猿创征文 | 国产数据库TiDB实践案例

我不是女神ヾ 2024-04-03 12:16 22阅读 0赞

## 前言 ##

TiDB 是 PingCAP 公司自主设计、研发的开源分布式关系型数据库，是一款同时支持在线事务处理与在线分析处理 (Hybrid Transactional and Analytical Processing, HTAP) 的融合型分布式数据库产品，具备水平扩容或者缩容、金融级高可用、实时 HTAP、云原生的分布式数据库、兼容 MySQL 5.7 协议和 MySQL 生态等重要特性。目标是为用户提供一站式 OLTP (Online Transactional Processing)、OLAP (Online Analytical Processing)、HTAP 解决方案。

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#### 文章目录 ####

*  前言
 *   *  1、TiDB-SQL操作
     *   *  （1）创建、查看和删除数据库
         *  （2）创建、查看和删除表
         *  （3）创建、查看和删除索引
         *  （4）增删改查数据
         *  （5）创建、授权和删除用户
     *  2、TiDB-读取历史数据
     *   *  （1）功能说明
         *  （2）操作流程
         *  （3）历史数据保留策略
         *  （4）示例
     *  3、整合Spark-TiSpark
     *   *  （1）准备数据
         *  （2）启动Spark shell
         *  （3）执行Spark代码
     *  4、数据迁移-TiDB Lightning
     *   *  （1）TiDB Lightning介绍
         *  （2）准备迁移工具
         *  （3）准备MySQL数据
         *  （4）导出数据
         *  （5）启动tikv-importer
         *  （6）启动tidb-lightning
 *  总结

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### 1、TiDB-SQL操作 ###

[https://pingcap.com/docs-cn/stable/reference/mysql-compatibility/][https_pingcap.com_docs-cn_stable_reference_mysql-compatibility]

sudo systemctl stop docker 
    sudo systemctl start docker
    cd /export/servers/tidb-docker-compose &&  docker-compose up -d 
    docker-compose ps

成功部署 TiDB 集群之后，便可以在 TiDB 中执行 SQL 语句了。因为 TiDB 兼容 MySQL，可以使用 MySQL 客户端连接 TiDB，并且大多数情况下可以直接执行 MySQL 语句。

mysql -h 127.0.0.1 -P 4000 -u root
    show databases;

#### （1）创建、查看和删除数据库 ####

1.  先创建一个库1.要创建一个名为 samp\_db 的数据库，可使用以下语句：  
    `CREATE DATABASE IF NOT EXISTS samp_db;`
2.  使用 SHOW DATABASES 语句查看数据库：  
    `SHOW DATABASES;`
3.  使用 DROP DATABASE 语句删除数据库，例如：  
    `DROP DATABASE samp_db;`
4.  再次查看数据库：  
    `SHOW DATABASES;`

#### （2）创建、查看和删除表 ####

1.  先创建一个库

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS samp_db;
    USE samp_db;

1.  使用 SHOW TABLES 语句查看数据库中的所有表。例如：  
    `SHOW TABLES FROM samp_db;`
2.  使用 CREATE TABLE 语句创建表。  
    如果表已存在，添加 IF NOT EXISTS 可防止发生错误：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS person (
          number INT(11),
          name VARCHAR(255),
          birthday DATE
    );

1.  使用 SHOW CREATE 语句查看建表语句。例如：  
    `SHOW CREATE table person;`
2.  使用 SHOW FULL COLUMNS 语句查看表的列。 例如：  
    `SHOW FULL COLUMNS FROM person;`
3.  使用 DROP TABLE 语句删除表。例如：  
    `DROP TABLE person;`  
    或者  
    `DROP TABLE IF EXISTS person;`

#### （3）创建、查看和删除索引 ####

1.  先创建一张表

CREATE TABLE IF NOT EXISTS person (
          number INT(11),
          name VARCHAR(255),
          birthday DATE
    );

1.  对于值不唯一的列，可使用 CREATE INDEX 或 ALTER TABLE 语句。例如：

CREATE INDEX person_num ON person (number);

或者

ALTER TABLE person ADD INDEX person_num (number);

1.  使用 SHOW INDEX 语句查看表内所有索引：

SHOW INDEX from person;

1.  使用 ALTER TABLE 或 DROP INDEX 语句来删除索引。与 CREATE INDEX 语句类似，DROP INDEX 也可以嵌入 ALTER TABLE 语句。例如：

DROP INDEX person_num ON person;
    ALTER TABLE person DROP INDEX person_num;

1.  对于值唯一的列，可以创建唯一索引。例如：

CREATE UNIQUE INDEX person_num ON person (number);
    或者
    ALTER TABLE person ADD UNIQUE person_num (number);

#### （4）增删改查数据 ####

1.  使用 INSERT 语句向表内插入数据。例如：

INSERT INTO person VALUES("1","tom","20170912");

1.  使用 SELECT 语句检索表内数据。例如：

SELECT * FROM person;

1.  使用 UPDATE 语句修改表内数据。例如：

UPDATE person SET birthday='20200202' WHERE name='tom';
    SELECT * FROM person;

1.  使用 DELETE 语句删除表内数据：

DELETE FROM person WHERE number=1;
    SELECT * FROM person;

#### （5）创建、授权和删除用户 ####

1.  使用 CREATE USER 语句创建一个用户 tiuser，密码为 123456：

CREATE USER 'tiuser'@'localhost' IDENTIFIED BY '123456';

1.  授权用户T

ON samp_db.* TO 'tiuser'@'localhost';

1.  查询用户 tiuser 的权限：

SHOW GRANTS for tiuser@localhost;

1.  删除用户 tiuser：  
    DROP USER ‘tiuser’@ tiuser 可检索数据库 samp\_db 内的表：

GRANT SELEC'localhost';

1.  查看所有权限

SHOW GRANTS;

### 2、TiDB-读取历史数据 ###

接下来介绍 TiDB 如何读取历史版本数据，包括具体的操作流程以及历史数据的保存策略。

#### （1）功能说明 ####

TiDB 实现了通过标准 SQL 接口读取历史数据功能，无需特殊的 client 或者 driver。当数据被更新、删除后，依然可以通过 SQL 接口将更新/删除前的数据读取出来。  
另外即使在更新数据之后，表结构发生了变化，TiDB 依旧能用旧的表结构将数据读取出来。

#### （2）操作流程 ####

为支持读取历史版本数据， 引入了一个新的 system variable: tidb\_snapshot ，这个变量是 Session 范围有效，可以通过标准的 Set 语句修改其值。其值为文本，能够存储 TSO 和日期时间。TSO 即是全局授时的时间戳，是从 PD 端获取的; 日期时间的格式可以为： “2020-10-08 16:45:26.999”，一般来说可以只写到秒，比如”2020-10-08 16:45:26”。 当这个变量被设置时，TiDB 会用这个时间戳建立 Snapshot（没有开销，只是创建数据结构），随后所有的 Select 操作都会在这个 Snapshot 上读取数据。

> **注意：**  
> TiDB 的事务是通过 PD 进行全局授时，所以存储的数据版本也是以 PD 所授时间戳作为版本号。在生成 Snapshot 时，是以  
> tidb\_snapshot 变量的值作为版本号，如果 TiDB Server 所在机器和 PD Server  
> 所在机器的本地时间相差较大，需要以 PD 的时间为准。 当读取历史版本操作结束后，可以结束当前 Session 或者是通过 Set 语句将  
> tidb\_snapshot 变量的值设为 “"，即可读取最新版本的数据。

#### （3）历史数据保留策略 ####

TiDB 使用 MVCC 管理版本，当更新/删除数据时，不会做真正的数据删除，只会添加一个新版本数据，所以可以保留历史数据。历史数据不会全部保留，超过一定时间的历史数据会被彻底删除，以减小空间占用以及避免历史版本过多引入的性能开销。  
TiDB 使用周期性运行的 GC（Garbage Collection，垃圾回收）来进行清理，关于 GC 的详细介绍参见 TiDB 垃圾回收 (GC)。  
这里需要重点关注的是 `tikv_gc_life_time` 和 `tikv_gc_safe_point`这条。`tikv_gc_life_time` 用于配置历史版本保留时间，可以手动修改；`tikv_gc_safe_point` 记录了当前的 `safePoint`，用户可以安全地使用大于 `safePoint` 的时间戳创建 `snapshot` 读取历史版本。`safePoint`在每次 GC 开始运行时自动更新。

#### （4）示例 ####

1.  初始化阶段，创建一个表，并插入几行数据：

create table t (c int);
    insert into t values (1), (2), (3);

1.  查看表中的数据：

select * from t;
    +------+
    | c    |
    +------+
    |    1 |
    |    2 |
    |    3 |
    +------+

1.  查看当前时间：

select now();
    +---------------------+
    | now()               |
    +---------------------+
    | 2020-02-02 16:45:26 |
    +---------------------+

1.  更新某一行数据：

update t set c=22 where c=2;

1.  确认数据已经被更新：

select * from t;
    +------+
    | c    |
    +------+
    |    1 |
    |   22 |
    |    3 |
    +------+

1.  设置一个特殊的环境变量，这个是一个 session scope 的变量，其意义为读取这个时间之前的最新的一个版本。

set @@tidb_snapshot="2020-02-02 16:45:26";

> **注意： 这里的时间设置的是 update 语句之前的那个时间。 在 tidb\_snapshot 前须使用 @@ 而非 @，因为 @@  
> 表示系统变量，@ 表示用户变量。**

7.这里读取到的内容即为 update 之前的内容，也就是历史版本：

select * from t;
    +------+
    | c    |
    +------+
    |    1 |
    |    2 |
    |    3 |
    +------+

8.清空这个变量后，即可读取最新版本数据：

set @@tidb_snapshot="";
    select * from t;
    +------+
    | c    |
    +------+
    |    1 |
    |   22 |
    |    3 |
    +------+

> 注意： 在 tidb\_snapshot 前须使用 @@ 而非 @，因为 @@ 表示系统变量，@ 表示用户变量。

### 3、整合Spark-TiSpark ###

#### （1）准备数据 ####

向 TiDB 集群中插入一些样本数据：

docker-compose exec tispark-master bash  
    cd /opt/spark/data/tispark-sample-data  
    mysql -h tidb -P 4000 -u root < dss.ddl

#### （2）启动Spark shell ####

当样本数据加载到 TiDB 集群之后，访问 Spark shell。

docker-compose exec tispark-master /opt/spark/bin/spark-shell
    
    ...
    Spark context available as 'sc' (master = local[*], app id = local-1527045927617).
    Spark session available as 'spark'.
    Welcome to
          ____              __
         / __/__  ___ _____/ /__
        _\ \/ _ \/ _ `/ __/  '_/
       /___/ .__/\_,_/_/ /_/\_\   version 2.1.1
          /_/
    
    
    Using Scala version 2.11.8 (Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM, Java 1.8.0_172)
    Type in expressions to have them evaluated.
    Type :help for more information.

#### （3）执行Spark代码 ####

scala> import org.apache.spark.sql.TiContext
    ...
    scala> val ti = new TiContext(spark)
    ...
    scala> ti.tidbMapDatabase("TPCH_001")
    ...
    scala> spark.sql("select count(*) from lineitem").show
    +--------+
    |count(1)|
    +--------+
    |   60175|
    +--------+

你也可以通过 Python 或 R 来访问 Spark：

docker-compose exec tispark-master /opt/spark/bin/pyspark &&
    docker-compose exec tispark-master /opt/spark/bin/sparkR

下面执行另一个复杂一点的 Spark SQL:

结果为：

+------------+------------+---------+--------------+--------------+
    |l_returnflag|l_linestatus|  sum_qty|sum_base_price|sum_disc_price|
    +------------+------------+---------+--------------+--------------+
    |           A|           F|380456.00|  532348211.65|505822441.4861|
    |           N|           F|  8971.00|   12384801.37| 11798257.2080|
    |           N|           O|742802.00| 1041502841.45|989737518.6346|
    |           R|           F|381449.00|  534594445.35|507996454.4067|
    +------------+------------+---------+--------------+--------------+
    
    -----------------+---------+------------+--------+-----------+
           sum_charge|  avg_qty|   avg_price|avg_disc|count_order|
    -----------------+---------+------------+--------+-----------+
     526165934.000839|25.575155|35785.709307|0.050081|      14876|
      12282485.056933|25.778736|35588.509684|0.047759|        348|
    1029418531.523350|25.454988|35691.129209|0.049931|      29181|
     528524219.358903|25.597168|35874.006533|0.049828|      14902|
    -----------------+---------+------------+--------+-----------+

### 4、数据迁移-TiDB Lightning ###

MySQL
    -->
    TiDB

#### （1）TiDB Lightning介绍 ####

TiDB Lightning 是一个将全量数据高速导入到 TiDB 集群的工具，目前支持 Mydumper 或 CSV 输出格式的数据源。你可以在以下两种场景下使用 Lightning：  
迅速导入大量新数据。  
备份恢复所有数据。  
TiDB Lightning 主要包含两个部分:

1.  tidb-lightning（“前端”）：主要完成适配工作，通过读取数据源，在下游 TiDB 集群建表、将数据转换成键/值对 (KV 对) 发送到 tikv-importer、检查数据完整性等。
2.  tikv-importer（“后端”）：主要完成将数据导入 TiKV 集群的工作，把 tidb-lightning 写入的 KV 对缓存、排序、切分并导入到 TiKV 集群。

![在这里插入图片描述][39842cf2f7894482b1ae426e78d1d888.png]

![在这里插入图片描述][ff74376346504dd4b1d50404c30744c7.png]

#### （2）准备迁移工具 ####

wget [https://download.pingcap.org/tidb-enterprise-tools-latest-linux-amd64.tar.gz][https_download.pingcap.org_tidb-enterprise-tools-latest-linux-amd64.tar.gz]  
wget [https://download.pingcap.org/tidb-toolkit-latest-linux-amd64.tar.gz][https_download.pingcap.org_tidb-toolkit-latest-linux-amd64.tar.gz]

#### （3）准备MySQL数据 ####

CREATE DATABASE mytest;
    USE mytest;
    
    CREATE TABLE mytest.t1 (
    	id BIGINT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    	c CHAR (32),
    	PORT INT
    );
    
    
    insert into t1 values (),(),(),(),(),(),(),();
            insert into t1 (id) select null from t1;
            insert into t1 (id) select null from t1;
            insert into t1 (id) select null from t1;
            insert into t1 (id) select null from t1;
            insert into t1 (id) select null from t1;
            update t1 set c=md5(id), port=@@port;
    
    CREATE TABLE mytest.t2 (
    	id BIGINT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    	c CHAR (32),
    	PORT INT
    );
    
    insert into t2 values (),(),(),(),(),(),(),();
            insert into t2 (id) select null from t2;
            insert into t2 (id) select null from t2;
            insert into t2 (id) select null from t2;
            insert into t2 (id) select null from t2;
            insert into t2 (id) select null from t2;
            update t2 set c=md5(id), port=@@port;

#### （4）导出数据 ####

mkdir -p /data/my_database/
    cd  /export/servers/tidb-enterprise-tools-latest-linux-amd64/bin
    ./mydumper -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root -p Root@1234 -t 16 -F 256 -B mytest -T t1,t2 --skip-tz-utc -o /data/my_database/
    cd /data/my_database

其中：

-B mytest ：从 mytest 数据库导出。
    -T t1,t2：只导出 t1 和 t2 这两个表。
    -t 16：使用 16 个线程导出数据。
    -F 256：将每张表切分成多个文件，每个文件大小约为 256 MB。
    --skip-tz-utc：添加这个参数则会忽略掉 TiDB 与导数据的机器之间时区设置不一致的情况，禁止自动转换。

这样全量备份数据就导出到了/data/my\_database目录中。

#### （5）启动tikv-importer ####

cd /export/servers/tidb-toolkit-latest-linux-amd64/bin

vim tikv-importer.toml

# TiKV Importer 配置文件模版
    
    # 日志文件。
    log-file = "tikv-importer.log"
    # 日志等级：trace、debug、info、warn、error、off。
    log-level = "info"
    
    [server]
    # tikv-importer 监听的地址，tidb-lightning 需要连到这个地址进行数据写入。
    addr = "192.168.1.101:8287"
    
    [import]
    # 存储引擎文档 (engine file) 的文件夹路径。
    import-dir = "/mnt/ssd/data.import/"

nohup ./tikv-importer -C tikv-importer.toml > nohup.out &

#### （6）启动tidb-lightning ####

vim run.sh

#!/bin/bash
    nohup ./tidb-lightning \
                --importer 192.168.1.101:8287 \
                -d /data/my_database/ \
                --pd-urls 0.0.0.0:2379 \
                --tidb-host 192.168.1.101 \
                --tidb-user root \
                --log-file tidb-lightning.log \
            > nohup.out &

chmod 755 run.sh

./run.sh

## 总结 ##

TiDB作为新一代的NewSQL数据库，在数据库领域已经逐渐站稳脚跟，结合了`Etcd/MySQL/HDFS/HBase/Spark`等技术的突出特点，随着TiDB的大面积推广，会逐渐弱化 OLTP/OLAP的界限，并简化目前冗杂的ETL流程，引起新一轮的技术浪潮。**一言以蔽之，TiDB，前景可待，未来可期。**

[https_pingcap.com_docs-cn_stable_reference_mysql-compatibility]: https://pingcap.com/docs-cn/stable/reference/mysql-compatibility/
[39842cf2f7894482b1ae426e78d1d888.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/6c7d0a6f9224419aa4be9fd8976d9f3d.png
[ff74376346504dd4b1d50404c30744c7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/1fdc606b03a94487873fa0e437d38ec2.png
[https_download.pingcap.org_tidb-enterprise-tools-latest-linux-amd64.tar.gz]: https://download.pingcap.org/tidb-enterprise-tools-latest-linux-amd64.tar.gz
[https_download.pingcap.org_tidb-toolkit-latest-linux-amd64.tar.gz]: https://download.pingcap.org/tidb-toolkit-latest-linux-amd64.tar.gz