数据库在编程开发中是必需的技术，像MySQL、Oracle、PostgreSQL这样的关系数据库，它们的问题是很难扩展。尽管我们有分片技术，还有youtube/vitess和MySQL proxy等,但它们都不支持分布式事务以及cross-node join连接。因此，新一代数据库将会是怎样的?我们一起来分析吧！

NewSQL是什么?

NewSQL是指这样一类新式的关系型数据库管理系统，它针对OLTP实现读-写工作负载，追求提供和NoSQL系统相同的扩展性能，且仍然保持传统数据库支持的ACID特性。

从上述定义来看，我们不难发现NewSQL的扩展性与NoSQL相当，并同时保留了ACID特性。而这恰恰是我们需要的。

如何建立一个NewSQL数据库？

如何建立一个这样的数据库，将其分为两个层级：

KV层：这一层属于底层存储系统，负责提供跨数据中心的同步以及强一致性事务。

SQL层：这一层使能够满足我们对传统SQL数据库可用性以及功能性的支持。

TiDB 是 PingCAP 公司基于 Google Spanner / F1 论文实现的开源分布式 NewSQL 数据库。

docker部署方案

特性

SQL支持 (TiDB 是 MySQL 兼容的)

水平线性弹性扩展

分布式事务

跨数据中心数据强一致性保证

故障自恢复的高可用

TiDB 整体架构

TiDB架构图TiDB

集群主要分为三个组件：

TiDB ServerTiDB Server

负责接收 SQL 请求，处理 SQL 相关的逻辑，

并通过 PD 找到存储计算所需数据的 TiKV 地址，与 TiKV 交互获取数据，最终返回结果。

TiDB Server 是无状态的，其本身并不存储数据，只负责计算，可以无限水平扩展，

可以通过负载均衡组件(如LVS、HAProxy 或 F5)对外提供统一的接入地址。

PD Server

Placement Driver (简称 PD) 是整个集群的管理模块，其主要工作有三个：

一是存储集群的元信息(某个 Key 存储在哪个 TiKV 节点);

二是对 TiKV 集群进行调度和负载均衡(如数据的迁移、Raft group leader 的迁移等);

三是分配全局唯一且递增的事务 ID。

PD 是一个集群，需要部署奇数个节点，一般线上推荐至少部署 3 个节点。

TiKV Server

TiKV Server 负责存储数据，从外部看 TiKV 是一个分布式的提供事务的 Key-Value 存储引擎。

存储数据的基本单位是 Region，每个 Region 负责存储一个 Key Range (从 StartKey 到 EndKey 的左闭右开区间)的数据，每个 TiKV 节点会负责多个 Region 。

TiKV 使用 Raft 协议做复制，保持数据的一致性和容灾。

副本以 Region 为单位进行管理，不同节点上的多个 Region 构成一个 Raft Group，互为副本。

数据在多个 TiKV 之间的负载均衡由 PD 调度，这里也是以 Region 为单位进行调度。

核心特性水平扩展无限水平扩展是 TiDB 的一大特点，这里说的水平扩展包括两方面：计算能力和存储能力。

TiDB Server 负责处理 SQL 请求，随着业务的增长，可以简单的添加 TiDB Server 节点，提高整体的处理能力，提供更高的吞吐。

TiKV 负责存储数据，随着数据量的增长，可以部署更多的 TiKV Server 节点解决数据 Scale 的问题。

PD 会在 TiKV 节点之间以 Region 为单位做调度，将部分数据迁移到新加的节点上。

所以在业务的早期，可以只部署少量的服务实例(推荐至少部署 3 个 TiKV， 3 个 PD，2 个 TiDB)，随着业务量的增长，按照需求添加 TiKV 或者 TiDB 实例高可用高可用是 TiDB 的另一大特点，

TiDB/TiKV/PD 这三个组件都能容忍部分实例失效，不影响整个集群的可用性。

下面分别说明这三个组件的可用性、单个实例失效后的后果以及如何恢复TiDBTiDB 是无状态的，推荐至少部署两个实例，前端通过负载均衡组件对外提供服务。

当单个实例失效时，会影响正在这个实例上进行的 Session，从应用的角度看，会出现单次请求失败的情况，重新连接后即可继续获得服务。

单个实例失效后，可以重启这个实例或者部署一个新的实例PDPD 是一个集群，通过 Raft 协议保持数据的一致性，单个实例失效时，如果这个实例不是 Raft 的 leader，那么服务完全不受影响;

如果这个实例是 Raft 的 leader，会重新选出新的 Raft leader，自动恢复服务。

PD 在选举的过程中无法对外提供服务，这个时间大约是3秒钟。

推荐至少部署三个 PD 实例，单个实例失效后，重启这个实例或者添加新的实例TiKVTiKV 是一个集群，通过 Raft 协议保持数据的一致性(副本数量可配置，默认保存三副本)，并通过 PD 做负载均衡调度。

单个节点失效时，会影响这个节点上存储的所有 Region。对于 Region 中的 Leader 结点，会中断服务，等待重新选举;对于 Region 中的 Follower 节点，不会影响服务。

当某个 TiKV 节点失效，并且在一段时间内(默认 10 分钟)无法恢复，PD 会将其上的数据迁移到其他的 TiKV 节点上。

分布式NewSQL数据库TiDB相关技术问题如上所述，PHP程序员在开发过程中可以游刃有余的一展才华，让更好的程序为之所用，开发出更健全的系统。