Rust 實作分布式儲存系統 TiKV，不僅僅是一個鍵值資料庫！

2024-03-26碼農

在技術開發的道路上，隨著互聯網數據量的激增，分布式儲存系統已經成為數據管理的一種重要技術。它的高效能、高可靠性和高伸縮性，使得越來越多的企業和開發者開始關註和使用。今天，我要為大家詳細解析的就是在開源分布式儲存領域頗具聲譽的 TiKV。

TiKV 是一個開源分布式鍵值資料庫，它是透過 Rust 語言編寫，基於 Raft 分布式協定實作的。它不僅提供了零距離的上手體驗，還透過提供事務、顯式/隱式快照、負載均衡等高級功能，成為了眾多知名計畫不可或缺的元件。

TiKV 的核心特性

在深入剖析 TiKV 之前，我們先來看一下它的核心特性：

高效能 ：TiKV 采用 Rust 語言編寫，擁有出色的記憶體管理和高效的執行效能。

水平擴充套件 ：透過 Raft 的多副本機制，TiKV 可以在不停機的情況下，透過添加更多的節點來擴充套件集群的儲存和計算能力。

強一致性與事務支持 ：TiKV 使用了分布式事務協定（基於 Percolator 模型），提供了與 Google Spanner 類似的事務支持，確保數據的強一致性。

多種語言客戶端 ：TiKV 提供了 Go、Java、Python 等多種語言的客戶端，方便開發者進行介面呼叫。

生態友好 ：TiKV 是 CNCF（Cloud Native Computing Foundation）的孵化計畫之一，能夠與 Kubernetes、Prometheus 等雲原生生態系無縫整合。

快速啟動一個 TiKV 集群

開篇講了這麽多，如何快速在本地啟動一個 TiKV 集群來體驗它的魅力呢？下面我將提供詳細的步驟和程式碼範例。

安裝依賴 ：

# 安裝 Rust curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh # 設定環境變量 source$HOME/.cargo/env

複制 TiKV 倉庫 ：

git clone https://github.com/tikv/tikv.git cd tikv

編譯 TiKV ：

# 在 TiKV 計畫根目錄下 make build

啟動 PD 服務（TiKV 的配套服務） ：

git clone https://github.com/tikv/pd.git cd pd make build ./bin/pd-server --name=pd1 --data-dir=pd1 --client-urls="http://127.0.0.1:2379" --peer-urls="http://127.0.0.1:2380" --initial-cluster="pd1=http://127.0.0.1:2380" --log-file=pd.log &

啟動 TiKV 伺服器 ：

# 返回 TiKV 根目錄 cd .. ./bin/tikv-server --pd-endpoints="127.0.0.1:2379" --addr="127.0.0.1:20160" --data-dir=tikv1 --log-file=tikv.log &

現在你已經成功啟動了一個單節點的 TiKV 集群。透過以上步驟，可以觀察到，我們成功構建並啟動了 TiKV 伺服器，並且配置了相應的 PD 服務。

使用 TiKV 儲存和查詢數據

TiKV 提供了原始的 key-value 儲存和事務功能。下面是一個簡單的範例，展示如何使用 Go 客戶端儲存和查詢數據。

package main import ( "context" "fmt" "github.com/tikv/client-go/config" "github.com/tikv/client-go/rawkv" ) funcmain() { // 建立客戶端配置 conf := config.Default() conf.PD.Endpoints = []string{"127.0.0.1:2379"} // 建立 RawKVClient 例項 client, err := rawkv.NewClient(context.Background(), conf.PD.Endpoints) if err != nil { panic(err) } defer client.Close() // 儲存 Key-Value 數據 key := []byte("TiKV") value := []byte("Hello, World!") err = client.Put(context.Background(), key, value) if err != nil { panic(err) } // 查詢 Key 的 Value value, err = client.Get(context.Background(), key) if err != nil { panic(err) } fmt.Printf("The value of '%s' is '%s'\n", key, value) }

在這個範例中，我們是透過 Go 語言的客戶端與 TiKV 進行互動。首先建立了客戶端配置，然後是客戶端例項，接著儲存一對 Key-Value 數據，最後查詢並打印這個 Key 的 Value。

在生產環境部署 TiKV

將 TiKV 套用到生產環境中，其安全、效能等級更高，我們不可能像上述實驗環境那樣簡單地啟動個服務就完事。為此，我們需要更為復雜且穩健的設定，包括數據的備份與恢復，監控、告警系統的配置等。由於篇幅有限，這裏不做詳細闡述，不過利用 TiKV 提供的豐富文件和社群資源，你可以很快地構建起屬於自己的穩定環境。