第一部分：考试信息

1.1 考试概况

1.2 考试范围三大模块

┌──────────────────────────────────────────────────┐
│              PCTA 考试知识体系                       │
│                                                    │
│   ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌────────┐ │
│   │ 架构原理      │  │ 安装部署     │  │ 周边工具│ │
│   │ (40%)        │  │ (30%)       │  │ (30%)  │ │
│   ├──────────────┤  ├──────────────┤  ├────────┤ │
│   │• 核心组件     │  │• TiUP 部署  │  │• Dumpling│ │
│   │• Region 分裂  │  │• 集群管理   │  │• Lightning│ │
│   │• Raft 共识   │  │• 扩缩容     │  │• DM      │ │
│   │• 事务模型    │  │• 配置参数   │  │• BR 备份 │ │
│   │• MVCC       │  │• 升级回滚   │  │• CDC     │ │
│   │• 存储引擎    │  │• 运维监控   │  │• sync-diff│ │
│   └──────────────┘  └──────────────┘  └────────┘ │
└──────────────────────────────────────────────────┘

1.3 备考建议

1. 官方课程：https://learn.pingcap.com/learner/course（视频课后练习题必做，考试有原题）
2. 官方文档：https://docs.pingcap.com/zh/tidb/stable（视频外的补充，理解前因后果）
3. AskTUG 论坛：https://asktug.com（搜索疑难问题）
4. 动手实操：搭建 TiDB Playground 环境实际操作

第二部分：TiDB 架构原理

2.1 整体架构

TiDB 采用纯分布式架构，将系统拆分为多个模块，各模块互相通信组成完整集群：

                      ┌──────────────┐
                      │   客户端     │
                      └──────┬───────┘
                             │ MySQL 5.7 协议
                      ┌──────▼───────┐
                      │  负载均衡     │
                      │  HAProxy 等  │
                      └──────┬───────┘
                             │
               ┌─────────────┼─────────────┐
               │             │             │
        ┌──────▼──────┐     │      ┌──────▼──────┐
        │ TiDB Server │─────┼─────▶│ TiDB Server │ ×N (无状态)
        └──┬───────┬──┘     │      └─────────────┘
           │       │        │
    ┌──────▼──┐    │        │
    │   PD    │    │        │
    │  ≥3 节点│    │        │
    └─────────┘    │        │
           ┌──────▼────────▼──────┐
           │                       │
     ┌─────▼──────┐         ┌──────▼──────┐
     │    TiKV    │         │   TiFlash   │
     │  (行存)    │         │   (列存)    │
     │  ×N 节点  │         │   ×N 节点   │
     │  Region   │         │  Raft Learner│
     │  Multi-Raft│         │   OLAP      │
     └───────────┘         └─────────────┘

2.2 五大核心优势

2.3 三层架构核心职责

第三部分：核心组件详解

3.1 TiDB Server

3.1.1 核心特性

• 无状态：不存储任何数据，支持水平扩展
• 开发语言：Go
• 协议兼容：兼容 MySQL 5.7
• 可替换 MySQL：多数场景下，应用只需修改连接地址

3.1.2 七大功能

┌─────────────────────────────────────────┐
│           TiDB Server 七大功能           │
├─────────────────────────────────────────┤
│ 1. 处理客户端连接                        │
│ 2. SQL 解析和编译                       │
│ 3. 关系型数据 ↔ KV 双向转换              │
│ 4. SQL 执行                             │
│ 5. Online DDL（不阻塞读写）              │
│ 6. GC（垃圾回收，清理 MVCC 历史版本）     │
│ 7. 热点小表缓存（v6.0+）                │
└─────────────────────────────────────────┘

3.1.3 SQL 处理流程

客户端 SQL
    │
    ▼
┌──────────────┐
│ Protocol Layer │ ── 同时异步向 PD 请求 TSO
└──────┬───────┘
       ▼
┌──────────────┐
│ Parser        │ ── 词法/语法解析 → AST
└──────┬───────┘
       ▼
┌──────────────┐
│ Optimizer     │ ── CBO 代价优化 → 分布式执行计划
└──────┬───────┘
       ▼
┌──────────────┐
│ Executor      │ ── KV 转换 + 下推计算
└──────┬───────┘
       ▼
  TiKV / TiFlash（实际数据存储）

3.1.4 DDL 执行机制

• Online DDL：DDL 不阻塞读写
• Owner 模式：同一时刻整个集群只能有一个 TiDB Server（Owner 角色）执行 DDL
• 非 Owner 节点收到 DDL → 持久化到 TiKV 的 job queue → Owner 的 workers 获取执行
• Add Index 有独立队列，可与 job queue 并行执行
• 执行完成后通过 Schema Load 通知所有 TiDB Server

3.1.5 GC（垃圾回收）机制

• 默认每 10 分钟触发一次
• 删除 safe point 之前的 MVCC 历史版本数据
• safe point 由 PD 维护，等于当前 TSO 减去 tidb_gc_life_time（默认 10min）

3.1.6 热点小表缓存（v6.0+）

3.1.7 表类型与 KV 映射

3.2 PD（Placement Driver）

3.2.1 底层架构

• 集成 etcd，用于元数据存储
• 至少 3 个节点，建议部署奇数个
• PD 自身也是通过 Raft 实现高可用

3.2.2 六大核心功能

┌─────────────────────────────────────────┐
│              PD 六大功能                   │
├─────────────────────────────────────────┤
│ 1. 集群元数据存储                        │
│    → 记录数据在哪些 TiKV / TiFlash 上     │
│                                         │
│ 2. 分配全局 ID 和事务 ID                 │
│                                         │
│ 3. 生成全局时间戳 TSO                    │
│    → 只能从 PD Leader 获取              │
│                                         │
│ 4. Region 调度                          │
│    → 平衡存储和 Leader 分布              │
│                                         │
│ 5. Label 标签                           │
│    → 拓扑感知调度（机房/机架/主机）       │
│                                         │
│ 6. TiDB Dashboard                       │
└─────────────────────────────────────────┘

3.2.3 TSO（全局时间戳）

• 格式：TSO = physical time + logical time
• 类型：int64
• 特性：保证单调递增，但不保证连续
• 来源：只能从 PD 的 Leader 节点获取
• 用途：为分布式事务提供全局有序的时间基准

3.2.4 Label 机制

• 需要在 PD 和 TiKV 上同时配置
• 支持多级标签：zone → host → dc → rack 等
• 实现拓扑感知调度（跨机房容灾、就近读取）

3.3 TiKV

3.3.1 架构组成

TiKV = Transaction + MVCC + Raft + RocksDB
         事务支持     多版本  共识    存储引擎

• 包含 两个 RocksDB 实例：
  • rocksdb raft：存储 Raft 日志
  • rocksdb kv：存储实际用户数据

3.3.2 RocksDB 持久化流程

写入请求
    │
    ▼
┌──────────────┐
│   WAL 文件   │ ── 先写磁盘（sync_log=true 确保落盘）
└──────┬───────┘
       ▼
┌──────────────┐
│   MemTable   │ ── 内存表（写缓冲）
└──────┬───────┘
       ▼ （满了）
┌──────────────┐
│  Immutable   │ ── 只读内存表
│  MemTable    │
└──────┬───────┘
       ▼ （异步落盘）
┌──────────────┐
│   SST 文件   │ ── 分层存储（Level 0~N）
└──────────────┘

• 流控机制：MemTable 写入速度远大于落盘速度时，自动降低客户端写入速度

3.3.3 Column Families（列簇）

三个列簇共享一份 WAL，各有独立的 MemTable 和 SST：

3.3.4 Coprocessor（协处理器）

• 核心思想：移动计算不移动数据
• 将计算下推到 TiKV 节点执行
• 减少网络传输量，提升查询性能

3.3.5 写入涉及的线程池

3.4 TiFlash

3.4.1 定位

• TiKV 的列存版本
• 承载 OLAP 业务（QPS < 50）
• 兼容 TiDB Server 和 TiSpark

3.4.2 数据复制

• 使用 Raft Learner 角色与 TiKV 复制
• Learner 不参与投票和选举，对线上业务影响小
• Region 与 TiKV 完全对应，同步分裂与合并

3.4.3 核心功能

1. 异步复制：基于主键快速更新
2. 一致性读取：存储多个时间戳版本，按读取时间筛选
3. 引擎智能选择：CBO 自动选择 TiKV/TiFlash，甚至可混合使用
4. MPP 查询：多节点并行计算

3.4.4 MPP 执行流程

过滤（各 TiFlash 并行）
    │
    ▼
数据交换（将关联表交换到同一节点）
    │
    ▼
表连接（并行，仅等值连接）
    │
    ▼
数据交换（聚合数据交换到同一节点）
    │
    ▼
聚合（并行）

重要：MPP 只支持等值连接，所有计算在 TiFlash 内存中完成

第四部分：关键机制深入

4.1 Region 机制

4.1.1 Region 基本属性

4.1.2 分裂与合并

数据增长
    │
    ▼
Region 达到 96MB → 不再插入新数据（仍可修改已有数据）
    │
    ▼
继续修改 → Region 在 96MB~144MB 波动
    │
    ▼
超过 144MB → 触发分裂 → 一分为二
    │
    ▼
各副本同步分裂

4.1.3 PD 调度职责

PD 负责以下调度操作：

4.2 Raft 共识机制

4.2.1 Multi-Raft 架构

集群中有成千上万个 Region
每个 Region + 其副本 = 一个 Raft Group

Region1: [Leader ─ Follower ─ Follower]
Region2: [Leader ─ Follower ─ Follower]
Region3: [Leader ─ Follower ─ Follower]
  ...

4.2.2 角色分工

4.2.3 Raft 日志复制完整流程

① Propose    → 写 Raft 日志
② Append     → Leader 持久化到 rocksdb raft
③ Replicate  → 复制 Raft 日志到其他 TiKV
   ③.1 Append → Follower 持久化到自己的 rocksdb raft
④ Committed  → Follower 给 Leader 回应
⑤ Apply      → 各节点将数据从 rocksdb raft 写入 rocksdb kv
              → 用户提交成功

写入成功条件：Leader + 多数 Follower 写入成功

4.2.4 三种读取方式

4.2.5 Leader 选举优化

• 为每个节点的选举超时时间增加随机值
• 避免多节点同时发起选举（防止活锁）

4.3 事务模型

4.3.1 分布式事务 = 两阶段提交

TiDB Server                    TiKV
    │                            │
    ▼                            │
┌──────────────┐                │
│  Prewrite    │ ── 修改数据 + 加锁 ──→ 锁写入 Lock CF
│  (预写)      │                │
└──────┬───────┘                │
       ▼                        │
┌──────────────┐                │
│  Commit      │ ── 提交 + 释放锁 ──→ 事务完成
│  (提交)      │                │
└──────────────┘                │

4.3.2 锁机制优化

• 修改多行数据时：只给第一行加主锁，其他行的锁指向主锁
• 减少锁管理开销

4.3.3 三种事务模式对比

内存悲观锁开启方式：

SET CONFIG tikv pessimistic-txn.pipelined='true';
SET CONFIG tikv pessimistic-txn.in-memory='true';

4.3.4 隔离级别

• 默认：SI（Snapshot Isolation，快照隔离）
• 支持 RC（Read Committed）
• 不支持 RR（Repeatable Read）和 Serializable

4.4 MVCC（多版本并发控制）

4.4.1 原理

• 每行数据维护多个版本
• 不同事务读取时看到自己启动时的快照版本
• 不阻塞新事务读取正在事务中的数据的之前已提交版本

4.4.2 版本清理

• 由 TiDB Server 的 GC 机制负责
• 删除 safe point 之前的历史版本
• tidb_gc_life_time（默认 10 分钟）

4.5 HTAP 架构

4.5.1 HTAP 三大要求

1. 可扩展性  → 分布式事务 + 分布式存储
2. OLTP/OLAP 隔离 → 行存(TiKV) + 列存(TiFlash)
3. 实时性    → 行存与列存实时同步

4.5.2 引擎选择策略

强制使用 TiFlash：

SELECT /*+ read_from_storage(tiflash[orders]) */
    DATE(created_at), SUM(amount)
FROM orders
GROUP BY DATE(created_at);

手动设置 TiFlash 副本：

ALTER TABLE orders SET TIFLASH REPLICA 1;

第五部分：安装部署与运维

5.1 TiUP 工具

5.1.1 TiUP 简介

• TiDB 4.0 版本引入的集群运维工具
• 包含多个组件：cluster（生产部署）、playground（本地测试）、client（客户端）

5.1.2 安装 TiUP

# 安装
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://tiup-mirrors.pingcap.com/install.sh | sh
source ~/.bash_profile

# 验证
tiup --version

5.1.3 Playground（本地测试）

# 一键启动（包含 TiDB + TiKV + PD + TiFlash + Monitor）
tiup playground v7.5.0

# 指定组件版本和节点数
tiup playground v7.5.0 --db 3 --kv 3 --pd 3 --tiflash 1

5.1.4 生产部署流程

# 1. 生成配置模板
tiup cluster template --full > topology.yaml

# 2. 编辑 topology.yaml（配置各节点信息）
#    需要配置：PD servers、TiDB servers、TiKV servers、
#             TiFlash servers、Monitor servers、Grafana servers

# 3. 检查部署环境
tiup cluster check ./topology.yaml --user root -i ~/.ssh/id_rsa

# 4. 执行部署
tiup cluster deploy tidb-prod v7.5.0 ./topology.yaml --user root -p

# 5. 启动集群
tiup cluster start tidb-prod

# 6. 验证状态
tiup cluster display tidb-prod

5.1.5 topology.yaml 关键配置

global:
  user: "tidb"
  ssh_port: 22
  deploy_dir: "/tidb-deploy"
  data_dir: "/tidb-data"

server_configs:
  tidb:
    log.slow-threshold: 300
  tikv:
    storage.reserve-space: "0MB"
  pd:
    schedule.leader-schedule-limit: 4

pd_servers:       # 至少 3 个，奇数
  - host: 10.0.1.11
  - host: 10.0.1.12
  - host: 10.0.1.13

tidb_servers:     # 建议 2+ 个
  - host: 10.0.1.21
  - host: 10.0.1.22

tikv_servers:     # 至少 3 个
  - host: 10.0.1.31
  - host: 10.0.1.32
  - host: 10.0.1.33

tiflash_servers:  # 可选
  - host: 10.0.1.41

monitoring_servers:
  - host: 10.0.1.51

grafana_servers:
  - host: 10.0.1.51

5.2 集群运维操作

5.2.1 日常管理命令

# 查看集群状态
tiup cluster display tidb-prod

# 启动 / 停止 / 重启
tiup cluster start tidb-prod
tiup cluster stop tidb-prod
tiup cluster restart tidb-prod

# 查看组件列表
tiup component list

# 升级集群
tiup cluster upgrade tidb-prod v7.6.0

# 查看集群日志
tiup cluster log tidb-prod

5.2.2 扩缩容

# 扩容 TiKV（创建 scale-out-tikv.yaml）
tiup cluster scale-out tidb-prod scale-out-tikv.yaml

# 缩容 TiKV（移除指定节点）
tiup cluster scale-in tidb-prod -N 10.0.1.33:20160

# 扩容 TiDB
tiup cluster scale-out tidb-prod scale-out-tidb.yaml

5.2.3 配置管理

# 修改配置（会 rolling restart）
tiup cluster edit-config tidb-prod

# 查看当前配置
tiup cluster show-config tidb-prod

# 重载配置（不重启，部分参数支持）
tiup cluster reload tidb-prod

5.2.4 数据目录规划

5.3 部署前置条件

5.3.1 硬件要求

5.3.2 系统要求

# 关闭 swap
swapoff -a

# 调整文件描述符
echo "* soft nofile 1000000" >> /etc/security/limits.conf
echo "* hard nofile 1000000" >> /etc/security/limits.conf

# 关闭 THP（透明大页）
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

# 时间同步
yum install -y ntpdate
ntpdate pool.ntp.org

# SSH 互信
ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id tidb@10.0.1.11

5.3.3 网络端口

第六部分：周边工具生态

6.1 Dumpling（数据导出工具）

6.1.1 功能

• 从 MySQL / TiDB 导出数据
• 支持 SQL / CSV / Parquet 格式
• 支持全量 / 按库 / 按表导出

6.1.2 常用命令

# 全量导出
tiup dumpling \
  -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root -p "" \
  -o /data/backup \
  --filetype sql

# 仅导出 Schema（不含数据）
tiup dumpling \
  -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root \
  --no-data \
  -o /data/schema

# 指定库导出（Parquet 格式）
tiup dumpling \
  -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root \
  --filetype parquet \
  -o /data/parquet \
  --databases db1,db2 \
  -r 200000 --threads 8

# 过滤表导出
tiup dumpling -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root \
  -o /data/partial \
  -T db1.orders,db1.users

6.1.3 重要参数

6.2 TiDB Lightning（数据导入工具）

6.2.1 功能

• 将 Dumpling / CSV 导出的数据快速导入 TiDB
• 适合全量数据迁移和大规模数据导入
• 速度远快于 SQL INSERT

6.2.2 导入模式

6.2.3 配置示例

[lightning]
table-concurrency = 6
index-concurrency = 2

[tikv-importer]
backend = "local"
sorted-kv-dir = "/tmp/lightning-sorted"

[mydumper]
data-source-dir = "/data/export"
no-schema = false
filter = ["*.*"]

[tidb]
host = "127.0.0.1"
port = 4000
user = "root"
pd-addr = "127.0.0.1:2379"

[checkpoint]
enable = true
driver = "file"
dsn = "/tmp/lightning_checkpoints.db"

6.2.4 执行命令

# 导入数据
tiup tidb-lightning --config lightning.toml

# 检查点错误处理（checksum mismatch）
tiup tidb-lightning-ctl --config lightning.toml --checkpoint-error-destroy=all
tiup tidb-lightning --config lightning.toml

6.3 DM（Data Migration，数据迁移平台）

6.3.1 功能

• 将 MySQL/MariaDB 数据全量+增量迁移到 TiDB
• 支持数据源合并（多对一）
• 支持过滤、路由、分库分表合并

6.3.2 架构

MySQL Source 1 ─────┐
                     ├──▶ DM-master ──▶ DM-worker ──▶ TiDB
MySQL Source 2 ─────┘     (调度)       (执行迁移)

6.3.3 部署

# 编写 dm-topology.yaml
cat > dm-topology.yaml << 'EOF'
master_servers:
  - host: 10.0.1.61
    port: 8261
worker_servers:
  - host: 10.0.1.62
    port: 8262
  - host: 10.0.1.63
    port: 8262
EOF

# 部署启动
tiup dm deploy dm-cluster v7.5.0 dm-topology.yaml --user root -p
tiup dm start dm-cluster

6.3.4 迁移任务配置

name: "mysql-to-tidb"
task-mode: all   # all = 全量 + 增量

target-database:
  host: "10.0.1.21"
  port: 4000
  user: "root"
  password: ""

mysql-instances:
  - source-id: "mysql-replica-01"
    route-rules: ["route-rule-1"]
    filter-rules: ["filter-1"]

routes:
  route-rule-1:
    schema-pattern: "old_db"
    target-schema: "new_db"
    table-pattern: "t_*"
    target-table: "t_"

filters:
  filter-1:
    schema-pattern: "old_db"
    events: ["drop table", "truncate table"]
    action: Ignore

6.3.5 任务管理

# 启动任务
tiup dmctl --master-addr 10.0.1.61:8261 start-task task.yaml

# 查看状态
tiup dmctl --master-addr 10.0.1.61:8261 query-status mysql-to-tidb

# 暂停 / 恢复 / 停止
tiup dmctl --master-addr 10.0.1.61:8261 pause-task mysql-to-tidb
tiup dmctl --master-addr 10.0.1.61:8261 resume-task mysql-to-tidb
tiup dmctl --master-addr 10.0.1.61:8261 stop-task mysql-to-tidb

6.4 BR（Backup & Restore，备份恢复）

6.4.1 功能

• TiDB 的分布式备份与恢复工具
• 支持全量/增量备份
• 支持多种存储后端：S3 / GCS / Azure Blob / 本地

6.4.2 全量备份

tiup br backup full \
  --pd "10.0.1.11:2379" \
  --storage "s3://bucket/backup/full-$(date +%Y%m%d)" \
  --send-credentials-to-tikv=true

6.4.3 全量恢复

tiup br restore full \
  --pd "10.0.1.11:2379" \
  --storage "s3://bucket/backup/full-20260529"

6.4.4 增量备份

# 增量备份（基于上一次全量/增量）
tiup br backup incremental \
  --pd "10.0.1.11:2379" \
  --storage "s3://bucket/backup/incr-$(date +%Y%m%d)" \
  --last-backup-ts "2026-05-28T00:00:00+08:00" \
  --send-credentials-to-tikv=true

6.4.5 库/表级别备份

# 备份指定库
tiup br backup db \
  --pd "10.0.1.11:2379" \
  --db your_db \
  --storage "local:///data/backup/your_db"

# 备份指定表
tiup br backup table \
  --pd "10.0.1.11:2379" \
  --db your_db \
  --table orders \
  --storage "local:///data/backup/orders"

6.5 CDC（Change Data Capture）

6.5.1 功能

• 捕获 TiDB 的增量数据变更
• 输出到下游：MySQL / Kafka / Confluent 等
• 实现数据同步和分发

6.5.2 使用

# 创建同步任务（同步到 MySQL）
tiup cdc cli changefeed create \
  --server "http://10.0.1.21:8300" \
  --sink-uri "mysql://root:password@10.0.2.11:3306/" \
  --changefeed-id "mysql-replication"

# 查看变更流列表
tiup cdc cli changefeed list --server "http://10.0.1.21:8300"

# 暂停/恢复
tiup cdc cli changefeed pause --changefeed-id mysql-replication
tiup cdc cli changefeed resume --changefeed-id mysql-replication

6.6 sync-diff-inspector（数据校验工具）

6.6.1 功能

• 比较两个数据库的数据一致性
• 支持 MySQL vs TiDB、TiDB vs TiDB
• 可生成修复 SQL

6.6.2 配置

check-thread-count = 4
export-fix-sql = true

[task]
output-dir = "./diff-output"

[data-sources.source-db]
host = "10.0.2.11"
port = 3306
user = "root"
password = ""

[data-sources.target-db]
host = "10.0.1.21"
port = 4000
user = "root"
password = ""

6.6.3 执行

./sync_diff_inspector --config=diff-config.toml
cat diff-output/summary.txt
# 如有差异 → diff-output/fix.sql

6.7 工具速查表

第七部分：SQL 兼容性与应用开发

7.1 MySQL 兼容性

7.1.1 兼容的特性

• MySQL 5.7 协议和大部分语法
• DDL：CREATE/ALTER/DROP TABLE、INDEX
• DML：SELECT/INSERT/UPDATE/DELETE
• 事务：BEGIN/COMMIT/ROLLBACK
• 大部分内置函数
• Online DDL（不阻塞读写）

7.1.2 不兼容/需注意的特性

7.2 应用连接参数

# JDBC 推荐参数
jdbc:mysql://tidb-host:4000/your_db\
  ?useSSL=false\
  &characterEncoding=UTF-8\
  &useServerPrepStmts=true\
  &cachePrepStmts=true\
  &rewriteBatchedStatements=true\
  &connectionCollation=utf8mb4_unicode_ci

7.3 性能优化写法

-- 1. 游标分页（替代大 offset）
-- ❌ 避免
SELECT * FROM orders ORDER BY id LIMIT 100000, 20;
-- ✅ 推荐
SELECT * FROM orders WHERE id > :last_id ORDER BY id LIMIT 20;

-- 2. 批量 INSERT（开启 rewriteBatchedStatements）
INSERT INTO orders (col1, col2) VALUES (?, ?), (?, ?), (?, ?);

-- 3. 分批 DELETE（避免大事务）
DELETE FROM logs WHERE create_time < '2023-01-01' LIMIT 1000;
-- 循环执行直到影响行数为 0

-- 4. 避免热点写入：AUTO_RANDOM
CREATE TABLE orders (
    id BIGINT AUTO_RANDOM PRIMARY KEY,
    user_id INT NOT NULL
);

-- 5. 预分裂 Region
ALTER TABLE orders SPLIT BY (100000), (200000), (300000);

7.4 统计信息

-- 手动收集统计信息（迁移后或大批量数据变更后）
ANALYZE TABLE your_db.orders;

-- 设置自动收集比例
SET GLOBAL tidb_auto_analyze_ratio = 0.1;

-- 设置自动收集时间窗口
SET GLOBAL tidb_auto_analyze_start_time = '02:00 +0800';
SET GLOBAL tidb_auto_analyze_end_time   = '06:00 +0800';

第八部分：高可用与容灾

8.1 多副本机制

• TiKV 默认 3 副本
• 基于 Multi-Raft 共识
• 少数副本失效 → 自动故障转移，业务无感知

8.2 PD 高可用

• PD 至少 3 节点（奇数个）
• PD 自身通过 Raft 实现高可用
• PD Leader 自动选举

8.3 故障自动处理

TiKV 节点宕机
    │
    ▼
Raft Follower 超时未收到心跳
    │
    ▼
发起 Leader 选举（随机超时避免冲突）
    │
    ▼
新 Leader 上线
    │
    ▼
PD 检测副本缺失
    │
    ▼
调度其他节点补充副本

8.4 备份策略

第九部分：性能调优

9.1 SQL 调优

-- 1. 查看 SQL 执行计划
EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM orders WHERE user_id = 100;

-- 2. 使用 HINT 优化
SELECT /*+ USE_INDEX(orders, idx_user_id) */ * FROM orders WHERE user_id = 100;

-- 3. 强制走 TiFlash
SELECT /*+ read_from_storage(tiflash[orders]) */ COUNT(*) FROM orders;

-- 4. 强制 MPP
SELECT /*+ hash_join_build(orders) */ * FROM orders JOIN users ON orders.user_id = users.id;

9.2 热点处理

-- 检查热点 Region
SELECT region_id, written_bytes, read_bytes
FROM information_schema.TIKV_REGION_STATUS
ORDER BY written_bytes DESC LIMIT 10;

-- 处理写热点方案
ALTER TABLE orders MODIFY id BIGINT AUTO_RANDOM;
ALTER TABLE logs SHARD_ROW_ID_BITS = 4 PRE_SPLIT_REGIONS = 4;

9.3 关键参数调优

9.4 监控指标

第十部分：高频考点速记

10.1 必背数字

10.2 必背架构关系

客户端 → 负载均衡 → TiDB Server（无状态，Go 语言）
                      │
         ┌────────────┼────────────┐
         ▼            ▼            ▼
        PD          TiKV        TiFlash
     (etcd)      (行存)        (列存)
     ≥3 节点     Multi-Raft    Raft Learner
     TSO/元数据   Region        OLAP
                  事务/MVCC     MPP

10.3 必背流程

10.4 必背工具对应关系

10.5 易错考点

10.6 关键命令速查

# TiUP 集群操作
tiup cluster deploy    # 部署
tiup cluster start     # 启动
tiup cluster stop      # 停止
tiup cluster restart   # 重启
tiup cluster display   # 查看状态
tiup cluster scale-out # 扩容
tiup cluster scale-in  # 缩容
tiup cluster upgrade   # 升级
tiup cluster edit-config # 修改配置

# DM 操作
tiup dmctl start-task   # 启动迁移
tiup dmctl query-status # 查看状态
tiup dmctl pause-task   # 暂停
tiup dmctl stop-task    # 停止

# BR 备份恢复
tiup br backup full     # 全量备份
tiup br restore full    # 全量恢复
tiup br backup incremental # 增量备份

# 通用连接
mysql -h 127.0.0.1 -P 4000 -u root -附录：备考资源链接

祝你考试顺利，一举通过 PCTA！