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分布式數據庫TIDB:原理、優化與架構設計 版權信息
- ISBN：9787111772231
- 條形碼：9787111772231 ; 978-7-111-77223-1
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
分布式數據庫TIDB:原理、優化與架構設計 本書特色
權威性：作者為TiDB數據庫原廠系列課程與考試的開發者系統性：包含原理篇、性能優化篇和應用場景架構設計篇三個篇章專業性：詳細分布式數據庫的運行原理、SQL優化、系統優化和應用場景架構設計可讀性：內含大量插圖、示例、偽代碼，便于閱讀理解
分布式數據庫TIDB:原理、優化與架構設計 內容簡介
本書以TiDB數據庫為基礎介紹分布式數據庫的運行原理、性能優化和應用場景架構設計。首先，剖析分布式數據庫的運行原理與架構；然后，闡述分布式數據庫TiDB在表與索引的設計優化、SQL優化、系統級優化方面的方法論，通過融入多個有代表性的案例，幫助讀者將方法論對應到生產實踐中；*后，梳理場景選型和架構設計過程中讀者應該掌握的主要知識點，并對一些分布式數據庫的優勢場景進行了詳細介紹。 本書適合希望了解分布式數據庫原理，學習TiDB數據庫的開發工程師、數據庫管理員和架構師閱讀，也可以作為高等學校教師或學生學習分布式數據庫的參考教材。
分布式數據庫TIDB:原理、優化與架構設計分布式數據庫TIDB:原理、優化與架構設計 前言
從與TiDB社區技術中心（CTC）的同事們一起開發TiDB 5.x系列課程到現在，已經有3年了。目前TiDB數據庫已演進到8.x版本，相關的新課程與認證也即將發布。在這3年中，已經有上千位工程師、DBA（數據庫管理員）、架構師和高等院校師生學習過TiDB 5.x、6.x和7.x的相關課程并通過了相關的認證。
在這期間，我們不停地收集學習者的反饋和建議，“是否能夠推出幾本與課程對應、關于TiDB數據庫核心原理、場景架構設計和性能優化的書籍？”是被提到較多的一條建議。于是，從2023年年初我們便開始著手進行本書的策劃和編寫工作，經過不懈的努力，本書終于可以和大家見面了。
已出版的系統介紹分布式數據庫原理、架構和優化的書籍寥寥無幾。分布式數據庫和傳統數據庫在原理層面又截然不同，比如，對于傳統數據庫，能以極少的篇幅介紹完架構就快速切換到實踐環節，而對于分布式數據庫，如果沒有深入理解分布式系統的運行原理，用戶的優化和設計工作就幾乎無從下手。所以，我們在編寫本書的時候，參考了廣大用戶在學習TiDB 5.x、6.x和7.x官方課程時的反饋意見，并結合多年的數據庫教學經驗，按照原理為先、深入淺出講解方法論、歸檔總結實踐案例三步走的方針進行設計，旨在幫助讀者以*合理、*易接受的方式來學習分布式數據庫這個相對較難的技術。
分布式數據庫TIDB:原理、優化與架構設計 目錄
叢書序
推薦序一
推薦序二
推薦序三
前言
**部分 運行原理
第1章 ?數據庫架構概述 003
1.1 集中式數據庫的特點 003
1.2 集中式數據庫的典型架構 004
1.2.1 單體數據庫架構 004
1.2.2 配合緩存機制的數據庫架構 005
1.2.3 主從數據庫架構 005
1.2.4 Shared-Nothing與Shared-Everything架構 006
1.2.5 交易型數據庫+數據倉庫 008
1.2.6 基于分表分庫中間件的數據庫集群架構 008
1.3 分布式數據庫的特點 010
第2章 ?計算引擎TiDB Server的架構與原理 015
2.1 TiDB Server的架構 015
2.2 TiDB Server的主要功能 016
2.3 關系型數據與鍵值的轉換 017
2.4 SQL讀寫相關模塊 022
2.5 Online DDL相關模塊 027
2.6 GC機制與相關模塊 028
2.7 TiDB Server的緩存 030
2.7.1 TiDB Server緩存的組成結構 030
2.7.2 TiDB Server緩存管理 030
第3章 ?數據存儲引擎TiKV的架構與原理 031
3.1 TiKV的特征 031
3.2 TiKV的架構和作用 032
3.3 RocksDB 033
3.3.1 RocksDB的作用與特點 033
3.3.2 RocksDB的寫入與文件組織 034
3.3.3 RocksDB的查詢 037
3.3.4 RocksDB的列族 038
3.4 Raft與Multi Raft 039
3.4.1 Raft—日志復制 041
3.4.2 Raft—leader選舉 047
3.5 數據的寫入 050
3.6 數據的讀取—ReadIndex Read 051
3.7 數據的讀取—Follower Read 055
3.8 MVCC 056
3.9 分布式事務 061
3.10 Coprocessor 069
第4章 ?TiDB的“大腦”——PD的架構與原理 073
4.1 PD的架構 073
4.2 PD的主要功能 074
4.3 路由功能 075
4.4 TSO分配 076
4.5 調度 080
4.5.1 為什么要調度 080
4.5.2 信息收集 081
4.5.3 生成調度 082
4.5.4 執行調度 082
第5章 ?列存與MPP計算引擎TiFlash的架構與原理 083
5.1 TiFlash的架構 083
5.2 TiFlash的關鍵特性 084
5.3 異步復制 085
5.4 一致性讀取 086
5.5 智能選擇 091
第二部分 性能優化
第6章 ?表與索引的設計優化 095
6.1 TiDB數據庫中的兩種表結構 095
6.1.1 聚簇索引表結構 095
6.1.2 非聚簇索引表結構 096
6.2 表與鍵值的映射方式 099
6.2.1 聚簇索引表中鍵值的映射方式 099
6.2.2 非聚簇索引表中鍵值的映射方式 100
6.3 TiDB中的索引結構 101
6.4 兩種表結構的寫入對比 103
6.4.1 非聚簇索引表的寫入 103
6.4.2 聚簇索引表的寫入 105
6.5 兩種表結構的讀取對比 107
6.5.1 非聚簇索引表的讀取 107
6.5.2 聚簇索引表的讀取 108
6.6 分布式數據庫的熱點問題 109
6.6.1 熱點問題的形成原因 110
6.6.2 不同表結構的熱點問題 111
6.6.3 熱點的監控 113
6.6.4 熱點的解決 116
6.7 表與索引的設計優化總結 127
第7章 ?SQL優化 129
7.1 TiDB數據庫優化器的工作原理 129
7.1.1 TiDB數據庫優化器的工作流程 129
7.1.2 預處理階段之點查 130
7.1.3 預處理階段中的構造初始邏輯執行計劃 131
7.1.4 邏輯優化 132
7.1.5 物理優化 133
7.2 查看執行計劃 136
7.3 數據查詢優化之索引優化 138
7.3.1 點查Point_Get & Batch_Point_Get 139
7.3.2 IndexReader（索引讀）+ IndexRangeScan（索引范圍掃描） 140
7.3.3 IndexLookUp（回表索引讀）+ IndexRangeScan（索引范圍掃描）+
TableRowIDScan（根據鍵讀取表數據） 141
7.3.4 IndexFullScan（索引全掃描） 144
7.3.5 TableReader（表掃描）+ TableFullScan（全表掃描） 146
7.3.6 IndexMerge（索引合并） 147
7.4 數據查詢優化之聚合優化 150
7.4.1 HashAgg算子 150
7.4.2 StreamAgg算子 154
7.5 數據查詢優化之表連接優化 157
7.5.1 Hash Join算子 157
7.5.2 Merge Join算子 160
7.5.3 Index Join算子 163
7.6 統計信息管理 166
7.6.1 統計信息的工作原理 167
7.6.2 統計信息的組成 172
7.6.3 統計信息監控 181
7.6.4 收集統計信息 183
7.6.5 統計信息的導入與導出 189
7.7 執行計劃管理 190
7.7.1 Optimizer Hints 190
7.7.2 執行計劃綁定 193
7.8 SQL優化*佳實踐 197
第8章 ?性能監控與診斷 199
8.1 性能監控概述 199
8.2 TiDB數據庫的監控體系 199
8.2.1 Prometheus + Grafana + Alertmanager 199
8.2.2 TiDB Dashboard 201
8.3 常見的性能診斷方法 202
8.3.1 定位慢查詢
推薦序一
推薦序二
推薦序三
前言
**部分 運行原理
第1章 ?數據庫架構概述 003
1.1 集中式數據庫的特點 003
1.2 集中式數據庫的典型架構 004
1.2.1 單體數據庫架構 004
1.2.2 配合緩存機制的數據庫架構 005
1.2.3 主從數據庫架構 005
1.2.4 Shared-Nothing與Shared-Everything架構 006
1.2.5 交易型數據庫+數據倉庫 008
1.2.6 基于分表分庫中間件的數據庫集群架構 008
1.3 分布式數據庫的特點 010
第2章 ?計算引擎TiDB Server的架構與原理 015
2.1 TiDB Server的架構 015
2.2 TiDB Server的主要功能 016
2.3 關系型數據與鍵值的轉換 017
2.4 SQL讀寫相關模塊 022
2.5 Online DDL相關模塊 027
2.6 GC機制與相關模塊 028
2.7 TiDB Server的緩存 030
2.7.1 TiDB Server緩存的組成結構 030
2.7.2 TiDB Server緩存管理 030
第3章 ?數據存儲引擎TiKV的架構與原理 031
3.1 TiKV的特征 031
3.2 TiKV的架構和作用 032
3.3 RocksDB 033
3.3.1 RocksDB的作用與特點 033
3.3.2 RocksDB的寫入與文件組織 034
3.3.3 RocksDB的查詢 037
3.3.4 RocksDB的列族 038
3.4 Raft與Multi Raft 039
3.4.1 Raft—日志復制 041
3.4.2 Raft—leader選舉 047
3.5 數據的寫入 050
3.6 數據的讀取—ReadIndex Read 051
3.7 數據的讀取—Follower Read 055
3.8 MVCC 056
3.9 分布式事務 061
3.10 Coprocessor 069
第4章 ?TiDB的“大腦”——PD的架構與原理 073
4.1 PD的架構 073
4.2 PD的主要功能 074
4.3 路由功能 075
4.4 TSO分配 076
4.5 調度 080
4.5.1 為什么要調度 080
4.5.2 信息收集 081
4.5.3 生成調度 082
4.5.4 執行調度 082
第5章 ?列存與MPP計算引擎TiFlash的架構與原理 083
5.1 TiFlash的架構 083
5.2 TiFlash的關鍵特性 084
5.3 異步復制 085
5.4 一致性讀取 086
5.5 智能選擇 091
第二部分 性能優化
第6章 ?表與索引的設計優化 095
6.1 TiDB數據庫中的兩種表結構 095
6.1.1 聚簇索引表結構 095
6.1.2 非聚簇索引表結構 096
6.2 表與鍵值的映射方式 099
6.2.1 聚簇索引表中鍵值的映射方式 099
6.2.2 非聚簇索引表中鍵值的映射方式 100
6.3 TiDB中的索引結構 101
6.4 兩種表結構的寫入對比 103
6.4.1 非聚簇索引表的寫入 103
6.4.2 聚簇索引表的寫入 105
6.5 兩種表結構的讀取對比 107
6.5.1 非聚簇索引表的讀取 107
6.5.2 聚簇索引表的讀取 108
6.6 分布式數據庫的熱點問題 109
6.6.1 熱點問題的形成原因 110
6.6.2 不同表結構的熱點問題 111
6.6.3 熱點的監控 113
6.6.4 熱點的解決 116
6.7 表與索引的設計優化總結 127
第7章 ?SQL優化 129
7.1 TiDB數據庫優化器的工作原理 129
7.1.1 TiDB數據庫優化器的工作流程 129
7.1.2 預處理階段之點查 130
7.1.3 預處理階段中的構造初始邏輯執行計劃 131
7.1.4 邏輯優化 132
7.1.5 物理優化 133
7.2 查看執行計劃 136
7.3 數據查詢優化之索引優化 138
7.3.1 點查Point_Get & Batch_Point_Get 139
7.3.2 IndexReader（索引讀）+ IndexRangeScan（索引范圍掃描） 140
7.3.3 IndexLookUp（回表索引讀）+ IndexRangeScan（索引范圍掃描）+
TableRowIDScan（根據鍵讀取表數據） 141
7.3.4 IndexFullScan（索引全掃描） 144
7.3.5 TableReader（表掃描）+ TableFullScan（全表掃描） 146
7.3.6 IndexMerge（索引合并） 147
7.4 數據查詢優化之聚合優化 150
7.4.1 HashAgg算子 150
7.4.2 StreamAgg算子 154
7.5 數據查詢優化之表連接優化 157
7.5.1 Hash Join算子 157
7.5.2 Merge Join算子 160
7.5.3 Index Join算子 163
7.6 統計信息管理 166
7.6.1 統計信息的工作原理 167
7.6.2 統計信息的組成 172
7.6.3 統計信息監控 181
7.6.4 收集統計信息 183
7.6.5 統計信息的導入與導出 189
7.7 執行計劃管理 190
7.7.1 Optimizer Hints 190
7.7.2 執行計劃綁定 193
7.8 SQL優化*佳實踐 197
第8章 ?性能監控與診斷 199
8.1 性能監控概述 199
8.2 TiDB數據庫的監控體系 199
8.2.1 Prometheus + Grafana + Alertmanager 199
8.2.2 TiDB Dashboard 201
8.3 常見的性能診斷方法 202
8.3.1 定位慢查詢
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分布式數據庫TIDB:原理、優化與架構設計 作者簡介
董菲，PingCAP 首席講師，常年從事數據庫培訓、架構設計、開發和維護工作 。曾供職于 Oracle、空中網、微軟中國和 ARUZE，是數據庫領域的資深專家。多次為人民銀行、中國銀行、工商銀行、農業銀行、中國移動、中國聯通、鐵路總公司、中國郵政、埃森哲和 IBM 等企業提供數據庫技術和開發培訓。
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