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一、TiKV简介

1.1、TiKV概述

TiDB的存储用的TiKV, TiKV是基于RocksDB实现了分布式（可水平扩展，支持主从），RocksDB是对单机版LevelDB的封装。

TiKV是开源的、分布式、支持事务的VK数据库。
TiKV不仅提供了KV的API，且提供了兼容ACID的API。
TiKV用Rust语言实现，用采用Raft协议，作为TiDB的存储层，是一个兼容了MySQL协议的分布式HTAP数据库。

TiKV保证数据一致性，TiKV基于Rust语言实现了Raft协议，一致性状态存储在RocksDB中。

PD (Placement Drive）：用来实现auto-sharding，自动化数据迁移。

TiKV将数据按Key划分成大致相等的分区region，每个分区里有n个副本（通常为3个），其中一个副本是leader（提供读写服务）。

1.2、TiKV的主要Features

Geo-Replication（异地数据同步）

TiKV用Raft协议和PD来支持Geo-Replication（一种异地数据同步技术，它可以几乎实时地把GlusterFS的卷(Volume)通过网络同步到异地）

Horizontal scalability（水平扩展）

通过PD和Raft Group，TiKV可以水平扩展，可轻松扩展100+TB的数据。

Consistent distributed transactions（一致的分布式事务）

TiKV支持一致的分布式事务

Coprocessor support

与HBase一样，TiKV实现了coprocessor 框架来支持分布式计算

Cooperates with TiDB

TiKV可以和TiDB一起配合来作为一个可水平扩展的，支持一致性事务，可作为关系型数据库和NoSQL的数据库。

二、TiKV的架构

2.1、APIs

TiKV提供了2中API：

1、Raw：Key-Value API, 以单个Key来保证原子性。
使用场景：不需要分布式事务 或 不需要 MVCC（multi-version concurrency control，多版本并发控制）

2、Transactional：支持ACID的key-value API , 以多个key为单位来保证原子性。
使用场景：需要分布式事务 或 MVCC

2.2、系统架构

TiKV基于Rust语言，基于Facebook RocksDB和Raft.
设计灵感来自于Google Spanner和HBase。

2.2.1、TiKV实例的架构

Placement driver (PD)

Placement Driver用来对TiKV做集群管理，他周期性地检查复制约束来在node和region中balance数据和负载，这个过程叫做auto-sharding。

Store

上面架构图中的每个Store其实就是RocksDB，他负责把数据存储到本地磁盘。

Region

Region是Key-value数据的基本单元，每个Region中的数据会被复制到多个nodes上，即一个Raft Group中有多个Replicas。

Node

TiKV的node指集群中的一个物理服务器，可以是一个虚机或容器。
在每个node上，可以由一个或多个Store。Store中存储的数据被划分到多个region中，数据跨region存了多份通过raft协议同步。

当一个node启动后，node、store、region的metadata会记录到Placement Driver中。即每个region和store的状态信息都记录到了PD中。

Transaction model

TiKV的事务模式提供：

• Snapshot锁隔离机制：如SQL：SELECT … FOR UPDATE
• 分布式事务的Externally一致

Raft

TiKV实例的数据分布式实现是通过Raft协议。