TiDB 在多点数字化零售场景下的应用

作者：冯光普

2022-07-07

本文根据多点 Dmall 数据库团队负责人冯光普在 TUG 企业行成都站的分享整理而成，介绍了在数字化零售场景下，TiDB 在多点的使用情况、核心业务场景支撑、价值分析、及经验总结。

一、Dmall OS 数字化零售方案

Dmall OS 是多点全渠道数字化零售方案，通过对零售场景中人、货、场全方位数字化解构+重构，赋能零售商和品牌商，帮助客户实现会员数字化、搭建线上线下一体化营销体系、实现门店作业在线化协同、以及智能供应链，助力商家降本、增效、提升客户体验。

截止到 2021 年 6 月，Dmall OS 已助力物美，麦德龙，711，新百，中百，重百，锅圈食汇，DairyFarm，万宁等 120+ 国内外零售商，覆盖连锁商超、便利店、专营零售等业态；并基于全渠道零售数据为国内外知名品牌实现高速增长。

二、TiDB 整体使用情况

多点自 2019 年接触 TiDB，目前有超过 30 个 TiDB 集群，服务器节点超过 300 个，总数据量 320TB 以上，其中，最大的 TiDB 集群有 40 台服务器规模，数据量级 60TB，集群 QPS 峰值达到了 100K。

2020 年开始调研并在非关键业务中试用，当时版本是 v3.1；
2021 年正式跑通上线，在业财融合场景中落地，版本 v4.0.9，除 TiCDC 偶尔出问题，整体比较稳定；
2022 年整体升级到 v5.1.4 后，TiCDC 稳定性问题也得到彻底解决，研发和 DBA 睡觉非常踏实；

TiDB 大版本升级，使用 TiUP 仅一条命令即可完成，滚动的方式，过程中业务也很平滑，深得 DBA 喜爱

当前各行业数字化转型，将领域对象、流程、场景数字化，实现实时在线、高效协同、智能决策，垂直领域的 SaaS 解决方案不断涌现，它们在助力企业降本增效的同时，在数据方面也面临以下技术挑战：

数据持续快速增长，对于 MySQL 等开源单机数据库，达到容量上限需引入分库分表方案，比如 Sharding-JDBC，这类方案虽然逻辑上透明，但使用后 SQL 能力受限，实际很难执行跨节点 SQL；
实时商业洞察，数据规模大且产生速度快，对 AP 也提出了挑战，T+1 的方式已经难以满足商业洞察和决策的需求了，比如：商家营销活动的执行效果分析，如果依赖 ETL 抽数+离线计算的技术方案，就无法在活动进行中及时优化营销策略，提升有限资源的回报率；
更低的成本，不仅是资源层面的存储成本，计算成本，也包括架构及维护成本，弹性可扩展的云原生架构是未来的发展趋势；

三、核心业务场景支撑

TiDB 在多点 Dmall 的典型应用场景，简单归纳，主要有以下三类：

1.海量流水类存储，使用 TiDB 直接替换了 MySQL，多并发批量写的方式，充分发挥 TiDB 高吞吐的优势，典型场景：App 推送记录，短信发送记录，单次营销活动产生的记录可达千万规模，从 MySQL 切换到 TiDB 后，DBA 就告别了容量焦虑，不用频繁归档历史数据，且 RocksDB 引擎相对 InnoDB 引擎有 3~10 的压缩优势，成本比使用 MySQL 更低；

2.冷热分离全量存储，对于响应时间敏感，同时数据持续快速增长的在线业务，采用读写分离架构，将近期热数据存储在 MySQL，提供高并发低延迟的在线读写，同时实时同步到 TiDB，保存全量数据，提供历史快照查询及统计分析，支持业务数据变更溯源。典型场景：商品调价、库存变更，数据量超过了单机 MySQL 容量，且持续增长，基于自研的 DRC-TiDB 组件（它可过滤源端 MySQL 归档 DELETE 事件，同步 MySQL 数据到 TiDB），避免了数据增长超过 MySQL 单机容量后水平拆分的技术复杂度；

3.多源聚合存储及分析，中台思想及微服务技术架构，实现了在业务域清晰划分下的技术能力复用，及研发高效分工协同，但也导致了数据散落到各个业务子系统中，全链路的业务聚合分析变得困难，在数据规模超过单机存储容量，且要求准实时性分析时，问题更甚。TiDB 透明的水平扩展能力，及 TiFlash 引擎 AP 能力，为这类场景提供了可行方案，典型场景：营销活动分析，聚合同步了多个在线 MySQL 业务库及 MQ 的数据，在 TiDB 中实时计算活动效果，助力运营评估和优化营销策略。

四、TiDB 价值分析

站在研发的视角，使用 TiDB 的好处：

更简单的架构，TP 分库分表 + ETL 同步聚合 + AP 分析引擎，这种技术架构，除了技术复杂度、资源成本高、运维困难外，结构/数据一致性难以保证，ETL 同步延迟也是常态。TiDB 提供了另外一种可能：基于内建的 Raft learner 数据复制技术简化了架构，实现 TP 业务和 AP 业务基于同一份数据，避免了一致性和延迟问题。
实时数据分析能力，基于 TiFlash 列存引擎，及 MPP 计算架构，实时业务数据集上的直接分析得以实现，得益于 TiKV 的水平扩展能力，上游数据的流入和存储几乎无限制，更多的数据，可放大实时数据分析的价值。
专注业务创新，在充满不确定性的商业竞争中，为快速验证 MVP，业务早期存储选型采用简单易用的 MySQL，但在数据规模达到单机容量上限引入分库分表等技术后，业务研发就需要关注底层存储架构的约束和限制，开发效率降低；甚至权衡性能、稳定性、或成本被迫放弃部分需求特性，业务创新也受到影响，丢失早期竞争优势。TiDB 提供了另外一种可能：在业务进入快速增长阶段，底层存储的扩展对上层业务真正透明，让研发可以专注于业务创新和快速迭代。

站在运维 DBA 视角，使用 TiDB 的好处：

云原生红利，TiDB 符合云原生架构理念，不论计算层，还是存储层，加机器即扩容，可按需、弹性、近乎无限扩展，相较于 MySQL 分库分表方案的技术复杂、实施门槛高、SQL 能力受限，大规模快速增长数据场景下，运维 TiDB 幸福指数高于运维 MySQL；
MySQL生态友好，TiDB 兼容 MySQL 协议，已建成的平台工具，可直接复用，比如：查询工具，慢 SQL 分析，监控指令等，DBA 可快速上手为研发提供数据库接入服务；
数据可靠性高，MySQL 需要依赖外部 HA 组件实现故障切换，除部署配置复杂外，还难以彻底避免脑裂问题，TiDB 内部实现了基于 Raft 的数据同步和故障切换，failover 高效可靠，数据强一致保证，DBA 几乎没有心智负担；

在成本方面，TiDB 一直有很多争议：1）组件多，有 PD、TiKV、TiDB 等；2）多副本+高可用，集群部署起步成本较高，会劝退很多用户。根据我们实际使用经验，成本方面的真实情况是：

在数据规模较小，如在单机 MySQL 容量以内，主从两节点 MySQL 集群，成本是远低于 TiDB 集群的；
当数据规模超过单机 MySQL 容量，需要引入 sharding 方案后，情况会发生变化，使用 TiDB 可能比使用 MySQL 更便宜，主要因为：
TiKV 的 RocksDB 引擎相对 InnoDB 引擎，有 3~10 倍压缩优势，存储相同规模数据，TiDB 的存储节点数远远低于 MySQL 集群；
随着数据规模增长，只有 TiKV 节点数是随之增长，PD 节点的成本基本不增长，而 TiDB 节点数是与 QPS 相关；
还需考虑引入 sharding 方案后，技术复杂度提升，SQL 能力受限，会带来运维成本的升高，以及开发效率的降低；

五、实践经验及场景对比

从使用 MySQL 切换到使用 TiDB，需要重点关注和理解分布式架构的优缺点，尤其是算存分离以及分布式事务带来的网络开销，局域网的网络交互延迟，与读写 SSD 的 IO 延迟在一个级别，它远远高于单机数据库进程内的数据交互，简单总结一下，结论：

TiDB 相比 MySQL 响应更慢；
TiDB 相比 MySQL 可输出吞吐更高；

因此，建议采用多并发、批量读写的方式，以发挥 TiDB 的优势。

在数据规模小，要求低延迟的 TP 业务场景中，MySQL 更加合适，而在数据规模远超单机容量、持续快速增长、对响应延迟不那么敏感的 HTAP 业务场景中，使用 TiDB 更加合适。

六、总结

TiDB 基于云原生理念，采用算存分离架构，可以按需、弹性、近乎无限的水平扩展；
基于 TiDB 的 HTAP 能力，可实现同时支撑 TP 业务和 AP 业务的一体化架构，综合成本低；
TiDB 与 MySQL 相辅相成，生态友好，是优秀的面向数据快速增长的理想选择。

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