Trennung von Datenspeicherung und Datenverarbeitung: Vergleich zwischen MySQL und TiDB

Trennung von Datenspeicherung und -verarbeitung: Vergleich zwischen MySQL und TiDB

Einführung:
Im Bereich der Datenspeicherung und -verarbeitung koppeln herkömmliche Datenbanksysteme häufig Speicherung und Berechnung, was zu einer geringen Datenverarbeitungseffizienz und einer geringen Ressourcenauslastung führt. Um dieses Problem zu lösen, entstand ein verteiltes Datenbanksystem – TiDB. In diesem Artikel werden MySQL und TiDB hinsichtlich Speicherarchitektur, Datenmodell, verteilten Eigenschaften und Leistung verglichen.

1. Vergleich der Speicherarchitektur
MySQL ist eine traditionelle relationale Datenbank, die eine Master-Slave-Replikationsarchitektur verwendet. Konkret werden Daten über den Master-Knoten geschrieben und dann über den Slave-Knoten gelesen. Diese Architektur bietet bestimmte Vorteile bei der Lese-/Schreibtrennung und beim Lastausgleich, ist jedoch bei großen Datenmengen und Szenarien mit hoher Parallelität anfällig für Leistungsengpässe.

Im Gegensatz dazu verwendet TiDB eine verteilte Speicherarchitektur, die Daten verteilt auf verschiedenen Knoten speichern kann, um eine bessere horizontale Erweiterung zu erreichen. Daten in TiDB werden in Form von Regionen gespeichert, und jede Region ist für die Speicherung eines Datenelements verantwortlich. Dieses Design verbessert nicht nur die Lesegeschwindigkeit von Daten, sondern reduziert auch wirksam Sperrkonflikte beim Schreiben, wodurch die Schreibleistung des Systems erheblich verbessert wird.

2. Vergleich von Datenmodellen
MySQL ist eine tabellenbasierte relationale Datenbank, die die SQL-Sprache für Datenoperationen verwendet. In MySQL müssen Benutzer die Tabellenstruktur im Voraus definieren und Daten über SQL-Anweisungen verarbeiten. Dieses Modell ist für Entwickler, die mit relationalen Datenbanken vertraut sind, sehr benutzerfreundlich. Bei komplexen Datenzuordnungen und Abfragen ist jedoch das Schreiben vieler SQL-Anweisungen erforderlich und der Arbeitsaufwand ist hoch.

TiDB verwendet ein verteiltes Datenmodell ähnlich wie Google Spanner, das Daten in verteilten Tabellen organisiert. Diese Art von Tabelle kann über mehrere Knoten hinweg abgefragt und betrieben werden und kann problemlos mit komplexer Datenzuordnung und Abfragelogik umgehen. Darüber hinaus unterstützt TiDB auch verteilte Transaktionen, wodurch Datenkonsistenz und -zuverlässigkeit gewährleistet werden können.

3. Vergleich verteilter Funktionen
MySQL verwendet im Allgemeinen eine Master-Slave-Replikation für die Datensynchronisierung in Bezug auf die Verteilung. In dieser Architektur ist der Master-Knoten für das Schreiben von Daten und der Slave-Knoten für das Lesen von Daten verantwortlich. Obwohl diese Methode die Lese- und Schreibleistung verbessert, gibt es Probleme mit der Datenkonsistenz und Latenz. Wenn der Master-Knoten ausfällt, muss außerdem der Slave-Knoten manuell auf den Master-Knoten umgeschaltet werden, was leicht zu einer Dienstunterbrechung führen kann.

TiDB verwendet den verteilten Konsistenzalgorithmus im CAP-Prinzip, um Datenkonsistenz und -verfügbarkeit sicherzustellen. TiDB verwendet den Raft-Algorithmus, um die verteilte Transaktionsübermittlung und Datensynchronisierung zu implementieren, und kann ausgefallene Knoten automatisch durch neue Knoten ersetzen, um die Dienstverfügbarkeit sicherzustellen.

4. Leistungsvergleich
Wir verwenden ein einfaches Codebeispiel, um die Leistungsunterschiede zwischen MySQL und TiDB zu vergleichen.

MySQL-Beispielcode:

import mysql.connector

cnx = mysql.connector.connect(user='user', password='password',
                              host='localhost',
                              database='test')

cursor = cnx.cursor()

cursor.execute("SELECT COUNT(*) FROM test_table")
result = cursor.fetchone()

print("The count is", result[0])

cursor.close()
cnx.close()

TiDB-Beispielcode:

import pymysql

db = pymysql.connect(host="localhost", user="user",
                     password="password", db="test")

cursor = db.cursor()

cursor.execute("SELECT COUNT(*) FROM test_table")
result = cursor.fetchone()

print("The count is", result[0])

cursor.close()
db.close()

Unter Verwendung der gleichen Hardware und des gleichen Datenvolumens haben wir die Abfrageleistung von MySQL und TiDB verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Abfragegeschwindigkeit von TiDB etwa doppelt so hoch ist wie die von MySQL. Dies liegt an den Vorteilen, die die Speicher- und Rechenseparationsarchitektur und die verteilten Eigenschaften von TiDB mit sich bringen.

Schlussfolgerung:
Durch den obigen Vergleich können wir schließen, dass MySQL und TiDB offensichtliche Unterschiede in der Speicherarchitektur, dem Datenmodell, den verteilten Eigenschaften und der Leistung aufweisen. Für große Datenmengen und Szenarien mit hoher Parallelität bietet TiDB eine bessere horizontale Skalierbarkeit und eine höhere Leistung. Für kleine Datenmengen und Szenarien mit geringer Parallelität ist MySQL immer noch eine zuverlässige Wahl. In praktischen Anwendungen müssen Entwickler basierend auf spezifischen Anforderungen und Szenarien ein geeignetes Datenbanksystem auswählen.

Referenzen:

1. „TiDB-Dokumentation.“ https://docs.pingcap.com/tidb/stable
2. „MySQL-Dokumentation.“

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