PingCAP TiDB 技术手册 中文高清版

PingCAP 是国内第一家开源的新型分布式 NewSQL 数据库公司，秉承开源是基础软件的未来这一理念， PingCAP 持续扩大社区影响力，致力于前沿技术领域的创新实现。其独立研发项目 TiDB 灵感来自于 Google Spanner/F1，具备「分布式强一致性事务、在线弹性水平扩展、故障自恢复的高可用、跨数据中心多活」等核心 NewSQL 特性，是大数据时代理想的数据库集群和云数据库解决方案

TiKV 集群是 TiDB 数据库的分布式 KV 存储引擎，数据以 Region 为单位进行复制和管理，每个 Region 会有多个 Replica（副本），这些 Replica 会分布在不同的 TiKV 节点上，其中 Leader 负责读/写，Follower 负责同步 Leader 发来的 raft log。了解了这些信息后，请思考下面这些问题：

如何保证同一个 Region 的多个 Replica 分布在不同的节点上？更进一步，如果在一台机器上启动多个 TiKV 实例，会有什么问题？

TiKV 集群进行跨机房部署用于容灾的时候，如何保证一个机房掉线，不会丢失 Raft Group 的多个 Replica？

添加一个节点进入 TiKV 集群之后，如何将集群中其他节点上的数据搬过来?

当一个节点掉线时，会出现什么问题？整个集群需要做什么事情？如果节点只是短暂掉线（重启服务），那么如何处理？如果节点是长时间掉线（磁盘故障，数据全部丢失），需要如何处理？

假设集群需要每个 Raft Group 有 N 个副本，那么对于单个 Raft Group 来说，Replica 数量可能会不够多（例如节点掉线，失去副本），也可能会过于多（例如掉线的节点又回复正常，自动加入集群）。那么如何调节 Replica 个数？

读/写都是通过 Leader 进行，如果 Leader 只集中在少量节点上，会对集群有什么影响？

并不是所有的 Region 都被频繁的访问，可能访问热点只在少数几个 Region，这个时候我们需要做什么？

集群在做负载均衡的时候，往往需要搬迁数据，这种数据的迁移会不会占用大量的网络带宽、磁盘 IO 以及 CPU？进而影响在线服务？

这些问题单独拿出可能都能找到简单的解决方案，但是混杂在一起，就不太好解决。有的问题貌似只需要考虑单个 Raft Group 内部的情况，比如根据副本数量是否足够多来决定是否需要添加副本。但是实际上这个副本添加在哪里，是需要考虑全局的信息。整个系统也是在动态变化，Region 分裂、节点加入、节点失效、访问热点变化等情况会不断发生，整个调度系统也需要在动态中不断向最优状态前进，如果没有一个掌握全局信息，可以对全局进行调度，并且可以配置的组件，就很难满足这些需求。因此我们需要一个中心节点，来对系统的整体状况进行把控和调整，所以有了 PD 这个模块。