黄东旭解析 TiDB 的核心优势
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2024-02-20
使用 TiKV 读改写 TiDB 数据
一切开始的原因
由于数据开发的需要，我一度尝试将tidb 的使用范围更大话，同时目前大数据开发中，内存当做堆料，对于公司的开支也会与很大压力，那么就我就尝试将tikv 当做kafka 和redis 使用，本文章中将讲述开发的过程以及衍生品；
row_id 是什么
也许你和我在尝试使用tikv的时候会感觉网上的资料好像都是不太对劲的样子，比如：
https://tikv.github.io/client-java/examples/txnkv.html
我们看看这块代码：
import java.util.Arrays;import java.util.List;import org.tikv.common.BytePairWrapper;import org.tikv.common.ByteWrapper;import org.tikv.common.TiConfiguration;import org.tikv.common.TiSession;import org.tikv.common.util.BackOffer;import org.tikv.common.util.ConcreteBackOffer;import org.tikv.kvproto.Kvrpcpb.KvPair;import org.tikv.shade.com.google.protobuf.ByteString;import org.tikv.txn.KVClient;import org.tikv.txn.TwoPhaseCommitter;public class App {
public static void main(String[] args) throws Exception {
TiConfiguration conf = TiConfiguration.createDefault("127.0.0.1:2379");
try (TiSession session = TiSession.create(conf)) {
// two-phrase write
long startTS = session.getTimestamp().getVersion();
try (TwoPhaseCommitter twoPhaseCommitter = new TwoPhaseCommitter(session, startTS)) {
BackOffer backOffer = ConcreteBackOffer.newCustomBackOff(1000);
byte[] primaryKey = "key1".getBytes("UTF-8");
byte[] key2 = "key2".getBytes("UTF-8");
// first phrase: prewrite
twoPhaseCommitter.prewritePrimaryKey(backOffer, primaryKey, "val1".getBytes("UTF-8"));
List<BytePairWrapper> pairs = Arrays .asList(new BytePairWrapper(key2, "val2".getBytes("UTF-8")));
twoPhaseCommitter.prewriteSecondaryKeys(primaryKey, pairs.iterator(), 1000);
// second phrase: commit
long commitTS = session.getTimestamp().getVersion();
twoPhaseCommitter.commitPrimaryKey(backOffer, primaryKey, commitTS);
List<ByteWrapper> keys = Arrays.asList(new ByteWrapper(key2));
twoPhaseCommitter.commitSecondaryKeys(keys.iterator(), commitTS, 1000);
}
try (KVClient kvClient = session.createKVClient()) {
long version = session.getTimestamp().getVersion();
ByteString key1 = ByteString.copyFromUtf8("key1");
ByteString key2 = ByteString.copyFromUtf8("key2");
// get value of a single key
ByteString val = kvClient.get(key1, version);
System.out.println(val);
// get value of multiple keys
BackOffer backOffer = ConcreteBackOffer.newCustomBackOff(1000);
List<KvPair> kvPairs = kvClient.batchGet(backOffer, Arrays.asList(key1, key2), version);
System.out.println(kvPairs);
// get value of a range of keys
kvPairs = kvClient.scan(key1, ByteString.copyFromUtf8("key3"), version);
System.out.println(kvPairs);
}
}
}}tikv 存储的时候key 是什么东西呢?在使用scan api 后读取的数据全部都是encode 的数据，参考网上flink-tidb-cdc 源码，只有value 的decode , key呢？
首先我们打印一下key 长得样子
key = <ByteString@1b78595f size=19 contents="t\200\000\000\000\000\000\000\212_r\200\000\000\000\000\001N1">
看结果好像应该是有个是table_id，一个是row_id；
我们继续找资料：
官方文档中 region 切分 有提及：
Split Table Region
表中行数据的 key 由 table_id 和 row_id 编码组成，格式如下：
t[table_id]_r[row_id]
例如，当 table_id 是 22，row_id 是 11 时：
t22_r11
同一表中行数据的 table_id 是一样的，但 row_id 肯定不一样，所以可以根据 row_id 来切分 Region。
TIDB_DECODE_KEY
TIDB_DECODE_KEY 函数用于将 TiDB 编码的键输入解码为包含 _tidb_rowid 和 table_id 的 JSON 结构。你可以在一些系统表和日志输出中找到 TiDB 的编码键。
语法图
语法图代码
TableStmtTIDB_DECODE_KEY(STR)示例
以下示例中，表 t1 有一个隐藏的 rowid，该 rowid 由 TiDB 生成。语句中使用了 TIDB_DECODE_KEY 函数。结果显示，隐藏的 rowid 被解码后并输出，这是典型的非聚簇主键结果。
SELECT START_KEY, TIDB_DECODE_KEY(START_KEY) FROM information_schema.tikv_region_status WHERE table_name='t1' AND REGION_ID=2\G*************************** 1. row ***************************
START_KEY: 7480000000000000FF3B5F728000000000FF1DE3F10000000000FA
TIDB_DECODE_KEY(START_KEY): {"_tidb_rowid":1958897,"table_id":"59"}1 row in set (0.00 sec)
但是至此我们还是无法明白row_id 到底是怎么生成的，受什么控制：
终于我在一篇tidb 公众号文章（参考资料里）里面找到答案
文中这样写道：
至此我们已经聊完了如何将 Table 映射到 KV 上面，这里再举个简单的例子，便于大家理解，还是以上面的表结构为例。假设表中有 3 行数据：1, "TiDB", "SQL Layer", 102, "TiKV", "KV Engine", 203, "PD", "Manager", 30那么首先每行数据都会映射为一个 Key-Value pair，注意这个表有一个 Int 类型的 Primary Key，所以 RowID 的值即为这个 Primary Key 的值。假设这个表的 Table ID 为 10，其 Row 的数据为： t_r_10_1 --> ["TiDB", "SQL Layer", 10]t_r_10_2 --> ["TiKV", "KV Engine", 20]t_r_10_3 --> ["PD", "Manager", 30]
至此，我们可以得到一个结论，key包含两个信息，一个是table_id，另外一个是row_id，且当主键为INT 类型时，主键就是row_id；
able_id 可以通过如下获得；
TiTableInfo table = session.getCatalog().getTable("ods", "ods_consult_order_event");
long id = table.getId();写一个生成 key 的方法
我们再扒一扒tikv Client 源码：
protected static final byte[] TBL_PREFIX = new byte[]{116};// 这个其实就是t
private static final byte[] REC_PREFIX_SEP = new byte[]{95, 114}; // 这个其实就是_rprivate static byte[] encode(long tableId, long handle) {
CodecDataOutput cdo = new CodecDataOutput();
encodePrefix(cdo, tableId);
IntegerCodec.writeLong(cdo, handle);
return cdo.toBytes();
}
private static void encodePrefix(CodecDataOutput cdo, long tableId) {
cdo.write(TBL_PREFIX);
IntegerCodec.writeLong(cdo, tableId);
cdo.write(REC_PREFIX_SEP);
}
public static void writeLong(CodecDataOutput cdo, long lVal) {
cdo.writeLong(flipSignBit(lVal));
}
private static long flipSignBit(long v) {
return v ^ -9223372036854775808L;
}
/**
* Writes a <code>long</code> to the underlying output stream as eight
* bytes, high byte first. In no exception is thrown, the counter
* <code>written</code> is incremented by <code>8</code>.
*
* @param v a <code>long</code> to be written.
* @exception IOException if an I/O error occurs.
* @see java.io.FilterOutputStream#out
*/
public final void writeLong(long v) throws IOException {
writeBuffer[0] = (byte)(v >>> 56);
writeBuffer[1] = (byte)(v >>> 48);
writeBuffer[2] = (byte)(v >>> 40);
writeBuffer[3] = (byte)(v >>> 32);
writeBuffer[4] = (byte)(v >>> 24);
writeBuffer[5] = (byte)(v >>> 16);
writeBuffer[6] = (byte)(v >>> 8);
writeBuffer[7] = (byte)(v >>> 0);
out.write(writeBuffer, 0, 8);
incCount(8);
}
通过以上我们可以写一个通过table_id，row_id 获取key 的方法：
package util;/**
* @Maintainer 蜡笔老舅
* @Email
* @CreateDate 2023/3/17
* @Version 1.0
* @Comment
*/import java.io.Serializable;import org.tikv.common.codec.CodecDataInput;import org.tikv.common.codec.CodecDataOutput;import org.tikv.common.codec.Codec.IntegerCodec;import org.tikv.common.exception.TiClientInternalException;import org.tikv.common.exception.TiExpressionException;import org.tikv.common.key.Key;import org.tikv.common.key.TypedKey;import static org.tikv.common.key.RowKey.toRowKey;public class TidbRowKeyUtil extends Key implements Serializable {
private static final byte[] REC_PREFIX_SEP = new byte[]{95, 114};
private final long tableId;
private final long handle;
private final boolean maxHandleFlag;
private TidbRowKeyUtil(long tableId, long handle) {
super(encode(tableId, handle));
this.tableId = tableId;
this.handle = handle;
this.maxHandleFlag = false;
}
public static byte[] encode(long tableId, long handle) {
CodecDataOutput cdo = new CodecDataOutput();
encodePrefix(cdo, tableId);
encodeRow(cdo,handle);
return cdo.toBytes();
}
private static void encodePrefix(CodecDataOutput cdo, long tableId) {
// 增加 /t table_id 标识
cdo.write(TBL_PREFIX);
cdo.writeLong(tableId ^ Long.MIN_VALUE);
// 写入一个 /r row_id 标识
cdo.write(REC_PREFIX_SEP);
}
private static void encodeRow(CodecDataOutput cdo, long tableId) {
// 对row_id 进行编码
cdo.writeLong(tableId ^ Long.MIN_VALUE);
}}
然后我们验证：
package tidb;import com.alibaba.fastjson.JSONObject;import org.tikv.common.TiConfiguration;import org.tikv.common.TiSession;import org.tikv.common.key.RowKey;import org.tikv.common.meta.TiColumnInfo;import org.tikv.common.meta.TiTableInfo;import org.tikv.kvproto.Kvrpcpb;import org.tikv.shade.com.google.protobuf.ByteString;import org.tikv.txn.KVClient;import java.text.SimpleDateFormat;import java.util.Arrays;import java.util.Date;import java.util.List;import static org.tikv.common.codec.TableCodec.decodeObjects;/**
* @Maintainer 蜡笔老舅
* @Email
* @CreateDate 2023/3/17
* @Version 1.0
* @Comment
*/public class KVClientMatchTest implements Runnable{
public static void main(String[] args) {
//3.创建实现类的对象
KVClientMatchTest mThread = new KVClientMatchTest();
//4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
Thread t1 = new Thread(mThread);
t1.setName("线程1");
t1.start();//// Thread t2 = new Thread(mThread);// t2.setName("线程2");// t2.start();//// Thread t3 = new Thread(mThread);// t3.setName("线程3");// t3.start();//// Thread t4 = new Thread(mThread);// t4.setName("线程4");// t4.start();//// Thread t5 = new Thread(mThread);// t5.setName("线程5");// t5.start();
}
private static void getKey(TiSession session, KVClient kvClient, Integer i) {
long version = session.getTimestamp().getVersion();
System.out.println("version = " + version);
System.out.println("System.currentTimeMillis() = " + System.currentTimeMillis());
TiTableInfo table = session.getCatalog().getTable("库名", "表名");
byte[] encode = TidbRowKeyUtil.encode(table.getId(), i);
ByteString key = ByteString.copyFrom(encode);
ByteString bytes = kvClient.get(key, version);
System.out.println("bytes.size() = " + bytes.size());
if (bytes.size()!=0) {
Kvrpcpb.KvPair.Builder builder = Kvrpcpb.KvPair.newBuilder();
builder.setKey(key);
builder.setValue(bytes);
Kvrpcpb.KvPair build = builder.build();
JSONObject dataJSON = getDataJSON(build, table.getColumns(), table);
System.out.println("i = " + i);
System.out.println("dataJSON = " + dataJSON);
}
}
private static JSONObject getDataJSON(Kvrpcpb.KvPair record, List<TiColumnInfo> columns, TiTableInfo tiTableInfo) {
JSONObject jsonObject = new JSONObject();
Object[] tikvValues =
decodeObjects(
record.getValue().toByteArray(),
RowKey.decode(record.getKey().toByteArray()).getHandle(),
tiTableInfo);
List<Object> objects = Arrays.asList(tikvValues);
for (int i = 0; i < tikvValues.length; i++) {
String type = columns.get(i).getType().getName();
jsonObject.put(columns.get(i).getName(),getDataObject(objects.get(i),type));
}
return jsonObject;
}
protected static Object getDataObject(Object o, String type) {
if (o!=null) {
switch(type.toLowerCase()) {
case "timestamp": case "datetime@asia/shanghai":
return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(o);
case "time":
return new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date(Long.parseLong(o.toString())));
default:
return o;
}
}
return o;
}
@Override public void run() {
Long startTs=System.currentTimeMillis();
TiConfiguration conf = TiConfiguration.createDefault(Constant.TIDB_PD_ADDR_TEST);
TiSession session = TiSession.create(conf);
KVClient kvClient = session.createKVClient();
for (int j = 1; j <= 10000; j++) {
getKey(session,kvClient,j);
}
kvClient.close();
try {
session.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
Long endTs=System.currentTimeMillis();
long l = endTs - startTs;
System.out.println("l = " + l);
}}验证后果然不出所料，的确符合我们预期；
关于 Tisession
另外：
TIsission 的源码：public class TiSession implements AutoCloseable {
引用了 AutoCloseable 接口，会自动的释放掉资源实际上Session 对象中内置了线程池的概念，在使用中不需要再自己的生成线程池；
依此开发的
基于此，我们可以开发一个tikv 读取数据的工具：
like：
gitee地址：https://gitee.com/mf499441/tikv-reader
打包教程：https://gitee.com/mf499441/tikv-reader/wikis/tikvReader%20%E6%89%93%E5%8C%85exe%20%E6%96%87%E4%BB%B6
页面效果：
其他有关tikv + flink 实时数据开发的后面再补充。
其他注意点
row_id 如果非数字主键，row_id 依次生成，1,2,3 与你所写的内容无关。
如果主键是数字，还需要注意另外一个问题，
数字主键索引类型只可以为CLUSTERED，时，row_id 与主键相同，当为NONCLUSTERED时，row_id 依次生成，与非数字主键一样与你的的内容无关
引用资料
https://github.com/marsishandsome/tikv-client-examples
https://tikv.github.io/client-java/examples/txnkv.html
https://docs.pingcap.com/zh/tidb/stable/tidb-storage
https://docs.pingcap.com/zh/tidb/stable/tidb-architecture
https://mp.weixin.qq.com/s/1C3Rtxu9UPGjeziiV33NvA
https://asktug.com/t/topic/273494/2
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