Ⅰ、背景
优化sql的过程中发现表上少一个索引,直接加一个？会不会hang住？不加？sql又跑不好,由此引出一个问题——ddl操作怎么做？
Ⅱ、闲扯三两句
- 5.6版本之前的MySQL创建索引不支持online,会对表加一个读锁(S lock),只能select,insert会阻塞,5.6开始,MySQL原生支持了在线索引添加,在添加索引过程中,应用程序对表依然可读可写
- online ddl的这段时间内,对表做的操作会先记录到alter table的日志里,这个日志是内存的,如果内存大小太小记不下来就会报错
show variables like 'innodb%max%';
innodb_online_alter_log_max_size | 134217728如果线上更新操作比较多,调大这个值 set global innodb_online_alter_log_max_size = 128M,这是个全局变量,在my.cnf中也配上
Ⅲ、老式DDL
3.1 锁模式与算法解析
1、两个参数：lock和algorithm
锁模式：
| 模式 | 含义 |
|---|---|
| default | 根据事务最大并发判断用什么模式 |
| none | 不加任何锁,不阻塞 |
| shared | 共享模式,和5.1的fast index creation一样,可读,但不支持dml |
| exclusive | 排他模式,任何操作都不支持 |
算法：
| 算法 | 含义 |
|---|---|
| default | 根据old_alter_table决定用哪个算法,off为用新算法,即inplace |
| inplace | 共享锁,只支持增加和删除索引两种操作 |
| copy | 需要拷贝数据,效率低 |
不管用什么模式,online ddl开始之前都会有一个短时间的排他锁,结束之前也一样,所以说,操作之前需要确保没有大事务执行,否则会出现严重阻塞
2、两种算法添加索引步骤对比(5.5版本)
| - | copy | inplace |
|---|---|---|
| 1 | 新建带索引的临时表 | 创建索引数据字典(只能是二级索引,如果是主键指定inplace也会转为copy) |
| 2 | 锁原表,禁止DML,允许查询 | 加共享锁,禁止DML,允许查询 |
| 3 | 将原表数据拷贝到临时表 | 读取聚簇索引,构造新的索引项,排序并插入新索引 |
| 4 | 升级shared锁为exclusive,禁止读写,做rename(修改数据字典,很快) | 等待打开当前表的所有只读事务提交 |
| 5 | 完成创建索引操作 | 创建索引结束 |
3、语法:
alter table tb_name ...
lock = xxx,algorithm = xxx
注意：多个ddl操作建议放到一条语句种执行,效率比分开执行高tips:
以上分析是针对5.5及之前的情况,即那时候只有增加、删除索引不需要拷贝原表,但也不能操作DML
Ⅳ、现代online ddl的分类与实现细节
4.1 分类
online ddl包含copy和inplace两种
修改列类型和删除主键用copy
inplace又分为rebuild和no-rebuild两种
rebuild需要重建表,修改记录格式,添加、删除列、修改默认值都用rebuild
no-rebuild只需要修改元数据,添加、删除索引、修改列名则用no-rebuild
rebuild方式比no-rebuild方式实质多了一个ddl执行阶段
4.2 实现细节(三阶段)
先检测一些命名、长度等限制
| - | prepare | ddl | commit |
|---|---|---|---|
| 1 | server层创建临时frm | 降级exclusive-mdl锁,允许读写(copy不可写) | 升级exclusive-mdl锁,禁止读写 |
| 2 | 持有exclusive-mdl锁,禁止读写 | 扫描原表的聚簇索引每条记录 | 应用最后row_log种产生的日志 |
| 3 | 根据alter类型,确定执行方式(copy,inplace-rebuild,inplace-norebuild) | 遍历新表的聚簇索引和二级索引 | 更新innodb的数据字典 |
| 4 | 更新数据字典的内存对象 | 根据记录构造对应的索引项 | 提交事务(刷新事务的redo日志) |
| 5 | 分配row_log对象记录增量 | 将索引项插入sort_buffer块 | 修改统计信息 |
| 6 | innodb层生成临时ibd文件(rebuild情况下) | 将sort_buffer块插入新的索引 | rename临时idb、frm文件 |
| 7 | 数据字典上提交事务、释放锁 | 处理ddl执行过程种产生的增量(rebuild情况下) | 变更完成 |
4.3 注意三个参数
| 参数 | - |
|---|---|
| old_alter_table | 默认off即用inplace模式 |
| tmpdir | 创建索引时排序的内存不够则在此目录做 |
| innodb_online_alter_log_max_size | 存row_log |
tips:
②online ddl中inplace是优选项,ALGORITHM=COPY定会拷贝表,只读,但ALGORITHM=INPLACE也可能拷贝表,但可以并发DML(因为有row_log)
③5.6依然不支持online的ddl操作：修改列的数据类型,删除主键,变更表字符集
④inplace对dml的支持比较好,但消耗却比copy大
online ddl关键点小结
①数据完整性--->row_log
②online和数据一致性--->propare和commit时短暂mdl,几乎全程online
③server和innodb一致--->prepare时server生成frm,innodb生成临时ibd,ddl时原表拷贝到ibd,row_log应用到ibd,commit时innodb修改数据字典,提交,最后innodb和server重命名ibd和rfm
Ⅴ、pt-osc
5.1 为什么要用pt-osc
问题：
在线索引添加存在的一个问题——主从延时(MySQL逻辑复制,oracle物理复制不存在这个问题)
原因：
alter table是执行完之后才告诉从机要执行(事务),从库再顺序执行。
如果是copy的那种online ddl,执行到这个ddl,其他并行的dml语句则要等待这个ddl执行完毕后才能继续(看上文原理),如下图：
主从延迟的产生：
+------------------------+
| master | o_ddl_5min
+------------------------+
| |
|log| 同步的是二进制日志,要等事务执行完之后才提交过去,和物理日志不同
| |
+------------------------+
| slave | o_ddl_5min
+------------------------+因此,即使5.7现在对越来越多的ddl操作读写不阻塞了,真正在线上也很少用alter table这种方式去执行ddl操作
目前我们常用的一个工具是pt-osc
这个工具做在线ddl,主从延迟非常小,它不是直接操作的,是通过触发器的机制来慢慢做,还有专门控制延迟的参数
5.2 安装与操作演示
yum install -y perl-ExtUtils-CBuilder perl-ExtUtils-MakeMaker perl-Time-HiRes perl-DBI perl-DBD-MySQL
cd /usr/local/src
wget https://www.percona.com/downloads/percona-toolkit/3.0.4/binary/tarball/percona-toolkit-3.0.4_x86_64.tar.gz
tar zxvf percona-toolkit-3.0.4_x86_64.tar.gz
cd percona-toolkit-3.0.4
perl Makefile.PL
make
make install
pt-online-schema-change --alter "convert to character set utf8b4" D=test,t=a
显示操作步骤,真正执行要加 --excute
pt-online-schema-change --alter "alter table add index index_a (a)" D=test,t=a --excute
整个过程拆成很多小的步骤,一个一个传到从上去,所以延迟比较小,缺点是时间长tips:
percona toolkit中最有用的就是pt-online-schema-change,其他工具官方工具包utlities里面都有了,尽量用官方的,另外官方也在做osc了
5.3 原理浅析
方案：
| 步骤 | 操作 |
|---|---|
| step1 | sysbench导入测试数据到test库sbtest1中 |
| step2 | 开启general_log,并输出到mysql.general_log表 |
| step3 | osc给sbtest1表的c字段加一个索引(可以把execute换做--dry-run） |
| step4 | 分析glog |
step1：略
step2：
(root@localhost) [(none)]> truncate mysql.general_log;
Query OK, 0 rows affected (1.65 sec)
(root@localhost) [(none)]> set global general_log = 1;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
(root@localhost) [(none)]> set global log_output = 'table';
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
step 3：
pt-online-schema-change --alter "add index index_c (c)" --socket=/tmp/mysql.sock --user=root --password=123 D=test,t=sbtest1 --execute
No slaves found. See --recursion-method if host VM_221_162_centos 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 `test`.`sbtest1`...
Creating new table...
Created new table test._sbtest1_new OK.
Altering new table...
Altered `test`.`_sbtest1_new` OK.
2017-11-30T18:28:19 Creating triggers...
2017-11-30T18:28:19 Created triggers OK.
2017-11-30T18:28:19 Copying approximately 493200 rows...
2017-11-30T18:28:41 Copied rows OK.
2017-11-30T18:28:41 Analyzing new table...
2017-11-30T18:28:41 Swapping tables...
2017-11-30T18:28:41 Swapped original and new tables OK.
2017-11-30T18:28:41 Dropping old table...
2017-11-30T18:28:41 Dropped old table `test`.`_sbtest1_old` OK.
2017-11-30T18:28:41 Dropping triggers...
2017-11-30T18:28:41 Dropped triggers OK.
Successfully altered `test`.`sbtest1`.
上面已经可以看出个大概过程了
step 4：
这一步详细分5块分析如下：
(root@localhost) [(none)]> set global log_output = 'file';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
(root@localhost) [(none)]> set global general_log = 0;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
(root@localhost) [mysql]> select argument from mysql.general_log;
root@localhost on test using Socket
set autocommit=1
SHOW VARIABLES LIKE 'innodb\_lock_wait_timeout'
SET SESSION innodb_lock_wait_timeout=1
SHOW VARIABLES LIKE 'lock\_wait_timeout'
SET SESSION lock_wait_timeout=60
SHOW VARIABLES LIKE 'wait\_timeout'
SET SESSION wait_timeout=10000
SELECT @@SQL_MODE
SET @@SQL_QUOTE_SHOW_CREATE = 1/*!40101, @@SQL_MODE='NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO,ONLY_FULL_GROUP_BY,STRICT_TRANS_TABLES,NO_ZERO_IN_DATE,NO_ZERO_DATE,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_ENGINE_SUBSTITUTION'*/
SELECT @@server_id /*!50038 , @@hostname*/
说明：
1、设置session级的变量
SET SESSION innodb_lock_wait_timeout=1
SET SESSION lock_wait_timeout=60
SET SESSION wait_timeout=10000
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
SHOW VARIABLES LIKE 'version%'
SHOW ENGINES
SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_version'
SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_stats_persistent'
SELECT @@SERVER_ID
SHOW GRANTS FOR CURRENT_USER()
SHOW FULL PROCESSLIST
SHOW SLAVE HOSTS
SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Threads_running'
SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Threads_running'
SELECT CONCAT(@@hostname, @@port)
SHOW TABLES FROM `test` LIKE 'sbtest1'
SELECT VERSION()
SHOW TRIGGERS FROM `test` LIKE 'sbtest1'
/*!40101 SET @OLD_SQL_MODE := @@SQL_MODE, @@SQL_MODE := '', @OLD_QUOTE := @@SQL_QUOTE_SHOW_CREATE, @@SQL_QUOTE_SHOW_CREATE := 1 */
USE `test`
SHOW CREATE TABLE `test`.`sbtest1`
/*!40101 SET @@SQL_MODE := @OLD_SQL_MODE, @@SQL_QUOTE_SHOW_CREATE := @OLD_QUOTE */
EXPLAIN SELECT * FROM `test`.`sbtest1` WHERE 1=1
SELECT table_schema, table_name FROM information_schema.key_column_usage WHERE referenced_table_schema='test' AND referenced_table_name='sbtest1'
SHOW VARIABLES LIKE 'wsrep_on'
/*!40101 SET @OLD_SQL_MODE := @@SQL_MODE, @@SQL_MODE := '', @OLD_QUOTE := @@SQL_QUOTE_SHOW_CREATE, @@SQL_QUOTE_SHOW_CREATE := 1 */
说明：
1、查看变量,当前用户的权限,slave信息,版本信息等
2、检查sbtest1是否存在触发器
3、执行计划
4、检查sbtest1是否存在外键关联
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
USE `test`
SHOW CREATE TABLE `test`.`sbtest1`
/*!40101 SET @@SQL_MODE := @OLD_SQL_MODE, @@SQL_QUOTE_SHOW_CREATE := @OLD_QUOTE */
CREATE TABLE `test`.`_sbtest1_new` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`k` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
`c` char(120) NOT NULL DEFAULT '',
`pad` char(60) NOT NULL DEFAULT '',
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `k_1` (`k`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=500001 DEFAULT CHARSET=latin1
ALTER TABLE `test`.`_sbtest1_new` add index index_c (c)
/*!40101 SET @OLD_SQL_MODE := @@SQL_MODE, @@SQL_MODE := '', @OLD_QUOTE := @@SQL_QUOTE_SHOW_CREATE, @@SQL_QUOTE_SHOW_CREATE := 1 */
USE `test`
SHOW CREATE TABLE `test`.`_sbtest1_new`
/*!40101 SET @@SQL_MODE := @OLD_SQL_MODE, @@SQL_QUOTE_SHOW_CREATE := @OLD_QUOTE */
SELECT TRIGGER_SCHEMA, TRIGGER_NAME, DEFINER, ACTION_STATEMENT, SQL_MODE, CHARACTER_SET_CLIENT, COLLATION_CONNECTION, EVENT_MANIPULATION, ACTION_TIMING FROM INFORMATION_SCHEMA.TRIGGERS WHERE EVENT_MANIPULATION = 'DELETE' AND ACTION_TIMING = 'AFTER' AND TRIGGER_SCHEMA = 'test' AND EVENT_OBJECT_TABLE = 'sbtest1'
SELECT TRIGGER_SCHEMA, TRIGGER_NAME, DEFINER, ACTION_STATEMENT, SQL_MODE, CHARACTER_SET_CLIENT, COLLATION_CONNECTION, EVENT_MANIPULATION, ACTION_TIMING FROM INFORMATION_SCHEMA.TRIGGERS WHERE EVENT_MANIPULATION = 'UPDATE' AND ACTION_TIMING = 'AFTER' AND TRIGGER_SCHEMA = 'test' AND EVENT_OBJECT_TABLE = 'sbtest1'
SELECT TRIGGER_SCHEMA, TRIGGER_NAME, DEFINER, ACTION_STATEMENT, SQL_MODE, CHARACTER_SET_CLIENT, COLLATION_CONNECTION, EVENT_MANIPULATION, ACTION_TIMING FROM INFORMATION_SCHEMA.TRIGGERS WHERE EVENT_MANIPULATION = 'INSERT' AND ACTION_TIMING = 'AFTER' AND TRIGGER_SCHEMA = 'test' AND EVENT_OBJECT_TABLE = 'sbtest1'
SELECT TRIGGER_SCHEMA, TRIGGER_NAME, DEFINER, ACTION_STATEMENT, SQL_MODE, CHARACTER_SET_CLIENT, COLLATION_CONNECTION, EVENT_MANIPULATION, ACTION_TIMING FROM INFORMATION_SCHEMA.TRIGGERS WHERE EVENT_MANIPULATION = 'DELETE' AND ACTION_TIMING = 'BEFORE' AND TRIGGER_SCHEMA = 'test' AND EVENT_OBJECT_TABLE = 'sbtest1'
SELECT TRIGGER_SCHEMA, TRIGGER_NAME, DEFINER, ACTION_STATEMENT, SQL_MODE, CHARACTER_SET_CLIENT, COLLATION_CONNECTION, EVENT_MANIPULATION, ACTION_TIMING FROM INFORMATION_SCHEMA.TRIGGERS WHERE EVENT_MANIPULATION = 'UPDATE' AND ACTION_TIMING = 'BEFORE' AND TRIGGER_SCHEMA = 'test' AND EVENT_OBJECT_TABLE = 'sbtest1'
SELECT TRIGGER_SCHEMA, TRIGGER_NAME, DEFINER, ACTION_STATEMENT, SQL_MODE, CHARACTER_SET_CLIENT, COLLATION_CONNECTION, EVENT_MANIPULATION, ACTION_TIMING FROM INFORMATION_SCHEMA.TRIGGERS WHERE EVENT_MANIPULATION = 'INSERT' AND ACTION_TIMING = 'BEFORE' AND TRIGGER_SCHEMA = 'test' AND EVENT_OBJECT_TABLE = 'sbtest1'
CREATE TRIGGER `pt_osc_test_sbtest1_del` AFTER DELETE ON `test`.`sbtest1` FOR EACH ROW DELETE IGNORE FROM `test`.`_sbtest1_new` WHERE `test`.`_sbtest1_new`.`id` <=> OLD.`id`
CREATE TRIGGER `pt_osc_test_sbtest1_upd` AFTER UPDATE ON `test`.`sbtest1` FOR EACH ROW BEGIN DELETE IGNORE FROM `test`.`_sbtest1_new` WHERE !(OLD.`id` <=> NEW.`id`) AND `test`.`_sbtest1_new`.`id` <=> OLD.`id`;REPLACE INTO `test`.`_sbtest1_new` (`id`, `k`, `c`, `pad`) VALUES (NEW.`id`, NEW.`k`, NEW.`c`, NEW.`pad`);END
CREATE TRIGGER `pt_osc_test_sbtest1_ins` AFTER INSERT ON `test`.`sbtest1` FOR EACH ROW REPLACE INTO `test`.`_sbtest1_new` (`id`, `k`, `c`, `pad`) VALUES (NEW.`id`, NEW.`k`, NEW.`c`, NEW.`pad`)
说明：
1、根据原表的表结构结创建一张新表
2、对新表上的c字段加索引,这里依然用的是alter
3、检查原表上触发器情况,5.6开始同一张表上不能存在同一个动作的触发器