亿级大表在线不锁表变更字段与索引

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发布于: 2021 年 01 月 18 日

摘要：在业界中有一个比较成熟的工具，针对大表的场景，可以在线进行 Alter 变更，且不会出现锁表的风险。除此之外，它还有其他的一些优点，让我们开始探索吧。

背景

大家在日常工作中，往往需要对数据库的表结构做变更，一般涉及到增删字段，修改字段属性等 ALTER 的操作。然而，在大表场景下，特别是千万级、亿级的大表，如果处理不当。这些操作往往会引发锁表的巨大隐患，特别是在生产环境中，一旦在变更表结构过程中，出现了长时间锁表，会导致用户产生的数据长时间无法正常变更到表中，进而导致服务功能异常，结果将是灾难性的。

一般执行这种 Alter 类型的变更，我们可能有以下的想法：

1、停服，在停服期间做表结构的变更，自然就可以防止对用户产生影响。但是，很多场景是不允许停服的。并且如果表的数据量达到上亿，那么需要停服时间可能需要十几个小时，甚至更长，这是极不现实的；

2、凌晨执行，在用户较少的时间段内，做变更，尽量减少对用户产生影响。但是如果出现锁表的话，万一有用户使用服务，服务将不可用；

3、使用换表，但是缺点是复制数据到新表期间，如果用户在这期间做了 update 或 delete 操作，且数据发生在已经复制完成的部分，那么将无法感知到这部分数据，导致丢失掉用户的操作数据，风险太大；

4、使用存储过程，缺点是执行时间会很久，且有可能影响到用户的 DDL 操作。因为为了防止每次循环修改时，锁住太多数据行，我们需要控制每次更新数据的行数，粒度不能太大，否则很有可能会锁住用户正在操作的数据行。

那么针对以上实际的需求，就没有一个很好的工具，来解决我们的痛点吗？其实在业界中，就有一个比较成熟的工具，针对大表的场景，可以在线进行 Alter 变更，且不会出现锁表的风险。除此之外，它还有其他的一些优点，让我们开始探索吧。

一、pt-osc 是什么

pt-online-schema-change 是 Percona-toolkit 一员，通过改进原生 ddl 的方式，达到不锁表在线修改表结构的效果。在 Percona 的官网中，关于 pt-osc 工具，也特别提到了 ALTER 表不会出现锁表的特性。

针对上面谈到的避免锁表、感知用户更新删除动作等，ps-osc 工具是怎么解决的呢？

pt-osc 主要执行步骤如下：

1、创建一个跟原表一模一样的新表，命名方式为'_正式表名_new';

2、使用 alter 语句将要变更的内容在新创建的新表上做变更，避免了对原表的 alter 操作；

3、在原表中创建 3 个触发器，分别是 insert、update 和 delete，主要是用于原表在往新表复制数据时，如果用户有 DDL 操作，触发器能够将在这期间出现的 DDL 操作数据也写入到新表中，确保新表的数据是最新的，不会丢失掉用户的新操作数据；

4、按块拷贝数据到新表，拷贝过程对数据行持有 S 锁；

5、重命名，将原表重命名为老表，命名为“_正式表名_old”，将新表重命名为正式表，可通过配置决定执行完成后是否删除掉老表；

6、删除 3 个触发器；

二、pt-osc 的安装

在 linux 系统中安装步骤：

--下载安装包wget  http://szxge1-sw.artifactory.cd-cloud-artifact.tools.huawei.com/artifactory/CommonComponent/common/tool/percona-toolkit-3.1.0.tar.gz
 --解压安装包tar -zxvf percona-toolkit-3.1.0.tar.gz
 --安装依赖环境yum install perl-ExtUtils-CBuilder perl-ExtUtils-MakeMakeryum -y install perl-Digest-MD5cd percona-toolkit-3.1.0perl Makefile.PL
 --编译makemake installyum install mariadb
 --安装Mysqlyum install perl-DBD-MySQL

复制代码

三、pt-osc 的使用

pt-osc 工具使用起来很简单，直接在 linux 命令行输入 pt-osc 格式的命令，即可直接执行。

以 Mysql 数据库增加一个名字是 MARK 的字段为例：

pt-online-schema-change --user="root"--password="*****" --host="数据库IP"--port=3306 --alter "ADD COLUMN MARK TINYINT NULLDEFAULT 1 COMMENT 'mark source region is 1';"D=my_test,t=t_test --no-drop-old-table --execute --print --no-check-replication-filters --charset=utf8 --no-check-unique-key-change --max-load="Threads_running=100" --critical-load="Threads_running=300" --recursion-method=none;

复制代码

在上面的语句中：

1、user 和 password 分别为数据库执行变更操作的用户名、密码，需要高权限；

2、host 为数据库的 IP 地址；

3、port 为数据库的端口号；

4、alter 后面跟上具体的 alter 语句；

5、D 为 database 名字；

6、t 为要执行变更的表名；

7、no-drop-old-table 就是不要删除

8、charset，字符集，使用 utf8；

9、max-load，在复制数据时，工具会监控数据库中正在运行的线程数，如果大于配置的 Threads_running 值，那么会暂停复制，直到小于该值。以此防止对数据库造成较大压力，影响现网业务正常使用；

10、critical-load，默认为 50，在每个块之后检查 SHOW GLOBAL STATUS，与 max-load 不同的是，如果负载太高，,直接中止，而不是暂停。可根据自己数据库情况斟酌配置阈值；

注意：在--alter 后面跟着的变更语句中，列名不可以加`符号，否则会出现报错。如--alter "ADD COLUMN MARK TINYINT NULL DEFAULT 1 COMMENT 'mark source region is 1';"，MARK 字段加了`符号，就会出现错误，COMMENT 后面有`符号无影响。

下面是使用 pt-osc 工具，实际执行一个作业时，打印出来的信息。为了安全起见，部分日志信息做了隐藏忽略。

[root@ttt ~]#  `pt-online-schema-change--user="root" --password="*****" --host="数据库IP" --port=3306 --alter "ADDCOLUMN MARK TINYINT NULL DEFAULT 1 COMMENT 'mark source region is 1';"D=my_test,t=t_test --no-drop-old-table --execute --print--no-check-replication-filters --charset=utf8 --no-check-unique-key-change--max-load="Threads_running=100"--critical-load="Threads_running=300" --recursion-method=none;` 
No slaves found. See --recursion-method if host EulerOS-BaseTemplate has slaves.
 Not checking slave lag because no slaves were found and --check-slave-lag was not specified.
 Operation, tries, wait:
 analyze_table, 10, 1
 copy_rows, 10, 0.25
 create_triggers, 10, 1
 drop_triggers, 10, 1
 swap_tables, 10, 1
 update_foreign_keys, 10, 1
 Altering `my_test`.`t_test`... 
 Creating new table...
CREATE TABLE `my_test`.`_t_test_new` (
       `ID` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '递增ID',      
       .............建表语句数据................
 Created new table my_test._t_test_new OK.
 Altering new table...
 ALTER TABLE `my_test`.`_t_test_new` ADD COLUMN MARK TINYINT NULL DEFAULT 1 COMMENT 'mark source region is 1';
 Altered `my_test`.`_t_test_new` OK.
 2020-10-14T11:14:48 Creating triggers...
 2020-10-14T11:14:48 Created triggers OK. 
2020-10-14T11:14:48 Copying approximately 346697 rows...
INSERT LOW_PRIORITY IGNORE INTO `my_test`.`_t_test_new` (`id`, ..建表语句信息....FROM `my_test`.`_t_test_new` FORCE INDEX(`PRIMARY`) WHERE ((`id` >= ?)) AND ((`id` <= ?)) LOCK IN SHARE MODE /*pt-online-schema-change31340 copy nibble*/
 SELECT /*!40001 SQL_NO_CACHE */ `id` FROM `my_test`.`t_test` FORCE INDEX(`PRIMARY`) WHERE ((`id` >= ?)) ORDER BY `id` LIMIT ?, 2 /*next chunk boundary*/
 2020-10-14T11:14:53 Copied rows OK.
 2020-10-14T11:14:53 Analyzing new table...
 2020-10-14T11:14:53 Swapping tables...
 RENAME TABLE `my_test`.`t_test` TO `my_test`.`_t_test_old`, `my_test`.`_t_test_new` TO `my_test`.`t_test`
 2020-10-14T11:14:53 Swapped original and new tables OK. 
Not dropping old table because --no-drop-old-table was specified.
2020-10-14T11:14:53 Dropping triggers...
 DROP TRIGGER IF EXISTS `my_test`.`pt_osc_my_test_t_test_del`
 DROP TRIGGER IF EXISTS `my_test`.`pt_osc_my_test_t_test_upd`
 DROP TRIGGER IF EXISTS `my_test`.`pt_osc_my_test_t_test_ins`
 2020-10-14T11:14:54 Dropped triggers OK. 
Successfully altered `my_test`.`t_test`.

复制代码

四、性能对比

前面介绍了很多 pt-osc 的优点，以及良好的特性。那么实际使用效果到底怎么样呢？在测试环境中，专门做了一个测试，让大家有更加直观的感受。

在测试库中，准备了一张 1600 万数据的大表，目标为对大表添加一个字段，分别使用存储过程和 pt-osc 工具，进行测试。

4.1 使用存储过程

首先使用存储过程做测试，为防止锁表，每次只更新 200 行。整个变更从开始到完成，需要耗费 90 分钟。其实，存储过程在执行过程中，如果恰好用户也在 DDL 操作存储过程正在变更的数据行，还有可能会锁住用户的数据，导致用户不能变更成功。

4.2 使用 pt-osc 工具

pt-osc 从开始执行到变更完成，耗时 7 分钟左右，速度非常快。在执行的过程中，测试环境的服务连接到该数据库，并执行多个会操作该表的任务，整个过程中，任务能够正常执行，未出现异常情况。

五、结语

ps-osc 的上述优点，在现网环境的不停服等要求下，能够优雅地帮助我们实施变更，且保证在变更期间，数据库不会受到锁表、过载等的影响，进而保证了业务能够正常运转。

本文分享自华为云社区《千万级、亿级大表在线不锁表变更字段与索引》，原文作者：active_zhao 。

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发布于: 2021 年 01 月 18 日阅读数: 25

原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/51b800402a185934afc532cb5】。文章转载请联系作者。

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创作场景

亿级大表在线不锁表变更字段与索引

背景

一、pt-osc 是什么

二、pt-osc 的安装

三、pt-osc 的使用

四、性能对比

五、结语

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