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CockroachDB是一个分布式SQL数据库。其主要设计目标是扩展性、强一致性和生存性（CockroachDB蟑螂
数据库由此得名）。CockroachDB的目标是容忍磁盘、机器、机架，甚至数据中心故障，在无需人工干预的
情况下，最小化这些延迟中断的影响。CockroachDB各节点是对等的，设计目标是同质化部署（一个二进制
包），最小化配置，也不需要外部依赖项。
为数据库客户端提供的访问接口是SQL接口。CockroachDB集群中的每个节点都可以扮演一个客户端SQL网
关角色。SQL网关将客户端SQL语句转换成KV操作，分发到所需的节点执行并返回结果给客户端。
CockroachDB实现了一个单一整体有序映射Map，其中的键Key和值Value都是字节串（不是unicode）。
KV映射（map）逻辑上由更小的称为范围(range)的键值空间区域分割组成。每一个range依靠本地KV存储引
擎（我们使用RocksDB, LevelDB的变种）的数据存储能力来支持。Range数据可被复制到指定数量的其他
CockroachDB节点上。Range会被合并或者拆分以维持目标尺寸大小，目标大小默认是64M。相对而言，小
尺寸可以更快速的修复，以及更快速地重新调整，以处理节点失效、新增容量、甚至读写负载。无论如
何，该尺寸的选取必须依据系统上的压力（系统中有多少更多的range需要管理）来平衡考虑。
CockroachDB水平扩展性：
水平扩展性：
l 增加更多节点来增加集群容量，理论上逻辑数据可扩展到4E byte。每个节点增加的有效容量=所增加的存
储容量/所配置的复制系数；
l 客户端查询可以发送到集群中的任一节点，这些查询可以独立执行（无冲突），这意味着整体吞吐量随集
群节点数线性增长；
l 查询被分发执行（参见：分布式SQL），所以单一查询的吞吐量也会因增加更多节点而增加。
CockroachDB强一致性：
强一致性：
l 每个KV range内数据的同步复制都采用分布式一致性协议。我们采用Raft一致性算法，所有一致性状态都
存储在RocksDB中；
l 对单一range的单一或者批量变化是通过该range的Raft实例作为中介来完成的。Raft保障了ACID语义；
l 涉及多个range的逻辑上的变化则是利用分布式事务来保障ACID语义。CockroachDB使用高效的无锁分布
式提交协议。
CockroachDB生存性：
生存性：
l range多个副本可以在单一数据中心内同地协作，目的是提供低延迟复制和在磁盘或者机器故障时仍然存
活。Range副本可以被分布到不同机架，目的是在一些网络交换机故障时仍能够存活。
l range多个副本可以位于跨越不同地域的数据中心范围内，目的是在更大的故障场景（从数据中心断电、断
网到区域性电力故障）中仍然存活。（多数据中心跨地域的例子：{ US-East-1a, US-East-1b, US-East-1c },
{US-East, US-West, Japan }, { Ireland, US-East, US-West}, { Ireland, US-East,US-West, Japan, Australia }）。
CockroachDB提供快照隔离级别(snapshotisolation简称SI)和序列化快照隔离级别（serializable snapshot isolation
简称SSI）语义，容许外部一致性、无锁定读写—--从历史快照时间戳和从当前系统时间读写（系统时间指
从时间设备如：钟表、电脑等计时设备等读到的时间值，它是我们对真实时间的度量值，但跟真实时间总
是不可能完全一致）。SI隔离级别提供无锁定读写但会产生写偏序（译注：因为每个事务在更新过程中看不
到其他事务的更新结果，所以可能造成各个事务提交之后的最终结果违反了一致性）。SSI隔离级别消除了
写偏序，但在竞争频繁的系统中引起了性能的下降。SSI隔离级别是默认的隔离级别，用户必须有意识地决
定是否用性能换取正确性。CockroachDB实现了严格一致性（线性一致性）的一种有限形式，为任一观察者
或观察者链提供有序化。
类似于Spanner目录，CockroachDB允许对任意数据地域进行配置。允许配置复制因子、存储设备类型、数
据中心位置，以优化性能或者提高可用性。但与Spanner不同，地域是整体的，不允许在实体组层面进行更
细粒度数据的移动。
3 Architecture（架构）
（架构）
CockroachDB采用分层架构。其最高抽像层为SQL层（目前本文档未详细描述）。CockroachDB直接通过
SQL层提供熟悉的关系概念，如：模式schema、表table、列column和索引index。接下来SQL层依赖于分布式
KV存储，该存储管理range处理的细节以提供一个单一全局KV存储的抽象。分布式KV存储与任意数量的
cockroach物理节点通信。每个物理节点包含一个或者多个存储。
