Seminar TiDB Architektur und Grundlagen

Das Seminar schafft ein belastbares technisches Verständnis für TiDB als verteilte SQL-Plattform. Architekturentscheidungen werden nicht isoliert betrachtet, sondern mit Konsistenz, Ausfallverhalten, Skalierung und Betriebsverantwortung verbunden.

Zwei Tage sind erforderlich, um Komponentenmodell, Datenverteilung, Transaktionsmechanik und Bereitstellungsvarianten nicht nur theoretisch, sondern anhand eines durchgängigen Labors nachzuvollziehen.

Inhaltsverzeichnis

1. Lernziele und fachliche Einordnung
2. Zielgruppe und Voraussetzungen
3. Kapitel 1: Komponenten und Anfragepfad
4. Kapitel 2: Datenverteilung und horizontale Skalierung
5. Kapitel 3: Konsistenz, MVCC und verteilte Transaktionen
6. Kapitel 4: Bereitstellungsmodelle und Einsatzgrenzen
7. Praxisübungen und Laborszenarien
8. Didaktik und Arbeitsweise

Lernziele

• TiDB-Komponenten und ihren Anfragepfad erklären.
• Datenverteilung, Regions, Raft und Scheduler einordnen.
• MVCC und verteilte Transaktionen anhand konkreter Abläufe verstehen.
• Skalierungs- und Fehlerverhalten fachlich bewerten.
• Passende Bereitstellungsmodelle für unterschiedliche Betriebsanforderungen auswählen.

Zielgruppe und Voraussetzungen

Zielgruppe: Datenbankteams, Software- und Solution-Architektur, Entwicklung, Plattformbetrieb, technische Projektleitung und Evaluierungsteams.

Voraussetzungen: Grundkenntnisse relationaler Datenbanken, SQL sowie allgemeiner Client-Server- und Hochverfügbarkeitskonzepte.

Kapitel 1: Komponenten und Anfragepfad

Inhaltsverzeichnis dieses Kapitels

1. TiDB-Server und MySQL-Protokoll
2. PD und Zeitstempelvergabe
3. TiKV, Regions und Raft
4. TiFlash und TiProxy im Gesamtbild

Schwerpunkt: TiDB-Server und MySQL-Protokoll, PD und Zeitstempelvergabe, TiKV, Regions und Raft, TiFlash und TiProxy im Gesamtbild.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Schritt 1: Zielbild und Randbedingungen erfassen

   Für den Themenblock werden Einsatzfall, gewünschte Servicequalität, Daten- und Sicherheitsanforderungen sowie die Abhängigkeiten zu TiDB-Server und MySQL-Protokoll und PD und Zeitstempelvergabe dokumentiert. Messbare Prüfkriterien verhindern, dass Konfigurationen nur nach Einzelbeobachtungen bewertet werden.

2. Schritt 2: Komponenten und Datenflüsse modellieren

   Rollen, Konfigurationsobjekte, Datenwege, Zustandsübergänge und Fehlergrenzen werden anhand von TiDB-Server und MySQL-Protokoll, PD und Zeitstempelvergabe, TiKV, Regions und Raft, TiFlash und TiProxy im Gesamtbild in einem technischen Ablaufmodell festgehalten. Verantwortlichkeiten und Voraussetzungen werden jedem Schritt eindeutig zugeordnet.

3. Schritt 3: Konfiguration oder Prozessfolge umsetzen

   Das Laborszenario wird vom definierten Ausgangszustand bis zum funktionsfähigen Ergebnis umgesetzt. SQL, Befehle, Konfigurationswerte oder Manifeste werden versioniert, kommentiert und mit den erwarteten Zwischenständen abgeglichen.

4. Schritt 4: Positiv-, Negativ- und Fehlerfälle prüfen

   Funktion, Konsistenz, Berechtigungen, Performance und Fehlermeldungen werden mit Normalfällen, Grenzwerten und gezielt ausgelösten Störungen getestet. Die Prüfung bezieht insbesondere TiKV, Regions und Raft und TiFlash und TiProxy im Gesamtbild ein.

5. Schritt 5: Betriebsfähigkeit und Wiederholbarkeit herstellen

   Erforderliche Metriken, Logs, Alarmkriterien, Rückfallpunkte und Wartungsschritte werden ergänzt. Abweichungen zwischen Soll und Ist werden als konkrete Korrekturmaßnahmen dokumentiert.

6. Schritt 6: Arbeitsergebnis standardisieren

   Als verbindliches Arbeitsergebnis entsteht ein Architekturdiagramm mit Komponenten-, Datenfluss- und Verantwortungsmatrix. Das Ergebnis wird mit Abnahmekriterien, Zuständigkeiten und einem Termin für die nächste Überprüfung versehen.

Kapitel 2: Datenverteilung und horizontale Skalierung

Inhaltsverzeichnis dieses Kapitels

1. Key-Value-Abbildung und Regions
2. Replikate, Leader und Scheduler
3. Split, Scatter und Rebalancing
4. Scale-out, Scale-in und Hotspot-Risiken

Schwerpunkt: Key-Value-Abbildung und Regions, Replikate, Leader und Scheduler, Split, Scatter und Rebalancing, Scale-out, Scale-in und Hotspot-Risiken.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Schritt 1: Zielbild und Randbedingungen erfassen

   Für den Themenblock werden Einsatzfall, gewünschte Servicequalität, Daten- und Sicherheitsanforderungen sowie die Abhängigkeiten zu Key-Value-Abbildung und Regions und Replikate, Leader und Scheduler dokumentiert. Messbare Prüfkriterien verhindern, dass Konfigurationen nur nach Einzelbeobachtungen bewertet werden.

2. Schritt 2: Komponenten und Datenflüsse modellieren

   Rollen, Konfigurationsobjekte, Datenwege, Zustandsübergänge und Fehlergrenzen werden anhand von Key-Value-Abbildung und Regions, Replikate, Leader und Scheduler, Split, Scatter und Rebalancing, Scale-out, Scale-in und Hotspot-Risiken in einem technischen Ablaufmodell festgehalten. Verantwortlichkeiten und Voraussetzungen werden jedem Schritt eindeutig zugeordnet.

3. Schritt 3: Konfiguration oder Prozessfolge umsetzen

   Das Laborszenario wird vom definierten Ausgangszustand bis zum funktionsfähigen Ergebnis umgesetzt. SQL, Befehle, Konfigurationswerte oder Manifeste werden versioniert, kommentiert und mit den erwarteten Zwischenständen abgeglichen.

4. Schritt 4: Positiv-, Negativ- und Fehlerfälle prüfen

   Funktion, Konsistenz, Berechtigungen, Performance und Fehlermeldungen werden mit Normalfällen, Grenzwerten und gezielt ausgelösten Störungen getestet. Die Prüfung bezieht insbesondere Split, Scatter und Rebalancing und Scale-out, Scale-in und Hotspot-Risiken ein.

5. Schritt 5: Betriebsfähigkeit und Wiederholbarkeit herstellen

   Erforderliche Metriken, Logs, Alarmkriterien, Rückfallpunkte und Wartungsschritte werden ergänzt. Abweichungen zwischen Soll und Ist werden als konkrete Korrekturmaßnahmen dokumentiert.

6. Schritt 6: Arbeitsergebnis standardisieren

   Als verbindliches Arbeitsergebnis entsteht eine belastbare Skalierungs- und Verteilungscheckliste für typische Lastprofile. Das Ergebnis wird mit Abnahmekriterien, Zuständigkeiten und einem Termin für die nächste Überprüfung versehen.

Kapitel 3: Konsistenz, MVCC und verteilte Transaktionen

Inhaltsverzeichnis dieses Kapitels

1. MVCC und Snapshot-Lesen
2. Timestamp Oracle und Transaktionszeitpunkte
3. optimistische und pessimistische Transaktionen
4. Sperren, Konflikte und Garbage Collection

Schwerpunkt: MVCC und Snapshot-Lesen, Timestamp Oracle und Transaktionszeitpunkte, optimistische und pessimistische Transaktionen, Sperren, Konflikte und Garbage Collection.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Schritt 1: Zielbild und Randbedingungen erfassen

   Für den Themenblock werden Einsatzfall, gewünschte Servicequalität, Daten- und Sicherheitsanforderungen sowie die Abhängigkeiten zu MVCC und Snapshot-Lesen und Timestamp Oracle und Transaktionszeitpunkte dokumentiert. Messbare Prüfkriterien verhindern, dass Konfigurationen nur nach Einzelbeobachtungen bewertet werden.

2. Schritt 2: Komponenten und Datenflüsse modellieren

   Rollen, Konfigurationsobjekte, Datenwege, Zustandsübergänge und Fehlergrenzen werden anhand von MVCC und Snapshot-Lesen, Timestamp Oracle und Transaktionszeitpunkte, optimistische und pessimistische Transaktionen, Sperren, Konflikte und Garbage Collection in einem technischen Ablaufmodell festgehalten. Verantwortlichkeiten und Voraussetzungen werden jedem Schritt eindeutig zugeordnet.

3. Schritt 3: Konfiguration oder Prozessfolge umsetzen

   Das Laborszenario wird vom definierten Ausgangszustand bis zum funktionsfähigen Ergebnis umgesetzt. SQL, Befehle, Konfigurationswerte oder Manifeste werden versioniert, kommentiert und mit den erwarteten Zwischenständen abgeglichen.

4. Schritt 4: Positiv-, Negativ- und Fehlerfälle prüfen

   Funktion, Konsistenz, Berechtigungen, Performance und Fehlermeldungen werden mit Normalfällen, Grenzwerten und gezielt ausgelösten Störungen getestet. Die Prüfung bezieht insbesondere optimistische und pessimistische Transaktionen und Sperren, Konflikte und Garbage Collection ein.

5. Schritt 5: Betriebsfähigkeit und Wiederholbarkeit herstellen

   Erforderliche Metriken, Logs, Alarmkriterien, Rückfallpunkte und Wartungsschritte werden ergänzt. Abweichungen zwischen Soll und Ist werden als konkrete Korrekturmaßnahmen dokumentiert.

6. Schritt 6: Arbeitsergebnis standardisieren

   Als verbindliches Arbeitsergebnis entsteht ein nachvollziehbares Transaktionsmodell mit Konflikt- und Fehlerfällen. Das Ergebnis wird mit Abnahmekriterien, Zuständigkeiten und einem Termin für die nächste Überprüfung versehen.

Kapitel 4: Bereitstellungsmodelle und Einsatzgrenzen

Inhaltsverzeichnis dieses Kapitels

1. Self-Managed mit TiUP
2. Kubernetes mit TiDB Operator
3. TiDB Cloud und verwaltete Varianten
4. Latenz, Verfügbarkeit, Datenvolumen und Betriebsverantwortung

Schwerpunkt: Self-Managed mit TiUP, Kubernetes mit TiDB Operator, TiDB Cloud und verwaltete Varianten, Latenz, Verfügbarkeit, Datenvolumen und Betriebsverantwortung.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Schritt 1: Zielbild und Randbedingungen erfassen

   Für den Themenblock werden Einsatzfall, gewünschte Servicequalität, Daten- und Sicherheitsanforderungen sowie die Abhängigkeiten zu Self-Managed mit TiUP und Kubernetes mit TiDB Operator dokumentiert. Messbare Prüfkriterien verhindern, dass Konfigurationen nur nach Einzelbeobachtungen bewertet werden.

2. Schritt 2: Komponenten und Datenflüsse modellieren

   Rollen, Konfigurationsobjekte, Datenwege, Zustandsübergänge und Fehlergrenzen werden anhand von Self-Managed mit TiUP, Kubernetes mit TiDB Operator, TiDB Cloud und verwaltete Varianten, Latenz, Verfügbarkeit, Datenvolumen und Betriebsverantwortung in einem technischen Ablaufmodell festgehalten. Verantwortlichkeiten und Voraussetzungen werden jedem Schritt eindeutig zugeordnet.

3. Schritt 3: Konfiguration oder Prozessfolge umsetzen

   Das Laborszenario wird vom definierten Ausgangszustand bis zum funktionsfähigen Ergebnis umgesetzt. SQL, Befehle, Konfigurationswerte oder Manifeste werden versioniert, kommentiert und mit den erwarteten Zwischenständen abgeglichen.

4. Schritt 4: Positiv-, Negativ- und Fehlerfälle prüfen

   Funktion, Konsistenz, Berechtigungen, Performance und Fehlermeldungen werden mit Normalfällen, Grenzwerten und gezielt ausgelösten Störungen getestet. Die Prüfung bezieht insbesondere TiDB Cloud und verwaltete Varianten und Latenz, Verfügbarkeit, Datenvolumen und Betriebsverantwortung ein.

5. Schritt 5: Betriebsfähigkeit und Wiederholbarkeit herstellen

   Erforderliche Metriken, Logs, Alarmkriterien, Rückfallpunkte und Wartungsschritte werden ergänzt. Abweichungen zwischen Soll und Ist werden als konkrete Korrekturmaßnahmen dokumentiert.

6. Schritt 6: Arbeitsergebnis standardisieren

   Als verbindliches Arbeitsergebnis entsteht eine Entscheidungsmatrix für die passende TiDB-Bereitstellungsform. Das Ergebnis wird mit Abnahmekriterien, Zuständigkeiten und einem Termin für die nächste Überprüfung versehen.

Praxisübungen und Laborszenarien

• Eine SQL-Anfrage über TiDB, PD und TiKV technisch nachverfolgen.
• Region-Splits und Rebalancing unter Last beobachten.
• Optimistische und pessimistische Transaktionen vergleichen.
• Self-Managed-, Kubernetes- und Cloud-Varianten anhand einer Entscheidungsmatrix bewerten.

Didaktik und Arbeitsweise

Kurze Fachimpulse werden unmittelbar durch Demonstrationen, strukturierte Konfigurations- oder SQL-Schritte, kontrollierte Fehlerfälle und dokumentierte Prüfpunkte vertieft. Jede Übung beginnt mit einem definierten Ausgangszustand und endet mit messbaren Abnahmekriterien, damit die erarbeiteten Vorgehensweisen als wiederholbare Standards nutzbar bleiben.