Colourful 2019-06-30
作者:唐刘
TiKV 是一个支持事务的分布式 Key-Value 数据库,有很多社区开发者基于 TiKV 来开发自己的应用,譬如 titan、tidis。尤其是在 TiKV 成为 CNCF 的 Sandbox 项目之后,吸引了越来越多开发者的目光,很多同学都想参与到 TiKV 的研发中来。这时候,就会遇到两个比较大的拦路虎:
对于第一个问题,我们内部正在制作一系列的 Rust 培训课程,由 Rust 作者以及 Rust 社区知名的开发者亲自操刀,预计会在今年第一季度对外发布。希望通过该课程的学习,大家能快速入门 Rust,使用 Rust 开发自己的应用。
而对于第二个问题,我们会启动 《TiKV 源码解析系列文章》以及 《Deep Dive TiKV 系列文章》计划,在《Deep Dive TiKV 系列文章》中,我们会详细介绍与解释 TiKV 所使用技术的基本原理,譬如 Raft 协议的说明,以及我们是如何对 Raft 做扩展和优化的。而 《TiKV 源码解析系列文章》则是会从源码层面给大家抽丝剥茧,让大家知道我们内部到底是如何实现的。我们希望,通过这两个系列,能让大家对 TiKV 有更深刻的理解,再加上 Rust 培训,能让大家很好的参与到 TiKV 的开发中来。
本篇文章是《TiKV 源码解析系列文章》的序篇,会简单的给大家讲一下 TiKV 的基本模块,让大家对这个系统有一个整体的了解。
要理解 TiKV,只是了解 https://github.com/tikv/tikv 这一个项目是远远不够的,通常,我们也需要了解很多其他的项目,包括但不限于:
在这个系列里面,我们首先会从 TiKV 使用的周边库开始介绍,然后介绍 TiKV,最后会介绍 PD。下面简单来说下我们的一些介绍计划。
TiKV 现在使用 RocksDB 作为底层数据存储方案。在 pingcap/rust-rocksdb 这个库里面,我们会简单说明 Rust 是如何通过 Foreign Function Interface (FFI) 来跟 C library 进行交互,以及我们是如何将 RocksDB 的 C API 封装好给 Rust 使用的。
另外,在 pingcap/rocksdb 这个库里面,我们会详细的介绍我们自己研发的 Key-Value 分离引擎 - Titan,同时也会让大家知道如何使用 RocksDB 对外提供的接口来构建自己的 engine。
TiKV 使用的是 Raft 一致性协议。为了保证算法的正确性,我们直接将 etcd 的 Go 实现 port 成了 Rust。在 pingcap/raft-rs,我们会详细介绍 Raft 的选举,Log 复制,snapshot 这些基本的功能是如何实现的。
另外,我们还会介绍对 Raft 的一些优化,譬如 pre-vote,check quorum 机制,batch 以及 pipeline。
最后,我们会说明如何去使用这个 Raft 库,这样大家就能在自己的应用里面集成 Raft 了。
TiKV 使用的是 gRPC 作为通讯框架,我们直接把 Google C gRPC 库封装在 grpc-rs 这个库里面。我们会详细告诉大家如何去封装和操作 C gRPC 库,启动一个 gRPC 服务。
另外,我们还会介绍如何使用 Rust 的 futures-rs 来将异步逻辑变成类似同步的方式来处理,以及如何通过解析 protobuf 文件来生成对应的 API 代码。
最后,我们会介绍如何基于该库构建一个简单的 gRPC 服务。
TiKV 使用 Prometheus 作为其监控系统, rust-prometheus 这个库是 Prometheus 的 Rust client。在这个库里面,我们会介绍如果支持不同的 Prometheus 的数据类型(Coutner,Gauge,Historgram)。
另外,我们会重点介绍我们是如何通过使用 Rust 的 Macro 来支持 Prometheus 的 Vector metrics 的。
最后,我们会介绍如何在自己的项目里面集成 Prometheus client,将自己的 metrics 存到 Prometheus 里面,方便后续分析。
Fail 是一个错误注入的库。通过这个库,我们能很方便的在代码的某些地方加上 hook,注入错误,然后在系统运行的时候触发相关的错误,看系统是否稳定。
我们会详细的介绍 Fail 是如何通过 macro 来注入错误,会告诉大家如何添加自己的 hook,以及在外面进行触发
TiKV 是一个非常复杂的系统,这块我们会重点介绍,主要包括:
PD 用来负责整个 TiKV 的调度,我们会详细的介绍 PD 内部是如何使用 etcd 来进行元数据存取和高可用支持,也会介绍 PD 如何跟 TiKV 交互,如何生成全局的 ID 以及 timestamp。
最后,我们会详细的介绍 PD 提供的 scheduler,以及不同的 scheudler 所负责的事情,让大家能通过配置 scheduler 来让系统更加的稳定。
上面简单的介绍了源码解析涉及的模块,还有一些模块譬如 https://github.com/tikv/client-rust 仍在开发中,等完成之后我们也会进行源码解析。
我们希望通过该源码解析系列,能让大家对 TiKV 有一个更深刻的理解。当然,TiKV 的源码也是一直在不停的演化,我们也会尽量保证文档的及时更新。
最后,欢迎大家参与 TiKV 的开发。