解锁 TiKV 的奥秘：模块化源码解读之旅（第一部分）

开启模块化源码解读之旅

TiKV 是一个分布式 Key-Value 数据库，其庞大的源码蕴含着丰富的技术细节和设计理念。为了帮助读者更好地理解 TiKV 的内部运作机制，我们将在本系列文章中对 TiKV 的重要模块进行详细解读。在第一部分，我们将重点关注 TiKV 的以下核心模块：

• 存储引擎 ：负责存储和管理数据，是 TiKV 的核心组件之一。我们将深入探讨存储引擎的设计思想和实现细节，包括数据组织结构、索引机制和并发控制等方面。
• Raft 协议 ：TiKV 采用 Raft 协议实现分布式一致性，确保数据在不同副本之间的复制和同步。我们将详细介绍 Raft 协议的原理和 TiKV 中的具体应用，了解其如何帮助 TiKV 实现高可用性和数据一致性。
• 复制机制 ：TiKV 采用副本机制来保证数据的冗余和可靠性。我们将深入分析 TiKV 的复制机制，包括副本的管理、复制过程和故障恢复等方面。
• 事务支持 ：TiKV 支持 ACID 事务，确保数据操作的原子性、一致性、隔离性和持久性。我们将详细剖析 TiKV 的事务实现，包括事务隔离级别、并发控制机制和死锁处理等方面。

深入剖析 TiKV 核心模块

存储引擎

TiKV 的存储引擎采用 LSM-Tree (Log-Structured Merge-Tree) 数据结构，将数据以有序的方式存储在不同的层级中。当新数据写入时，首先会写入内存中的 MemTable，当 MemTable 达到一定大小后，将被刷新到磁盘上的 SSTable (Sorted String Table)。SSTable 中的数据是按照键值有序排列的，便于快速查找和范围查询。为了优化查询性能，TiKV 还采用了 Bloom Filter 和压缩技术。

Raft 协议

Raft 协议是一种分布式一致性协议，用于保证数据在不同副本之间的复制和同步。TiKV 集群中的每个节点都包含一个 Raft Group，每个 Raft Group 负责管理一个数据分区。当客户端向 TiKV 写入数据时，数据会先被写入到 Raft Group 的 Leader 节点，然后由 Leader 节点复制到其他 Follower 节点。一旦大多数节点收到数据并写入本地存储，则认为数据已经成功写入。

复制机制

TiKV 采用副本机制来保证数据的冗余和可靠性。每个数据分区都会被复制到多个副本上，副本的数量可以由用户配置。当某个副本发生故障时，数据可以从其他副本恢复，从而保证数据的可用性和一致性。TiKV 的复制机制还支持自动故障转移，当某个副本发生故障时，系统会自动将数据复制到其他副本上，从而保证服务的连续性。

事务支持

TiKV 支持 ACID 事务，确保数据操作的原子性、一致性、隔离性和持久性。TiKV 的事务实现基于 MVCC (Multi-Version Concurrency Control) 机制，每个事务都有自己的版本号。当一个事务对数据进行修改时，会生成一个新的版本，旧版本的数据仍然保留，直到事务提交或回滚。这确保了事务的隔离性和一致性。

总结

在本文中，我们对 TiKV 的重要模块进行了详细解读，包括存储引擎、Raft 协议、复制机制和事务支持。这些模块是 TiKV 的核心组成部分，对于理解 TiKV 的运作机制和实现原理至关重要。在后续的文章中，我们将继续深入探讨 TiKV 的其他模块和技术细节，帮助读者全面掌握 TiKV 的设计和实现。