TiDB — 系統架構
分析版本
本文件基於 commit 6f4dd4fd 進行分析。
專案目錄結構
TiDB 主要目錄及其用途如下：
| 目錄 | 說明 |
|---|---|
pkg/ | 核心套件，包含 parser、planner、executor、session、server 等所有主要邏輯 |
cmd/ | 可執行檔入口，包含 tidb-server 與各種工具 binary |
br/ | Backup & Restore 子專案，分散式備份與還原工具 |
lightning/ | TiDB Lightning 資料匯入工具子專案 |
dumpling/ | Dumpling 資料匯出工具子專案 |
build/ | 建置腳本與工具 |
tools/ | 開發輔助工具（ut 測試執行器、xprog 等） |
tests/ | 整合測試與系統測試 |
docs/ | 開發者文件 |
hooks/ | Git hooks 腳本 |
TiDB Server 內部架構
TiDB Server 是整個系統的 SQL 引擎,負責解析 MySQL 協定、解析 SQL、優化查詢並分發執行計劃。
cmd/ 可執行檔一覽
| 目錄 | Binary 名稱 | 說明 |
|---|---|---|
cmd/tidb-server | tidb-server | TiDB 主伺服器程式（MySQL 協定監聽、SQL 執行引擎） |
cmd/benchdb | benchdb | 資料庫層級效能基準測試工具 |
cmd/benchkv | benchkv | KV 層級效能基準測試工具 |
cmd/benchraw | benchraw | 原始 KV 讀寫效能基準測試工具 |
cmd/ddltest | ddltest | DDL 壓力測試工具 |
cmd/importer | importer | 資料匯入輔助工具 |
cmd/mirror | mirror | 鏡像輔助工具 |
cmd/pluginpkg | pluginpkg | Plugin 套件打包工具 |
pkg/ 主要套件一覽
| 套件 | 功能說明 |
|---|---|
pkg/parser | SQL 語法解析器（yacc/goyacc 生成，內建 AST 定義） |
pkg/planner | 查詢優化器（邏輯計劃、物理計劃、代價估算） |
pkg/planner/core | 核心優化規則與物理計劃選擇 |
pkg/planner/cardinality | 基數估算，統計資訊驅動 |
pkg/planner/cascades | Cascades 優化框架實作 |
pkg/executor | SQL 執行引擎（火山模型，各算子實作） |
pkg/ddl | DDL 非同步執行框架（online schema change） |
pkg/session | Session 管理、事務協調 |
pkg/store | 儲存引擎抽象層（TiKV / unistore 本地模式） |
pkg/statistics | 統計資訊收集與維護（直方圖、TopN、CM-Sketch） |
pkg/server | MySQL 協定伺服器（連線處理、封包解析） |
pkg/infoschema | Information Schema 實作（in-memory 快取） |
pkg/domain | Domain 物件（DDL Owner 選舉、schema 載入） |
pkg/expression | 表達式求值框架（函數庫、向量化） |
pkg/kv | KV 抽象介面（Transaction、Snapshot、Iter） |
pkg/meta | 元資料 KV 編碼（table/index/database 鍵值佈局） |
pkg/privilege | 權限管理（MySQL 相容的 GRANT/REVOKE） |
pkg/metrics | Prometheus 指標、Grafana Dashboard 定義 |
pkg/lightning | TiDB Lightning 核心匯入邏輯（physical import mode） |
pkg/ttl | TTL（Time-To-Live）資料自動過期刪除 |
pkg/resourcegroup | Resource Group 資源管控（TiDB 7.x+） |
pkg/autoid_service | 分散式 Auto-Increment ID 服務 |
pkg/bindinfo | SQL Binding（SQL Plan Management） |
pkg/disttask | 分散式任務框架 |
pkg/owner | Owner 選舉（DDL Owner 等分散式角色選舉） |
pkg/util | 通用工具函式庫 |
儲存層設計
TiKV — 行式儲存
TiKV 是 TiDB 的主要 OLTP 儲存引擎，以 Rust 編寫，採用以下設計：
| 概念 | 說明 |
|---|---|
| Region | 資料分片單位，預設大小 96MB，由 Raft 組管理 |
| Raft 組 | 每個 Region 有 3 個副本，組成獨立的 Raft 組 |
| Leader / Follower | Raft Leader 負責讀寫，Follower 同步資料 |
| RocksDB | 底層儲存引擎，Region 資料以 SST 檔案存放 |
| Coprocessor | 下推計算框架，TiDB 可將過濾/聚合下推至 TiKV |
| Percolator 2PC | 分散式交易協定，以 TiKV 儲存鎖與版本資訊 |
| MVCC | 多版本並行控制，以時間戳區分資料版本 |
TiFlash — 列式儲存
TiFlash 以 C++ 編寫，使用 ClickHouse 列式引擎：
| 特性 | 說明 |
|---|---|
| 同步機制 | Multi-Raft Learner：以只讀副本方式加入 TiKV Raft 組，非同步複製資料 |
| 資料格式 | 列式儲存（Delta Tree 結構），針對 OLAP 掃描優化 |
| MPP 計算 | 支援多節點 MPP（Massively Parallel Processing）查詢 |
| 一致性 | Snapshot Isolation，與 TiKV 保持最終一致 |
典型 SQL 查詢執行序列
建置工具鏈
| 工具 | 用途 |
|---|---|
go build | 主要編譯工具 |
bazel | ABI 驗證、授權標頭檢查 |
golangci-lint | 綜合靜態分析 |
revive | Go 程式碼規範 linter |
gofmt | 程式碼格式化 |
tools/bin/ut | 自訂單元測試執行器 |
errdoc-gen | 錯誤碼文件產生器 |