TiDB 核心特性

分布式事务

事务模型

TiDB 支持完整的 ACID 事务，基于 Google Percolator 模型实现分布式事务处理。与传统的两阶段提交 (2PC) 不同，TiDB 的事务模型提供了更好的性能和可用性。

隔离级别

TiDB 支持四种标准的事务隔离级别：

• READ UNCOMMITTED：允许读取未提交的数据，可能导致脏读
• READ COMMITTED：只允许读取已提交的数据，避免脏读
• REPEATABLE READ（默认）：保证同一事务中多次读取同一数据结果一致，避免不可重复读和脏读
• SERIALIZABLE：最高隔离级别，保证事务串行执行，避免所有并发问题

事务实现机制

• 乐观锁：默认使用乐观锁，减少锁竞争，提高并发性能
• 悲观锁：支持悲观锁，适合高冲突场景
• 自动重试：事务冲突时自动重试，提高事务成功率
• 大事务支持：优化大事务处理，减少内存占用

事务性能优化

• 批量提交：减少网络往返，提高写入性能
• 异步提交：降低事务提交延迟
• 并行执行：支持事务内语句并行执行
• 事务优先级：支持设置事务优先级，保证关键业务的执行

水平扩展

计算存储分离

TiDB 采用计算存储分离架构：

• 计算层：TiDB Server 节点，负责 SQL 解析、优化和执行
• 存储层：TiKV Server 节点，负责数据存储和复制
• 管理层：PD Server 节点，负责集群调度和元数据管理

自动分片

• Range 分片：数据按照主键范围自动分片为 Region（默认 96MB）
• 自动拆分：Region 大小超过阈值时自动拆分
• 自动合并：相邻小 Region 自动合并，减少元数据开销
• 负载均衡：PD 自动调度 Region，平衡节点负载

在线扩缩容

• 无缝扩容：添加新节点后，数据自动迁移，无需停机
• 缩容安全：缩容前确保数据已迁移，避免数据丢失
• 弹性伸缩：支持根据业务负载动态调整集群规模
• 跨 AZ/Region 部署：支持跨可用区或跨地域部署，提高容灾能力

高可用性

数据多副本

• Raft 协议：基于 Raft 共识算法实现数据复制
• 默认 3 副本：数据默认存储 3 个副本，分布在不同节点
• 可配置副本数：支持根据需求调整副本数量（3-5 副本）
• 副本分布策略：支持跨 AZ/Region 分布，提高容灾能力

自动故障转移

• 快速检测：节点故障检测时间 < 30 秒
• 自动选主：Raft 组自动选举新 Leader
• 服务恢复：故障恢复时间 < 30 秒
• 无单点故障：所有组件均支持高可用部署

容灾设计

• 同城多活：支持同城多可用区部署
• 异地灾备：支持跨地域灾备部署
• 跨云部署：支持混合云和多云部署
• 业务连续性：保证 99.99% 以上的可用性

HTAP 能力

混合事务分析处理

• TiKV + TiFlash：行存（TiKV）和列存（TiFlash）结合
• 实时数据分析：支持事务处理的同时进行实时分析
• 无需 ETL：分析查询直接访问实时数据，无需数据同步
• 智能路由：优化器自动选择最优执行引擎

TiFlash 列存引擎

• 列式存储：适合分析查询，减少 I/O 开销
• 实时同步：与 TiKV 实时同步数据，延迟低
• MPP 执行：支持分布式并行查询，提高分析性能
• 向量计算：支持向量计算，加速复杂查询

HTAP 应用场景

• 实时报表：业务数据实时生成报表
• 实时监控：实时监控业务指标和异常
• 实时决策：基于实时数据进行业务决策
• 实时推荐：根据用户行为实时调整推荐策略

MySQL 兼容性

协议兼容

• 完全兼容 MySQL 5.7/8.0 协议：应用无需修改即可连接
• 支持 MySQL 客户端：可以使用 MySQL 命令行工具、Navicat、DBeaver 等工具连接
• 支持 MySQL 驱动：所有 MySQL 驱动均可用于 TiDB

语法兼容

• 支持大部分 MySQL 语法：包括 DDL、DML、DCL、TCL 等
• 支持 MySQL 函数：包括字符串函数、数学函数、日期函数等
• 支持 MySQL 存储过程和函数：部分限制
• 支持 MySQL 触发器：部分限制
• 支持 MySQL 视图：完全支持

工具兼容

• 支持 MySQL 生态工具：
  • mysqldump/mysqlpump：数据备份和恢复
  • mysqlbinlog：日志查看
  • MySQL Workbench：数据库设计和管理
  • ORM 框架：Hibernate、MyBatis、Sequelize 等

迁移便捷性

• 零修改迁移：大部分应用无需修改代码即可迁移
• 数据迁移工具：提供 TiDB Data Migration (DM) 工具，支持从 MySQL 迁移到 TiDB
• 兼容性测试工具：提供 TiDB Compatibility Test Suite (CTS)，检测应用兼容性

云原生设计

Kubernetes 支持

• Operator 部署：提供 TiDB Operator，支持在 Kubernetes 上部署和管理 TiDB 集群
• 声明式配置：通过 YAML 文件定义集群状态
• 自动运维：自动处理扩缩容、升级、备份等操作
• 监控集成：与 Kubernetes 监控生态集成

弹性伸缩

• 自动扩缩容：支持根据资源使用率自动调整集群规模
• 资源隔离：支持命名空间隔离，多租户部署
• 按需付费：适合云环境，根据实际使用付费

云服务优化

• TiDB Cloud：提供全托管的 TiDB 云服务
• Serverless 模式：支持无服务器部署，自动扩缩容
• 多云支持：支持 AWS、GCP、Azure 等主流云平台
• 边缘部署：支持边缘计算场景

分布式架构优势

强一致性

• 线性一致性：保证数据读取的最新版本
• 外部一致性：保证事务的全局顺序
• 因果一致性：保证因果关系的正确性

全局视图

• 全局表：支持全局唯一索引
• 分布式主键：支持 AUTO_INCREMENT 和 UUID 等主键生成方式
• 全局时间戳：基于 PD 的 TSO（Timestamp Oracle）生成全局唯一时间戳

分布式查询优化

• 分布式执行计划：生成高效的分布式执行计划
• 谓词下推：将过滤条件下推到存储层，减少数据传输
• 数据本地化：优先选择本地数据执行，减少网络开销
• 并行执行：支持查询并行执行，提高查询性能

企业级特性

安全特性

• SSL/TLS 加密：支持传输加密
• 数据加密：支持存储加密
• 细粒度权限控制：基于角色的访问控制（RBAC）
• 审计日志：记录所有操作日志，便于审计
• 密码策略：支持强密码策略和密码过期
• IP 白名单：限制允许访问的 IP 地址

管理运维特性

• 集群监控：集成 Prometheus 和 Grafana，提供丰富的监控指标
• 告警系统：支持多种告警通道，及时发现问题
• 日志管理：支持日志收集、分析和存储
• 备份恢复：支持全量备份、增量备份和 PITR（精确到秒的恢复）
• 滚动升级：支持在线滚动升级，无需停机
• 蓝绿部署：支持蓝绿部署，降低升级风险

数据迁移和同步

• 数据迁移工具：TiDB Data Migration (DM)，支持从 MySQL 迁移到 TiDB
• 变更数据捕获：TiCDC，支持实时数据同步到其他系统
• 数据导入工具：TiDB Lightning，支持快速导入大量数据
• 数据导出工具：支持导出数据到 CSV、SQL 等格式

多租户支持

• 资源隔离：支持 CPU、内存、IO 资源隔离
• 权限隔离：支持多租户权限隔离
• 监控隔离：支持多租户监控视图
• 备份隔离：支持租户级备份恢复

常见问题（FAQ）

Q1: TiDB 的分布式事务性能如何？

A1: TiDB 的分布式事务性能表现优秀：

• 单节点写入性能可达 10 万 TPS
• 随着节点增加，性能线性扩展
• 支持高并发事务处理
• 优化了大事务处理，减少内存占用

Q2: TiDB 如何处理热点问题？

A2: TiDB 提供多种机制处理热点问题：

• 自动热点调度：PD 自动将热点 Region 分散到不同节点
• 热点数据打散：支持将热点数据打散存储
• 分区表：支持表分区，将数据分散到不同分区
• 主键设计：建议使用分布式主键，如 UUID 或雪花算法，避免热点
• 热点限流：支持热点限流，保护集群稳定

Q3: TiDB 的 HTAP 能力与传统数据仓库相比如何？

A3: TiDB 的 HTAP 能力具有以下优势：

• 实时性：直接查询实时数据，无需 ETL
• 成本低：无需维护两套系统（OLTP + OLAP）
• 易用性：使用标准 SQL，无需学习新的查询语言
• 弹性扩展：支持水平扩展，处理更大规模数据
• 一致性：保证事务数据和分析数据的一致性

Q4: TiDB 支持哪些存储引擎？

A4: TiDB 支持多种存储引擎：

• TiKV：默认行存引擎，适合 OLTP 场景
• TiFlash：列式存储引擎，适合 OLAP 场景
• TiKV Raw：Raw KV 接口，适合需要直接操作键值的场景

Q5: TiDB 如何保证数据一致性？

A5: TiDB 通过多种机制保证数据一致性：

• Raft 协议：保证副本之间的数据一致性
• 分布式事务：保证跨节点事务的 ACID 特性
• TSO：提供全局唯一的时间戳，保证事务的外部一致性
• Checksum：支持数据校验，检测数据损坏
• 一致性快照：支持一致的备份和恢复

Q6: TiDB 支持哪些版本的 MySQL 兼容性？

A6: TiDB 兼容 MySQL 5.7 和 MySQL 8.0 协议和语法：

• 支持大部分 MySQL 5.7 的功能和语法
• 支持部分 MySQL 8.0 的新特性
• 提供兼容性测试工具，检测应用兼容性

Q7: TiDB 如何处理大表查询？

A7: TiDB 针对大表查询进行了多种优化：

• 分布式执行：将查询分解到多个节点并行执行
• 谓词下推：将过滤条件下推到存储层，减少数据传输
• 数据本地化：优先选择本地数据执行，减少网络开销
• 索引优化：支持多种索引类型，如 B+ 树索引、全文索引等
• 统计信息：维护准确的统计信息，生成最优执行计划

Q8: TiDB 支持哪些备份恢复方式？

A8: TiDB 支持多种备份恢复方式：

• 全量备份：使用 BR 工具进行全量备份
• 增量备份：支持基于日志的增量备份
• PITR：支持精确到秒的点恢复
• 逻辑备份：支持使用 mysqldump 等工具进行逻辑备份
• 分区备份：支持分区表的备份恢复

Q9: TiDB 的监控系统包含哪些指标？

A9: TiDB 的监控系统包含丰富的指标：

• 集群指标：节点状态、资源使用率、QPS/TPS 等
• 存储指标：Region 数量、副本状态、IO 使用率等
• 事务指标：事务成功率、延迟、冲突率等
• 查询指标：查询延迟、执行计划、慢查询等
• 网络指标：网络流量、延迟、丢包率等

Q10: TiDB 适合哪些业务场景？

A10: TiDB 适合多种业务场景：

• 大规模 OLTP：高并发写入场景，如电商订单、金融交易
• 实时数据分析：需要实时分析的场景，如实时报表、监控告警
• 数据迁移整合：从 MySQL 迁移到分布式架构，多数据源整合
• 云原生应用：容器化部署，Kubernetes 原生支持
• HTAP 混合负载：同时需要事务处理和分析的场景