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)

-copyinplace

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

-prepareddlcommit

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

4、针对新表创建三个触发器,DELETE,UPDATE和INSERT(重点看下三个触发器内容)

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

EXPLAIN SELECT * FROM `test`.