TiDB专题---1、TiDB简介和特性

TiDB_0">什么是TiDB

TiDB 是一个分布式 NewSQL 数据库，它支持水平弹性扩展、ACID 事务、标准 SQL、MySQL 语法和 MySQL 协议，具有数据强一致的高可用特性，是一个不仅适合 OLTP 场景还适合 OLAP 场景的混合数据库。

TiDB 是 PingCAP 公司自主设计、研发的开源分布式关系型数据库，是一款同时支持在线事务处理与在线分析处理 (Hybrid Transactional and Analytical Processing, HTAP）的融合型分布式数据库产品，具备水平扩容或者缩容、金融级高可用、实时 HTAP、云原生的分布式数据库、兼容 MySQL 5.7 协议和 MySQL 生态等重要特性。目标是为用户提供一站式 OLTP (Online Transactional Processing)、OLAP (Online Analytical Processing)、HTAP 解决方案。TiDB 适合高可用、强一致要求较高、数据规模较大等各种应用场景。

在详细了解TiDB之前，我们需要了解什么是NewSQL。

NewSQL_8">什么是NewSQL

数据库发展至今已经有3代了：

SQL，传统关系型数据库，例如 MySQL、Oracle
NoSQL，例如 MongoDB,Redis
NewSQL

传统SQL的问题

互联网在本世纪初开始迅速发展，互联网应用的用户规模、数据量都越来越大，并且要求7X24小时在线。

传统关系型数据库在这种环境下成为了瓶颈，通常有2种解决方法：

升级服务器硬件
虽然能够提升性能，依然存在硬件瓶颈，且成本大。
数据分片
使用分布式集群结构
对单点数据库进行数据分片，存放到由廉价机器组成的分布式的集群里，可扩展性更好了，但也带来了新的麻烦。
以前在一个库里的数据，现在跨了多个库，应用系统不能自己去多个库中操作，需要使用数据库分片中间件。
分片中间件做简单的数据操作时还好，但涉及到跨库join、跨库事务时就很头疼了，很多人干脆自己在业务层处理，复杂度较高。

NoSQL的问题

后来 NoSQL 出现了，放弃了传统SQL的强事务保证和关系模型，重点放在数据库的高可用性和可扩展性。

优点

高可用性和可扩展性，自动分区，轻松扩展
不保证强一致性，性能大幅提升
没有关系模型的限制，极其灵活

缺点

不保证强一致性，对于普通应用没问题，但还是有不少像金融一样的企业级应用有强一致性的需求。
不支持 SQL 语句，兼容性是个大问题，不同的 NoSQL 数据库都有自己的 api 操作数据，比较复杂。

NewSQL_37">NewSQL

NewSQL 提供了与 NoSQL 相同的可扩展性，而且仍基于关系模型，还保留了极其成熟的 SQL 作为查询语言，保证了ACID事务特性。
简单来讲，NewSQL 就是在传统关系型数据库上集成了 NoSQL 强大的可扩展性。
传统的SQL架构设计基因中是没有分布式的，而 NewSQL 生于云时代，天生就是分布式架构。

NewSQL_41">NewSQL的主要特性：

SQL 支持，支持复杂查询和大数据分析。
支持 ACID 事务，支持隔离级别。
弹性伸缩，扩容缩容对于业务层完全透明。
高可用，自动容灾。

三种SQL的对比

	Old SQL	NoSQL	NewSQL
关系模型	√	×	√
SQL语句	√	×	√
ACID	√	×	√
水平扩展	×	√	√
大数据	×	√	√
无结构化	×	√	×

TiDB_56">TiDB由来

著名的开源分布式缓存服务 Codis 的作者，PingCAP联合创始人& CTO ，资深 infrastructure 工程师的黄东旭，擅长分布式存储系统的设计与实现，开源狂热分子的技术大神级别人物。即使在互联网如此繁荣的今天，在数据库这片边界模糊且不确定地带，他还在努力寻找确定性的实践方向。
直到 2012 年底，他看到 Google 发布的两篇论文，如同棱镜般，折射出他自己内心微烁的光彩。这两篇论文描述了 Google 内部使用的一个海量关系型数据库 F1/Spanner ，解决了关系型数据库、弹性扩展以及全球分布的问题，并在生产中大规模使用。“如果这个能实现，对数据存储领域来说将是颠覆性的”，黄东旭为完美方案的出现而兴奋， PingCAP 的 TiDB 在此基础上诞生了。

TiDB_59">TiDB社区版和企业版

TiDB分为社区版以及企业版，企业版收费提供服务以及安全性的支持

在这里插入图片描述

TIDB核心特性

水平弹性扩展

通过简单地增加新节点即可实现 TiDB 的水平扩展，按需扩展吞吐或存储，轻松应对高并发、海量数据场景

得益于 TiDB 存储计算分离的架构的设计，可按需对计算、存储分别进行在线扩容或者缩容，扩容或者缩容过程中对应用运维人员透明。

分布式事务支持

TiDB 100% 支持标准的 ACID 事务

金融级高可用

相比于传统主从 (M-S) 复制方案，基于 Raft 的多数派选举协议可以提供金融级的 100% 数据强一致性保证，且在不丢失大多数副本的前提下，可以实现故障的自动恢复 (auto-failover)，无需人工介入

数据采用多副本存储，数据副本通过 Multi-Raft 协议同步事务日志，多数派写入成功事务才能提交，确保数据强一致性且少数副本发生故障时不影响数据的可用性。可按需配置副本地理位置、副本数量等策略满足不同容灾级别的要求。

实时 HTAP

TiDB 作为典型的 OLTP 数据库，同时兼具强大的 OLAP 性能，配合 TiSpark，可提供一站式 HTAP
解决方案，一份存储同时处理 OLTP & OLAP 无需传统繁琐的 ETL 过程

OLTP&OLAP

OLTP(Online Transactional Processing) 即联机事务处理，OLTP 是传统的关系型数据库的主要应用，主要是基本的、日常的事务处理，记录即时的增、删、改、查，比如在银行存取一笔款，就是一个事务交易。
联机事务处理是事务性非常高的系统，一般都是高可用的在线系统，以小的事务以及小的查询为主，评估其系统的时候，一般看其每秒执行的Transaction以及Execute SQL的数量。在这样的系统中，单个数据库每秒处理的Transaction往往超过几百个，或者是几千个，Select 语句的执行量每秒几千甚至几万个。典型的OLTP系统有电子商务系统、银行、证券等，如美国eBay的业务数据库，就是很典型的OLTP数据库。
OLAP(Online Analytical Processing) 即联机分析处理，是数据仓库的核心部心，支持复杂的分析操作，侧重决策支持，并且提供直观易懂的查询结果。典型的应用就是复杂的动态报表系统在这样的系统中，语句的执行量不是考核标准，因为一条语句的执行时间可能会非常长，读取的数据也非常多。所以，在这样的系统中，考核的标准往往是磁盘子系统的吞吐量（带宽），如能达到多少MB/s的流量。

提供行存储引擎 TiKV、列存储引擎 TiFlash 两款存储引擎，TiFlash 通过 Multi-Raft Learner 协议实时从 TiKV 复制数据，确保行存储引擎 TiKV 和列存储引擎 TiFlash 之间的数据强一致。TiKV、TiFlash 可按需部署在不同的机器，解决 HTAP 资源隔离的问题。

云原生的分布式数据库

TiDB 是为云而设计的数据库，同 Kubernetes 深度耦合，支持公有云、私有云和混合云，使部署、配置和维护变得十分简单。TiDB 的设计目标是 100% 的 OLTP 场景和 80% 的 OLAP 场景，更复杂的 OLAP 分析可以通过 TiSpark 项目来完成。 TiDB 对业务没有任何侵入性，能优雅的替换传统的数据库中间件、数据库分库分表等 Sharding 方案。同时它也让开发运维人员不用关注数据库 Scale 的细节问题，专注于业务开发，极大的提升研发的生产力。