作者丨京东智联云数据库团队
2020 年伊始,一场从天而降的新冠疫情,席卷了华夏大地。为了抵制疫情,全国人民万众一心,独特抗疫。疫情期间,各行各业受到了微小影响,少数线下服务和流动根本陷入了停滞状态。而与此同时,人们对线上服务的需要则大大晋升。线上业务随同着大量的数据涌入,首当其冲经受考验的就是承载外围业务的数据库系统。
咱们对数百位企业用户进行了在线调研,发现绝大多数用户心目中现实的数据库都具备以下几个特点:
- 可通过动静减少机器来满足业务增长需要,应用层能够不必关怀容量和吞吐量等问题;
- 具备残缺的 ACID 事务,能提供数据的强一致性,反对 SQL 并能兼容 MySQL;
- 提供跨数据中心的高可用性,数据中心内的故障可主动疾速复原,无需人工染指;任意一个数据中心故障,不影响数据库服务。
为了满足这些需要,京东智联云联结 PingCAP,打造了开箱即用的 新一代分布式数据库——TiDB 服务。
TiDB 是为 云而设计的数据库,实现了一键程度伸缩,反对多数据中心部署,具备强一致性的多正本数据,可实现故障的主动复原。同时,TiDB 还具备弱小的 OLAP 性能,可提供一站式的 HTAP 解决方案。
TiDB 分布式数据库在内核设计上将整体的架构拆分成多个大的模块,大的模块之间相互通信,组成残缺的 TiDB 零碎。
- TiDB:SQL 层,负责承受客户端的连贯,执行 SQL 解析和优化,最终生成分布式执行打算。TiDB 层自身是无状态的,实际中能够启动多个 TiDB 节点,客户端的连贯能够平均地摊派在多个 TiDB 节点上以达到负载平衡的成果。TiDB 节点自身并不存储数据,只是解析 SQL,将理论的数据读取申请转发给底层的存储层 TiKV。
- TiKV:分布式 KV 存储,反对齐全弹性的扩容和缩容,数据分布在多个 TiKV 存储节点中,零碎会动静且主动地进行平衡,不须要人工染指。TiKV 的 API 可能在 KV 键值对层面提供对分布式事务的原生反对,默认提供了 SI(Snapshot Isolation)的隔离级别。TiKV 中的数据都会主动保护多正本(默认为 3),人造反对高可用和主动故障转移。
- Placement Driver (简称 PD):整个 TiDB 集群的元信息管理模块,负责存储每个 TiKV 节点实时的数据分布状况和集群的整体拓扑构造,并为分布式事务调配事务 ID。同时 PD 会依据 TiKV 节点实时上报的数据分布状态,下发数据调度命令给具体的 TiKV 节点,能够说是整个集群的「大脑」。PD 自身也是由至多 3 个对等节点形成,领有高可用的能力。
京东智联云上的 TiDB 基于 Kubernetes 部署,使得 TiDB 更加灵便牢靠。具体部署架构如下图:
*(为了便于形容,TiDB 的数据库实例咱们称为 TiDB 集群,单个 TiDB-server 咱们称之为 TiDB 节点)
用户 VPC 内的云主机通过 网络负载平衡(NLB)拜访 TiDB 集群,集群中的多个 TiDB 节点能够进行负载分担,独特提供服务,实现了 “双活” 乃至 “多活” 的能力。京东智联云 TiDB 集群反对 3 可用区的部署架构,默认 3 数据正本,每个可用区一个数据正本。即便某一可用区生效后,数据库服务依然可用并且不产生数据失落。同时通过设置亲和性,可保障每个可用区的 TiKV 实例数放弃大抵平衡。
此外,PD 节点默认为 3 个节点,每一个可用区都有 PD 实例,保障 PD 的高可用。在这种架构下,集群中的所有节点,包含 TiDB、TiKV 及 PD 节点都具备高可用性,整个数据库环节无单点故障,任一节点的故障均不影响 TiDB 集群的对外提供服务。
同时,TiDB 集群还接入了 京东智联云整体的监控告警服务及日志零碎,可全面监控 TiDB 实例的运行状况,用户通过控制台即可 TiDB 实例进行创立,扩容、删除等生命周期的治理。
上面再简要介绍一下京东智联云 TiDB 集群的次要能力及实现:
京东智联云 TiDB 可 主动进行全量备份,并将备份数据存储在对象存储(OSS)中。在备份过程中,TiDB 不会间接把数据写到本地磁盘上,而是先缓存在内存中,而后再传送到对象存储上,通过这种形式岂但进步了备份的效率,也升高了对磁盘的耗费。在进行复原时,也反对将对象存储上的备份数据恢复到一个新的 TiDB 集群外面,而不笼罩原 TiDB 实例,最大水平的保障用户数据的平安,避免误操作。
TiDB 在京东智联云上的升降配是通过在线动静减少节点(或缩小节点),来达到扩容的目标。TiDB 可提供近似有限的程度扩大能力,这是 TiDB 的最大特点。这里说的程度扩大包含两方面:计算能力 和存储能力。
- TiDB 节点负责解决 SQL 申请,随着业务的增长,能够简略的增加 TiDB 节点,进步整体的解决能力,提供更高的吞吐量。
- TiKV 节点负责存储数据,随着数据量的增长,能够部署更多的 TiKV 解决数据扩大的问题。TiKV 节点之间以 Region 为单位做调度,将局部数据迁徙到新加的节点上。
所以在业务的晚期,能够只部署大量的服务实例(举荐至多部署 3 个 TiKV,3 个 PD,2 个 TiDB),随着业务量的增长,依照需要增加 TiKV 或者 TiDB 实例。
京东智联云 TiDB 通过 TiFlash 节点能够反对在线剖析性能。TiFlash 是 TiDB HTAP 状态的要害组件,它是 TiKV 的列存扩大,TiFlash 实时复制 TiKV 集群中的数据,并同时提供与 TiKV 一样的一致性读取,且能够保障读取到最新的数据。TiDB 能够主动抉择应用 TiFlash 列存或者 TiKV 行存,甚至在同一查问内混合应用提供最佳查问速度。
TiDB 集群反对 CSV 格局的数据文件高速导入到 TiDB 集群,导入速度每小时可达500G,是传统 SQL 导入速度的数倍。TiDB 应用对象存储(OSS)存储要导入的数据文件,首先会对数据源进行解析,筛选出 DDL 这些建表的语句,并在指标集群建设库和表;而后对表数据进行解析和编码,转换成与 TiDB 雷同编码的键值对,并对键值对排序,写入本地长期存储文件中。最初批量将这些键值对写到各个 TiKV 节点中。导入后,TiDB 会比照导入数据源及指标集群的校验和 (checksum),确保导入的数据是正确的。
京东智联云 TiDB 可反对主从集群,可通过 binlog 进行数据同步,准实时的将主集群的数据同步到从集群(本地或异地)。主集群负责利用接入提供读写服务,从集群负责同步主集群数据以及故障接管。同时从集群还能够承载如数据查问,报表剖析等数据查问业务,分担主集群业务压力,进步资源利用率的影响。(该性能行将推出)
TiDB 具备欠缺的监控和告警性能。TiDB 的报警分为两类:
- 一是资源层面的报警,由 Task Monitor 组件监控数据库中资源状态和应用状况,例如 CPU,存储以及集群中各个节点的运行状态等。如果发现资源状态或应用异样则会产生告警,并通过邮件或短信形式进行告诉。
- 另一类报警是通过日志采集 K8S 集群中 POD 和 TiDB 集群中的节点的日志,通过配置报警规定过滤对应的关键字触发报警。
此外,TiDB 集群本身也提供了极其丰富的监控指标,用户能够间接应用浏览器拜访 TiDB 集群的监控端口,查看 TiDB 上百个指标的详细信息。
- 高并发、海量数据的 OLTP 零碎
因为 TiDB 可提供无下限的、线性扩大的高并发、高吞吐的集群解决能力,因而可简略地把 TiDB当作一个可有限扩大的 MySQL 应用,可极大的简化程序设计,升高运维复杂度,是传统数据库中间件、数据库分库分表等计划优雅而现实的替换产品。
- 海量数据高性能实时剖析
TiDB 能够提供可扩大的、无下限的实时写入能力,同时,TiDB 独有的弱小分布式查问引擎可提供比 MySQL 快 1~2 个数量级的简单查问性能,用户可将 TiDB 用于各种实时剖析场景。
目前,京东智联云和 PingCAP 公司深度单干推出的 TiDB 产品已正式公布,欢送大家点击 【 浏览原文 】 来体验云时代的新一代分布式数据库。
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