作者：ShunWah
在运维管理领域，我拥有多年深厚的专业积累，兼具坚实的理论基础与广泛的实践经验。精通运维自动化流程，对于OceanBase、MySQL等多种数据库的部署与运维，具备从初始部署到后期维护的全链条管理能力。拥有OceanBase的OBCA和OBCP认证、OpenGauss社区认证结业证书，以及崖山DBCA、亚信AntDBCA、翰高HDCA、GBase 8a | 8c | 8s、Galaxybase的GBCA、Neo4j的Graph Data Science Certification、NebulaGraph的NGCI & NGCP、东方通TongTech TCPE等多项权威认证。
在OceanBase & 墨天轮的技术征文大赛中，多次荣获一、二、三等奖。同时，在OpenGauss第五届、第六届、第七届技术征文大赛，TiDB社区专栏征文大赛，金仓数据库有奖征文活动，以及YashanDB「产品体验官」征文等活动中，我也屡获殊荣。此外，我还活跃于墨天轮、CSDN、ITPUB等技术平台，经常发布原创技术文章，并多次被首页推荐。
引言
TiDB 是一个开源的分布式关系型数据库，兼容 MySQL 协议。它结合了传统关系型数据库的强一致性和 NoSQL 数据库的可扩展性。本文将详细介绍如何在 CentOS 7 上使用 Docker Compose 部署一个完整的 TiDB 集群，包括 PD (Placement Driver)、TiKV (Storage Engine) 和 TiDB (SQL Layer)，并进行基本的数据库操作和性能优化。
一、部署 TiDB
准备工作首先确保你的 CentOS 7 系统已经安装了 Docker 和 Docker Compose。如果没有，请先安装它们：
1. 系统环境准备
确保你的开发环境满足tidb的运行要求。tidb 支持多种操作系统，包括Linux、macOS和Windows。本文以 x86 架构的 CentOS Linux 7.9 镜像作为环境介绍如何使用 docker容器化部署 tidb v7.5 数据库。
[root@worker3 tidb]# cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
[root@worker3 tidb]# free -h
total used free shared buff/cache available
Mem: 27G 1.9G 19G 672M 5.8G 24G
Swap: 8.0G 0B 8.0G
[root@worker3 tidb]#
2. docker 容器环境准备
[root@worker3 tidb]# docker version
Client: Docker Engine - Community
Version: 19.03.8
API version: 1.40
Go version: go1.12.17
Git commit: afacb8b7f0
Built: Wed Mar 11 01:22:56 2020
OS/Arch: linux/amd64
Experimental: false
Server: Docker Engine - Community
Engine:
Version: 19.03.8
API version: 1.40 (minimum version 1.12)
Go version: go1.12.17
Git commit: afacb8b7f0
Built: Wed Mar 11 01:30:32 2020
OS/Arch: linux/amd64
Experimental: false
containerd:
Version: v1.2.13
GitCommit: 7ad184331fa3e55e52b890ea95e65ba581ae3429
runc:
Version: 1.0.0-rc10
GitCommit: dc9208a3303feef5b3839f4323d9beb36df0a9dd
docker-init:
Version: 0.18.0
GitCommit: fec3683
[root@worker3 tidb]# docker-compose version
docker-compose version 1.28.6, build 5db8d86f
docker-py version: 4.4.4
CPython version: 3.7.10
OpenSSL version: OpenSSL 1.1.0l 10 Sep 2019
[root@worker3 tidb]#
3、Docker 部署 TiDB 拉取镜像：
通过 Docker 部署 TiDB 适合测试或开发环境，可快速启动基础集群。步骤如下：
[root@worker3 tidb]# docker pull pingcap/pd:v7.5.1
v7.5.1: Pulling from pingcap/pd
Digest: sha256:0e87d077d0fd92903e26a6ebeda633d6979380aac6fc76aa24c6a02d25a404f6
Status: Downloaded newer image for pingcap/pd:v7.5.1
docker.io/pingcap/pd:v7.5.1
[root@worker3 tidb]# docker pull pingcap/tikv:v7.5.1
v7.5.1: Pulling from pingcap/tikv
Digest: sha256:e68889611930cc054acae5a46bee862c4078af246313b414c1e6c4671dceca63
Status: Downloaded newer image for pingcap/tikv:v7.5.1
docker.io/pingcap/tikv:v7.5.1
[root@worker3 tidb]# docker pull pingcap/tidb:v7.5.1
v7.5.1: Pulling from pingcap/tidb
Digest: sha256:49159e21bdb8671cca48394ab4b6dc4e92527a775d24daf5a4b4c8d6f175a9fe
Status: Downloaded newer image for pingcap/tidb:v7.5.1
docker.io/pingcap/tidb:v7.5.1
[root@worker3 tidb]#
4、创建 docker-compose.yml 文件：
Docker Compose 更适合需要简化配置、快速部署和管理多个容器的场景。接下来，我们将为 TiDB 的各个组件（PD、TiKV、TiDB）编写 docker-compose.yml 文件。步骤如下：
[root@worker3 tidb]# vim docker-compose.yml
version: '3'
services:
pd:
image: pingcap/pd:latest
container_name: tidb_pd
cap_add:
- SYS_ADMIN
security_opt:
- seccomp:unconfined
privileged: true
ports:
- "2379:2379"
- "2380:2380"
environment:
- PD_SERVER_NAME=pd
- INITIAL_CLUSTER=pd=http://pd:2380
- ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new
volumes:
- pd-data:/pd
tikv:
image: pingcap/tikv:latest
container_name: tidb_tikv
cap_add:
- SYS_ADMIN
security_opt:
- seccomp:unconfined
privileged: true
ports:
- "20160:20160"
environment:
- PD_ADDR=pd:2379
depends_on:
- pd
volumes:
- tikv-data:/tikv
tidb:
image: pingcap/tidb:latest
container_name: tidb_server
cap_add:
- SYS_ADMIN
security_opt:
- seccomp:unconfined
privileged: true
ports:
- "4000:4000"
environment:
- PATH="bin:$PATH"
- MYSQL_HOST=0.0.0.0
- MYSQL_PORT=4000
- STORE=tikv
- PATH=bin:$PATH
- PD_ADDR=pd:2379
depends_on:
- tikv
- pd
volumes:
- tidb-data:/tidb
volumes:
pd-data:
tikv-data:
tidb-data:
5、启动 TiDB 集群
保存上述配置后，在相同目录下运行以下命令启动 TiDB 集群：
[root@worker3 tidb]# docker-compose up -d
Starting tidb_pd ... done
Starting tidb_tikv ... done
Starting tidb_server ... done
[root@worker3 tidb]#
二、数据库使用优化操作
1、创建数据库和表
连接到 TiDB 实例并执行 SQL 命令：
[root@worker3 tidb]# mysql -h 127.0.0.1 -P 4000 -u root
Welcome to the MySQL monitor. Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 2097154
Server version: 8.0.11-TiDB-v7.5.1 TiDB Server (Apache License 2.0) Community Edition, MySQL 8.0 compatible
Copyright (c) 2000, 2016, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
mysql>
2、查看数据库版本
在 MySQL 客户端中：查看版本 Version: v7.5.1
mysql> SELECT tidb_version();
+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| tidb_version() |
+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Release Version: v7.5.1
Edition: Community
Git Commit Hash: 7d16cc79e81bbf573124df3fd9351c26963f3e70
Git Branch: heads/refs/tags/v7.5.1
UTC Build Time: 2024-02-27 14:28:32
GoVersion: go1.21.6
Race Enabled: false
Check Table Before Drop: false
Store: unistore |
+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql>
3、创建数据库
mysql> CREATE DATABASE testdb;
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
mysql> USE testdb;
Database changed
mysql>
4、创建表
mysql> CREATE TABLE employees (
-> id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
-> name VARCHAR(255) NOT NULL,
-> age INT,
-> position VARCHAR(255),
-> salary DECIMAL(10, 2)
-> );
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
mysql>
5、插入数据
mysql> INSERT INTO employees (name, age, position, salary) VALUES
-> ('John Doe', 30, 'Software Engineer', 80000),
-> ('Jane Smith', 28, 'Product Manager', 90000),
-> ('Alice Johnson', 35, 'Senior Developer', 110000),
-> ('Bob Brown', 45, 'CTO', 150000),
-> ('Charlie Davis', 22, 'Junior Developer', 60000),
-> ('David Wilson', 33, 'DevOps Engineer', 95000),
-> ('Eve Taylor', 29, 'QA Engineer', 75000),
-> ('Frank White', 40, 'Director of Engineering', 130000),
-> ('Grace King', 37, 'UX Designer', 85000),
-> ('Henry Lee', 31, 'Backend Developer', 82000);
Query OK, 10 rows affected (0.01 sec)
Records: 10 Duplicates: 0 Warnings: 0
mysql>
6、查询所有员工信息
mysql> SELECT * FROM employees;
+----+---------------+------+-------------------------+-----------+
| id | name | age | position | salary |
+----+---------------+------+-------------------------+-----------+
| 1 | John Doe | 30 | Software Engineer | 80000.00 |
| 2 | Jane Smith | 28 | Product Manager | 90000.00 |
| 3 | Alice Johnson | 35 | Senior Developer | 110000.00 |
| 4 | Bob Brown | 45 | CTO | 150000.00 |
| 5 | Charlie Davis | 22 | Junior Developer | 60000.00 |
| 6 | David Wilson | 33 | DevOps Engineer | 95000.00 |
| 7 | Eve Taylor | 29 | QA Engineer | 75000.00 |
| 8 | Frank White | 40 | Director of Engineering | 130000.00 |
| 9 | Grace King | 37 | UX Designer | 85000.00 |
| 10 | Henry Lee | 31 | Backend Developer | 82000.00 |
+----+---------------+------+-------------------------+-----------+
10 rows in set (0.00 sec)
mysql>
7、创建分区表
为了在 CentOS 7 上使用 Docker Compose 部署 TiDB 7.5，并详细记录整个过程，包括创建数据库、表结构迁移（特别是分区表）、数据插入及优化等步骤。以下是详细的部署指南和实操命令流程。
TiDB 支持多种类型的分区表，这里我们创建一个按范围分区的表：
mysql> CREATE TABLE sales (
-> id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
-> sale_date DATE NOT NULL,
-> amount DECIMAL(10, 2),
-> PRIMARY KEY (id, sale_date) -- 主键包含分区列
-> ) PARTITION BY RANGE (YEAR(sale_date)) (
-> PARTITION p0 VALUES LESS THAN (2020),
-> PARTITION p1 VALUES LESS THAN (2021),
-> PARTITION p2 VALUES LESS THAN (2022),
-> PARTITION p3 VALUES LESS THAN MAXVALUE
-> );
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
mysql>
让主键包含分区函数中使用的列（即 sale_date），从而满足 TiDB 的约束条件。
8、 插入数据
mysql> INSERT INTO sales (sale_date, amount) VALUES
-> ('2019-12-31', 5000),
-> ('2020-01-01', 7000),
-> ('2020-12-31', 8000),
-> ('2021-01-01', 9000),
-> ('2021-12-31', 10000),
-> ('2022-01-01', 11000);
Query OK, 6 rows affected (0.00 sec)
Records: 6 Duplicates: 0 Warnings: 0
mysql>
9、查询 2020 年的数据
SELECT * FROM sales WHERE sale_date BETWEEN ‘2020-01-01’ AND ‘2020-12-31’;
mysql> SELECT * FROM sales WHERE sale_date BETWEEN '2020-01-01' AND '2020-12-31';
+----+------------+---------+
| id | sale_date | amount |
+----+------------+---------+
| 2 | 2020-01-01 | 7000.00 |
| 3 | 2020-12-31 | 8000.00 |
+----+------------+---------+
2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)
mysql>
10、查询 2021 年的数据
SELECT * FROM sales WHERE sale_date BETWEEN ‘2021-01-01’ AND ‘2021-12-31’;
mysql> SELECT * FROM sales WHERE sale_date BETWEEN '2021-01-01' AND '2021-12-31';
+----+------------+----------+
| id | sale_date | amount |
+----+------------+----------+
| 4 | 2021-01-01 | 9000.00 |
| 5 | 2021-12-31 | 10000.00 |
+----+------------+----------+
2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)
mysql>
三、数据库优化实战
1、普通表的优化与分析
我们可以对表进行索引优化以提高查询效率：
1.1 在经常用于搜索的列上添加索引
mysql> CREATE INDEX idx_position ON employees(position);
CREATE INDEX idx_salary ON employees(salary);
Query OK, 0 rows affected (0.14 sec)
mysql> CREATE INDEX idx_salary ON employees(salary);
Query OK, 0 rows affected (0.11 sec)
mysql>
1.2 分析查询性能
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE position = 'Software Engineer';
+-------------------------------+---------+-----------+-----------------------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------+
| id | estRows | task | access object | operator info |
+-------------------------------+---------+-----------+-----------------------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------+
| IndexLookUp_10 | 0.01 | root | | |
| ├─IndexRangeScan_8(Build) | 0.01 | cop[tikv] | table:employees, index:idx_position(position) | range:["Software Engineer","Software Engineer"], keep order:false, stats:pseudo |
| └─TableRowIDScan_9(Probe) | 0.01 | cop[tikv] | table:employees | keep order:false, stats:pseudo |
+-------------------------------+---------+-----------+-----------------------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------+
3 rows in set (0.00 sec)
mysql>
2、分区表的优化与分析
我们可以对表进行索引优化以提高查询效率：确保 sale_date 列上有索引，以便加速范围查询。
2.1 在经常用于搜索的列上添加索引
mysql> CREATE INDEX idx_sale_date ON sales(sale_date);
Query OK, 0 rows affected (0.11 sec)
mysql>
2.2 分析查询性能
TiDB 支持分区裁剪（Partition Pruning），在查询时会自动跳过无关分区，提升查询效率。例如：
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM sales WHERE sale_date BETWEEN '2020-01-01' AND '2020-12-31';
+-------------------------+---------+-----------+---------------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| id | estRows | task | access object | operator info |
+-------------------------+---------+-----------+---------------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| TableReader_7 | 2.00 | root | partition:p1 | data:Selection_6 |
| └─Selection_6 | 2.00 | cop[tikv] | | ge(testdb.sales.sale_date, 2020-01-01 00:00:00.000000), le(testdb.sales.sale_date, 2020-12-31 00:00:00.000000) |
| └─TableFullScan_5 | 6.00 | cop[tikv] | table:sales | keep order:false |
+-------------------------+---------+-----------+---------------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
3 rows in set (0.01 sec)
mysql>
2.3 查看执行计划，确认是否只扫描了相关的分区。
避免过度分区：分区数量不宜过多，否则可能增加元数据管理的开销。通常建议根据业务需求合理划分分区范围。在 TiDB 中创建分区表时，必须确保分区列与主键或唯一索引的关系符合其约束条件。通过对比未加索引前后的查询性能，可以看到索引显著提升了查询速度。此外，TiDB 提供了分布式事务支持，使得大规模数据处理更加高效可靠。特别是在处理大量数据时，分区表可以有效提升查询性能和管理便利性。
关键点总结
- 环境准备：确保 Docker 和 Docker Compose 已正确安装。
- 集群部署：使用 Docker Compose 配置和启动 PD、TiKV 和 TiDB 服务。
- 数据库操作：创建数据库、表，插入数据，并进行查询。
- 性能优化：通过调整 TiDB 的启动参数来优化性能。
- 对比测试：通过插入数据和查询来验证 TiDB 的性能。
本文介绍了如何在 CentOS 7 上利用 Docker Compose 快速搭建 TiDB 7.5 集群，并展示了基本的数据库操作如创建数据库、表以及数据插入。特别地，我们演示了如何创建分区表并对其进行优化。通过这些实践，可以更好地理解 TiDB 的功能特性及其应用场景，为后续深入学习和应用打下坚实基础。希望这篇教程能帮助更多开发者顺利部署并使用 TiDB 进行开发，享受其带来的高效和灵活性。同时，通过实际操作中的对比分析，进一步认识到了优化数据库设计的重要性。
—— 仅供参考。如果有更多具体的问题或需要进一步的帮助，请随时告知。