TiDB主要有TiDB Server、PD、TiKV和TiFlash三部分组成。具有水平扩容或者缩容、高可用、HTAP、分布式等特点。目前TiDB6.0兼容MySQL5.7协议。
TiDB Server
主要负责处理客户端的连接、SQL语句的解析和编译、关系型数据与KV的转换、SQL语句的执行、DDL执行、垃圾回收、热点小表缓存等。
- ProtocolLayer、Parse、Compile
这三个模块主要负责客户端连接以及SQL的解析编译。ProtocolLayer负责处理客户端的连接，Parse通过词法分析和语法分析来解析SQL语句，Compile经过合法性验证、逻辑优化、物理优化阶段，编辑SQL，生成执行计划。 - Executor、KV、DistSQL、Transaction
这四个模块主要负责SQL的执行，KV处理点查SQL，点查即根据主键或唯一索引查询单一记录，DistSQL处理复杂SQL查询，将复杂查询简化成单表查询，如果涉及到事务，则由Transaction模块处理，Executor负责总体执行调度。 - schemaLoad、startJob、worker
这三个模块主要负责online DDL的处理，schemaLoad加载最新元数据到TiDB Server中，startJob将DDL语句放入到对应的任务队列中，worker处理DDL任务队列中的任务，队列分为job queue（普通DDL处理队列）、index queue（索引处理队列）和history queue（处理完的队列）。 - memBuffer
负责缓存数据，包括SQL结果、线程缓存、元数据、统计信息等。 - cache table
热点小表缓存，针对特别小（小于64MB）、查询频繁、几乎不更新的表，可以设置为缓存，存在此模块。设置为热点小表后，不支持直接做DDL操作，需要先关闭。 - GC
负责定期清理MVCC机制产生的历史数据。 - PD Client
负责与PD模块通信。 - TiKV Client
负责与TiKV模块通信和region缓存。
PD（Placement Driver）
主要负责整个集群TiKV的元数据存储、分配全局ID和事务ID、生成TSO、收集集群信息进行调度、提供Label、提供TiDB Dashboard服务等。默认三节点，但只有一个Leader节点，是整个TiDB的大脑。
- TSO
TSO分配时，是异步分配，TiDB Server在解析编译SQL语句之前，会申请TSO，但不会阻塞，会继续执行解析编译，待完成后，异步获取分配完成的TSO。同时为解决并发问题，PD在生成TSO时，会通过时间窗口来减少IO次数，即在一定时间范围内（如3秒），批量生成TSO供使用。 - 调度
通过信息收集（TiKV节点周期性的向PD发送心跳数据）、生成调度（TiKV节点读写均衡、集群拓扑、缩容、故障恢复等）、执行调度三步，实现全局调度。 - Label与高可用
可以按照数据中心（zone）、机柜（rack）、主机（host）三个层次，标注Label，从而实现Region多副本均衡分布与高可用。当isolation-level设置为zone时，即实现Region的多副本不能在同一个数据中心，确保高可用。默认isolation-level=host，即Region多副本不在同一台主机上。
TiKV
主要负责数据持久化（行存）、副本强一致性的高可用、MVCC、分布式事务、Coprocessor等。
- 持久化
使用RocksDB作为持久化的DB，具备延迟极小、高性能Key-Value、同时保证性能和安全性、良好支持范围查询、性能随CPU数量线性提升等特点。在TiKV中有两个RocksDB实例，rocksdb-raft和rocksdb-kv，前者负责存储raft日志，后者负责存储kv数据，数据以region（一个region大小为98MB到144MB）的形式存在在不同的TiKV上。数据写入时，会先写入内存和日志，再异步写入到磁盘，并同步到其他副本中。数据查询时，会把查询率高的数据存入缓存（Block Cache）中，如缓存中没有，会依次读取内存和磁盘。 - 分布式事务
TiKV中有default（写入事务的数据）、Lock（写入事务的锁信息）、Write（写入事务的提交信息）三个列簇，通过事务悲观锁实现分布式事务。 - MVCC
Multi-Version Concurrency Control多版本并发控制，数据插入、修改、删除都是以插入的形式写入的库中，每条数据对应一条时间戳来确定版本，确保并发时读取到相应时间点的数据，写入时不阻塞读。 - Raft
Raft复制，实现多副本高可用，通过Propose（客户端将日志数据写入到raft中）、Append（将raft日志写入到Leader节点的rocksdb raft）、Replicate（将Leader的日志复制到副本节点）、Append（副本节点将日志持久化）、Committed（当大部分副本节点完成持久化后，仅代表日志写入完毕，并非是事务的提交）、Apply（将日志内的数据持久化到rocksdb-kv中）等步骤，实现副本复制。 - Coprocessor
协同处理器，做算子下推，将SQL计算放在TiKV上，做一些过滤和聚合，从而降低TiDBServer的CPU负载和网络带宽。
TiFlash
主要负责数据持久化（列存）、异步复制、一致性、高效率查询、业务隔离、智能选择、计算加速等。与TiKV数据完全一致，是TiKV的列存版本。
- 异步复制
通过TiKV日志异步复制，不参与Raft投票，不参与Raft选举，基于主键快速更新。 - 智能选择
通过分析SQL语句，智能选择是从TiVK读取数据，还是从TiFlash读取数据。
