CTC 共享内存 cantiand + MySQL 本机 System V shm MySQL ↔ cantiand 通信
DRC 资源池 cantiand 进程 同进程内多线程访问 global_buf_res / global_lock_res
MES 消息池 cantiand / CMS 各自 各自进程内部 消息缓冲区预分配

关键区别：cantiand 使用 SGA（Shared Global Area）作为同进程多线程共享内存；CMS 使用 GCC 共享磁盘作为跨进程的数据交换媒介。cantiand 的 DRC 资源池是内部的多线程共享结构，不与 CMS 共享内存页。

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