TiDB单机部署全攻略：从环境准备到性能调优

一、TiDB单机部署的核心价值与适用场景

TiDB作为一款开源的分布式HTAP数据库，凭借其水平扩展、强一致性和MySQL兼容性等特性，已成为企业级数据架构的核心组件。然而，在开发测试、POC验证或小型应用场景中，单机部署模式因其资源占用低、部署简单等优势，成为开发者快速验证功能的首选方案。

单机部署的核心价值体现在三方面：

1. 快速验证：无需搭建复杂集群，即可验证SQL语法兼容性、事务处理能力等基础功能；
2. 资源优化：在单台物理机或虚拟机上运行完整TiDB服务栈，适合资源受限环境；
3. 学习成本低：省略分布式协调组件（如PD集群）的配置，降低新手入门门槛。

典型适用场景包括：

• 开发环境搭建
• 功能测试与性能基准测试
• 小型应用的数据存储需求
• 教学演示与培训环境

二、环境准备与依赖管理

2.1 硬件配置要求

组件	最低配置	推荐配置
CPU	4核（x86_64架构）	8核及以上
内存	8GB	16GB或更高
磁盘	SSD 100GB（系统+数据）	NVMe SSD 500GB+
操作系统	Linux（CentOS 7+/Ubuntu 18.04+）	同左

关键建议：

• 关闭内存交换分区（swapoff -a），避免性能波动
• 配置ulimit -n 65536提升文件描述符限制
• 使用ntpdate同步系统时间，防止时钟漂移导致事务异常

2.2 软件依赖安装

# 安装基础工具链
yum install -y wget curl tar git
# 配置Go环境（TiDB 6.0+要求Go 1.18+）
wget https://dl.google.com/go/go1.19.linux-amd64.tar.gz
tar -C /usr/local -xzf go1.19.linux-amd64.tar.gz
echo 'export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

三、单机部署实施步骤

3.1 使用TiUP快速部署

TiUP是官方推荐的集群管理工具，支持单机模式的一键部署：

# 安装TiUP
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://tiup-mirrors.pingcap.com/install.sh | sh
# 配置环境变量
source ~/.bashrc
# 创建单机部署配置文件
cat > topology.yaml <<EOF
global:
  user: "tidb"
  ssh_port: 22
  deploy_dir: "/tidb-deploy"
  data_dir: "/tidb-data"
pd_servers:
  - host: 127.0.0.1
tidb_servers:
  - host: 127.0.0.1
tikv_servers:
  - host: 127.0.0.1
    port: 20160
    status_port: 20180
monitoring_servers:
  - host: 127.0.0.1
grafana_servers:
  - host: 127.0.0.1
EOF

3.2 执行部署命令

# 初始化集群（使用local组件简化部署）
tiup playground v6.5.0 \
  --db 1 \
  --pd 1 \
  --kv 1 \
  --monitor 1 \
  --tiflash 0 \  # 单机模式建议禁用TiFlash
  --tag single

关键参数说明：

• --db 1：部署1个TiDB实例
• --kv 1：部署1个TiKV实例（生产环境需≥3）
• --monitor 1：启用监控组件
• --tag single：标记为单机部署模式

四、配置优化与性能调优

4.1 内存配置优化

在/tidb-deploy/tidb-20160/conf/tidb.toml中调整：

[performance]
max-procs = 8  # 设置为CPU核心数的80%
mem-quota-query = 1073741824  # 单查询内存限制(1GB)
[tikv-client]
grpc-connection-count = 16  # 增加与TiKV的连接数

4.2 存储引擎调优

修改TiKV配置（/tidb-deploy/tikv-20160/conf/tikv.toml）：

[rocksdb]
max-background-jobs = 8
write-buffer-size = "64MB"
max-write-buffer-number = 5
[raftdb]
max-background-jobs = 4

4.3 监控指标配置

通过Prometheus监控关键指标：

# 在grafana配置中添加TiDB仪表盘
- dashboard_url: "http://localhost:3000/d/tidb-summary/tidb-summary?orgId=1"
  metrics:
    - query: "sum(rate(tidb_session_execute_duration_seconds_sum[5m])) by (instance)"
      legend: "QPS per instance"

五、故障排查与常见问题

5.1 启动失败排查流程

1. 检查日志：

   journalctl -u tidb-20160 -f  # TiDB服务日志
   tiup cluster display single   # 查看组件状态

2. 端口冲突处理：

   netstat -tulnp | grep -E "4000|2379|20160"
   # 若冲突则修改配置文件中的端口号

3. 数据目录权限修复：

   chown -R tidb:tidb /tidb-data
   chmod -R 750 /tidb-data

5.2 性能瓶颈定位

使用go-torch生成火焰图分析CPU热点：

# 安装perf工具
yum install perf -y
# 采集性能数据
perf record -F 99 -p $(pgrep tidb-server) -g -- sleep 30
# 生成火焰图
go-torch --binaryname=/tidb-deploy/tidb-20160/bin/tidb-server \
          --totals=true perf.data > flamegraph.svg

六、升级与维护最佳实践

6.1 版本升级流程

# 1. 备份元数据
tiup cluster backup single -R pd --storage=local:///backup
# 2. 执行滚动升级
tiup cluster upgrade single v6.5.1
# 3. 验证升级结果
tiup cluster display single --version

6.2 日常维护命令

操作类型	命令示例
服务启停	tiup cluster start/stop single
扩容TiKV节点	tiup cluster scale-out single
滚动重启	tiup cluster reload single
性能诊断	tiup diag collect single

七、总结与扩展建议

单机部署模式为TiDB的快速验证提供了高效路径，但需注意：

1. 数据安全：定期备份/tidb-data目录
2. 性能监控：通过Grafana设置QPS、延迟等告警阈值
3. 扩展规划：当数据量超过单机存储容量时，应规划向集群模式迁移

对于生产环境，建议遵循3-2-1备份原则：

• 保留3份数据副本
• 存储在2种不同介质
• 1份异地备份

通过合理配置单机部署的TiDB，开发者可在保持分布式数据库核心特性的同时，获得接近单机MySQL的运维体验。后续可结合TiDB Dashboard进行更精细的性能调优，或通过TiUP扩展为正式集群环境。