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TiFlashの概要

TiFlashは、TiDB を本質的に Hybrid Transactional/Analytical Processing (HTAP) データベースにする重要なコンポーネントです。 TiKV の柱状storage拡張機能として、 TiFlash は優れた分離レベルと強力な一貫性保証の両方を提供します。

TiFlashでは、カラムナー レプリカはRaft Learnerコンセンサス アルゴリズムに従って非同期的に複製されます。これらのレプリカが読み取られると、 Raftインデックスとマルチバージョン同時実行制御 (MVCC) を検証することによって、一貫性のスナップショット分離レベルが達成されます。

アーキテクチャ

TiFlash Architecture

上の図は、 TiFlashノードを含む、HTAP 形式の TiDB のアーキテクチャです。

TiFlash は、ClickHouse によって効率的に実装されたコプロセッサのレイヤーを備えた柱状storageを提供します。 TiKV と同様に、 TiFlashにも Multi-Raft システムがあり、リージョン単位でのデータの複製と配布をサポートしています (詳細はデータストレージを参照)。

TiFlash は、 TiKV での書き込みをブロックしない低コストで、TiKV ノード内のデータのリアルタイム レプリケーションを実行します。一方、TiKV と同じ読み取り一貫性を提供し、最新のデータが読み取られるようにします。 TiFlashのリージョンレプリカは、TiKV のリージョン レプリカと論理的に同一であり、TiKV のLeaderレプリカと同時に分割およびマージされます。

Linux AMD64アーキテクチャでTiFlashを展開するには、CPU が AVX2 命令セットをサポートしている必要があります。 cat /proc/cpuinfo | grep avx2に出力があることを確認します。 Linux ARM64アーキテクチャでTiFlashを展開するには、CPU が ARMv8 命令セットアーキテクチャをサポートしている必要があります。 cat /proc/cpuinfo | grep 'crc32' | grep 'asimd'に出力があることを確認します。命令セットの拡張機能を使用することで、TiFlash のベクトル化エンジンはパフォーマンスを向上させることができます。

TiFlash はTiDB と TiSpark の両方と互換性があるため、これら 2 つのコンピューティング エンジンを自由に選択できます。

ワークロードの分離を確実にするために、TiKV とは異なるノードにTiFlashを展開することをお勧めします。ビジネスの分離が必要ない場合は、 TiFlashと TiKV を同じノードに展開することもできます。

現在、データを直接TiFlashに書き込むことはできません。 TiDB クラスターにLearnerロールとして接続するため、TiKV にデータを書き込んでからTiFlashに複製する必要があります。 TiFlash はテーブル単位でのデータ レプリケーションをサポートしますが、デプロイ後のデフォルトではデータはレプリケートされません。指定したテーブルのデータをレプリケートするには、 テーブルのTiFlashレプリカを作成するを参照してください。

TiFlashには、カラムナstorageモジュールtiflash proxyとpd buddy 3 つのコンポーネントがあります。 tiflash proxy Multi-Raft コンセンサス アルゴリズムを使用した通信を担当します。 pd buddy PD と連携して、テーブル単位で TiKV からTiFlashにデータを複製します。

TiDB がTiFlashにレプリカを作成する DDL コマンドを受信すると、 pd buddyコンポーネントはTiDB のステータス ポートを介して複製対象のテーブルの情報を取得し、その情報を PD に送信します。次に、PD はpd buddyによって提供される情報に従って、対応するデータ スケジューリングを実行します。

主な機能

TiFlashには次の主要な機能があります。

非同期レプリケーション

TiFlashのレプリカは、特別なロールRaft Learnerとして非同期に複製されます。これは、 TiFlashノードがダウンしたり、ネットワークレイテンシーが発生したりした場合でも、TiKV のアプリケーションは正常に続行できることを意味します。

このレプリケーション メカニズムは、自動負荷分散と高可用性という TiKV の 2 つの利点を継承しています。

  • TiFlash は、追加のレプリケーション チャネルに依存しませんが、多対多の方法で TiKV から直接データを受信します。
  • TiKV でデータが失われない限り、いつでもTiFlashでレプリカを復元できます。

一貫性

TiFlash は、 TiKV と同じスナップショット分離レベルの一貫性を提供し、最新のデータが読み取られることを保証します。つまり、以前に TiKV に書き込まれたデータを読み取ることができます。このような一貫性は、データ レプリケーションの進行状況を検証することによって達成されます。

TiFlash が読み取りリクエストを受信するたびに、リージョンレプリカは進行状況検証リクエスト (軽量の RPC リクエスト) をLeaderレプリカに送信します。 TiFlash は、現在のレプリケーションの進行状況に読み取り要求のタイムスタンプでカバーされたデータが含まれた後にのみ、読み取り操作を実行します。

賢い選択

TiDB は自動的にTiFlash (列方向) または TiKV (行方向) を使用するか、または 1 つのクエリで両方を使用して最高のパフォーマンスを確保するかを選択できます。

この選択メカニズムは、クエリを実行するために異なるインデックスを選択する TiDB のメカニズムと似ています。 TiDB オプティマイザーは、読み取りコストの統計に基づいて適切な選択を行います。

コンピューティング アクセラレーション

TiFlash は、次の 2 つの方法で TiDB のコンピューティングを高速化します。

  • カラムナstorageエンジンは、読み取り操作の実行においてより効率的です。
  • TiFlash は、 TiDB のコンピューティング ワークロードの一部を共有します。

TiFlash は、 TiKVコプロセッサーと同じ方法でコンピューティング ワークロードを共有します。TiDB は、storageレイヤーで完了できるコンピューティングをプッシュ ダウンします。コンピューティングを押し下げることができるかどうかは、 TiFlashのサポートに依存します。詳細については、 サポートされているプッシュダウン計算を参照してください。

TiFlashを使用する

TiFlashが展開された後、データの複製は自動的に開始されません。レプリケートするテーブルを手動で指定する必要があります。

TiDB を使用して中規模の分析処理用のTiFlashレプリカを読み取るか、TiSpark を使用して大規模な分析処理用のTiFlashレプリカを読み取ることができます。これは、独自のニーズに基づいています。詳細については、次のセクションを参照してください。

データのインポートから TPC-H データセットでのクエリまでのプロセス全体を体験するには、 TiDB HTAPのクイック スタート ガイドを参照してください。

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