13. NewSQL 与分布式数据库

分布式数据库架构: Spanner、TiDB、CockroachDB 的共识算法与强一致性

1. CAP 与 BASE

CAP 定理: 分布式系统中不可能同时满足
  Consistency(一致性)
  Availability(可用性)
  Partition Tolerance(分区容错)

BASE 理论(妥协):
  Basically Available(基本可用)
  Soft state(软状态)
  Eventually consistent(最终一致)

2. Spanner

Google 的全球分布式数据库:

  • TrueTime API: GPS + 原子钟,提供全局时间戳
  • 外部一致性: 事务提交顺序 = 真实时间顺序
  • Paxos 组: 数据分片复制

3. TiDB 架构

    SQL 层 (TiDB Server)
         │ 解析、优化
         ▼
    分布式 KV (TiKV)
         │ Raft 共识
         ▼
    存储引擎 (RocksDB)
  • TiDB: 无状态 SQL 层,可水平扩展
  • TiKV: 分布式事务存储,Raft 复制
  • PD: 元数据调度、TiKV 负载均衡

4. 共识算法对比

算法类型应用
Paxos经典Chubby、Spanner
Raft易理解etcd、TiKV、Consul
ZAB原子广播ZooKeeper

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