TiDB 分布式数据库整体架构图

2025-11-22 22:38:12   0  举报

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TiDB 分布式数据库采用去中心化、无单点故障的开放架构设计，其核心由TiDB服务器、TiKV存储引擎和PD（Placement Driver）组件构成。TiDB服务器作为SQL入口，负责SQL解析、优化和执行。TiKV作为高性能分布式事务键值存储，底层采用Raft一致性协议保障数据安全与可靠性。PD组件是TiDB系统的大脑，管理整个集群的元数据，负责数据分布和负载均衡，确保系统高可用。整个架构支持无缝水平扩展，提供弹性伸缩能力。TiDB的设计允许跨数据中心容灾，并针对多云环境和边缘计算优化，是现代化的数据仓库和混合事务/分析处理（HTAP）应用的优选数据库解决方案。

软件架构图

数据库

分布式数据库

整体架构图

MySQL

作者其他创作

大纲/内容

TSO/Data location

PD cluster

TiKV

Storage cluster

TiDB

KV API

TiFlash

DistSQL API

TiDB cluster

Metadata

TiDB Server：SQL 层，对外暴露 MySQL 协议的连接 endpoint，负责接受客户端的连接，执行 SQL 解析和优化，最终生成分布式执行计划。TiDB 层本身是无状态的，实践中可以启动多个 TiDB 实例，通过负载均衡组件（如 TiProxy、LVS、HAProxy、ProxySQL 或 F5）对外提供统一的接入地址，客户端的连接可以均匀地分摊在多个 TiDB 实例上以达到负载均衡的效果。TiDB Server 本身并不存储数据，只是解析 SQL，将实际的数据读取请求转发给底层的存储节点 TiKV（或 TiFlash）。PD (Placement Driver) Server：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情况和集群的整体拓扑结构，提供 TiDB Dashboard 管控界面，并为分布式事务分配事务 ID。PD 不仅存储元信息，同时还会根据 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，可以说是整个集群的“大脑”。此外，PD 本身也是由至少 3 个节点构成，拥有高可用的能力。建议部署奇数个 PD 节点。存储节点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 的 API 在 KV 键值对层面提供对分布式事务的原生支持，默认提供了 SI (Snapshot Isolation) 的隔离级别，这也是 TiDB 在 SQL 层面支持分布式事务的核心。TiDB 的 SQL 层做完 SQL 解析后，会将 SQL 的执行计划转换为对 TiKV API 的实际调用。所以，数据都存储在 TiKV 中。另外，TiKV 中的数据都会自动维护多副本（默认为三副本），天然支持高可用和自动故障转移。TiFlash：TiFlash 是一类特殊的存储节点。和普通 TiKV 节点不一样的是，在 TiFlash 内部，数据是以列式的形式进行存储，主要的功能是为分析型的场景加速。

Application viaMySQL protocol