MySQL5.7在线DDL相关知识简单介绍

本文主要给大家介绍MySQL5.7在线DDL相关知识，文章内容都是笔者用心摘选和编辑的，具有一定的针对性，对大家的参考意义还是比较大的，下面跟笔者一起了解下MySQL5.7在线DDL相关知识吧。

1、MySQL各版本，对于DDL的处理方式是不同的，主要有三种：

①：Copy Table方式： 这是InnoDB最早支持的方式。顾名思义，通过临时表拷贝的方式实现的。新建一个带有新结构的临时表，将原表数据全部拷贝到临                    时表，然后Rename，完成创建操作。这个方式过程中，原表是可读的，不可写。但是会消耗一倍的存储空间。

②：Inplace方式：这是原生MySQL 5.5，以及innodb_plugin中提供的方式。所谓Inplace，也就是在原表上直接进行，不会拷贝临时表。相对于Copy                        Table方式，这比较高效率。原表同样可读的，但是不可写。

③：Online方式：这是MySQL 5.6以上版本中提供的方式，也是今天我们重点说明的方式。无论是Copy Table方式，还是Inplace方式，原表只能允许读取，           不可写。对应用有较大的限制，因此MySQL最新版本中，InnoDB支持了所谓的Online方式DDL。与以上两种方式相比，online方式支持DDL时不仅可           以读，还可以写，对于dba来说，这是一个非常棒的改进。

2、MySQL5.7中online ddl：（algorithm=inplace）

ALGORITHM=INPLACE，可以避免重建表带来的IO和CPU消耗，保证ddl期间依然有良好的性能和并发。 -----****

ALGORITHM=COPY，需要拷贝原始表，所以不允许并发DML写操作，可读。这种copy方式的效率还是不如 inplace ，因为前者需要记录undo和redo log，而且因为临时占用buffer pool引起短时间内性能受影响。

①：In-Place为Yes是优选项，说明该操作支持INPLACE

②：Copies Table为No是优选项，因为为Yes需要重建表。大部分情况与In-Place是相反的

③：Allows Concurrent DML?为Yes是优选项，说明ddl期间表依然可读写，可以指定 LOCK=NONE（如果操作允许的话mysql自动就是NONE）

④：Allows Concurrent Query?默认所有DDL操作期间都允许查询请求，放在这只是便于参考

二、在线DDL的限制                                               

1）在alter table时，如果涉及到table copy操作，要确保datadir目录有足够的磁盘空间，能够放的下整张表，因为拷贝表的的操作是直接在数据目录下进行的。                                                                 

2）添加索引无需table copy，但要确保tmpdir目录足够存下索引一列的数据（如果是组合索引，当前临时排序文件一合并到原表上就会删除）            3）在主从环境下，主库执行alter命令在完成之前是不会进入binlog记录事件，如果允许dml操作则不影响记录时间，所以期间不会导致延迟。然而，由于从库是单个SQL Thread按顺序应用relay log，轮到ALTER语句时直到执行完才能下一条，所以从库会在master ddl完成后开始产生延迟。（pt-osc可以控制延迟时间，所以这种场景下它更合适）     

4）During each online DDL ALTER TABLE statement, regardless of the LOCK clause, there are brief periods at the beginning and end requiring an exclusive lock on the table (the same kind of lock specified by the LOCK=EXCLUSIVE clause). Thus, an online DDL operation might wait before starting if there is a long-running transaction performing inserts, updates, deletes, or SELECT … FOR UPDATE on that table; and an online DDL operation might wait before finishing if a similar long-running transaction was started while the ALTER TABLE was in progress.                               

5）在执行一个允许并发DML在线 ALTER TABLE时，结束之前这个线程会应用 online log 记录的增量修改，而这些修改是其它thread里产生的，所以有可能会遇到重复键值错误(ERROR 1062 (23000): Duplicate entry)。                                                                               

6）涉及到table copy时，目前还没有机制限制暂停ddl，或者限制IO阀值                                                                         7）在MySQL 5.7.6开始能够通过 performance_schema 观察alter table的进度                            

一般来说，建议把多个alter语句合并在一起进行，避免多次table rebuild带来的消耗。但是也要注意分组，比如需要copy table和只需inplace就能完成的，应该分两个alter语句。                            

8）如果DDL执行时间很长，期间又产生了大量的dml操作，以至于超过了innodb_online_alter_log_max_size变量所指定的大小，会引起DB_ONLINE_LOG_TOO_BIG 错误。默认为 128M，特别对于需要拷贝大表的alter操作，考虑临时加大该值，以此获得更大的日志缓存空间                                        

9）执行完 ALTER TABLE 之后，最好 ANALYZE TABLE tb1 去更新索引统计信息                                                                                                                      

三、Online DDL的实现过程                                                                                                 

  online ddl主要包括3个阶段，prepare阶段，ddl执行阶段，commit阶段，rebuild方式比no-rebuild方式实质多了一个ddl执行阶段，prepare阶段和commit阶段类似。下面将主要介绍ddl执行过程中三个阶段的流程。

3.1、Prepare阶段:                                                    

①：创建新的临时frm文件(与InnoDB无关)                                     ②：持有EXCLUSIVE-MDL锁，禁止读写                                       ③：根据alter类型，确定执行方式(copy,online-rebuild,online-norebuild)

    假如是Add Index，则选择online-norebuild即INPLACE方式             

④：更新数据字典的内存对象                                           

⑤：分配row_log对象记录增量(仅rebuild类型需要)                               ⑥：生成新的临时ibd文件(仅rebuild类型需要)                                                                                          

3.2、ddl执行阶段:                                                    

①：降级EXCLUSIVE-MDL锁，允许读写                                    

②：扫描old_table的聚集索引每一条记录rec                                   ③：遍历新表的聚集索引和二级索引，逐一处理                           

④：根据rec构造对应的索引项                                          

⑤：将构造索引项插入sort_buffer块排序                                     ⑥：将sort_buffer块更新到新的索引上                                     ⑦：记录ddl执行过程中产生的增量(仅rebuild类型需要)                           ⑧：重放row_log中的操作到新索引上(no-rebuild数据是在原表上更新的)                 ⑨：重放row_log间产生dml操作append到row_log最后一个Block                           

3.3、commit阶段:                                                        

①：当前Block为row_log最后一个时，禁止读写，升级到EXCLUSIVE-MDL锁                 ②：重做row_log中最后一部分增量                                         ③：更新innodb的数据字典表                                           ④：提交事务(刷事务的redo日志)                                         ⑤：修改统计信息                                                   ⑥：rename临时idb文件，frm文件                                         ⑦：变更完成 

---mysql5.7官方文档说明：

15.13.1 Online DDL Overview
The online DDL feature enhances many DDL operations that formerly required a table copy or blocked
DML operations on the table, or both. Table 15.10, “Online Status for DDL Operations” shows how the
online DDL feature applies to each DDL statement.
With the exception of ALTER TABLE partitioning clauses, online DDL operations for partitioned
InnoDB tables follow the same rules that apply to regular InnoDB tables. For more information, see
Section 15.13.7, “Online DDL for Partitioned Tables”.
Some factors affect the performance, space usage, and semantics of online DDL operations. For more
information, see Section 15.13.8, “Online DDL Limitations”.
The “In-Place?” column shows which operations permit the ALGORITHM=INPLACE clause.
The “Rebuilds Table?” column shows which operations rebuild the table. For operations that use
the INPLACE algorithm, the table is rebuilt in place. For operations that do not support the INPLACE
algorithm, the table copy method is used to rebuild the table.
The “Permits Concurrent DML?” column shows which operations are performed fully online. You can
specify LOCK=NONE to assert that concurrent DML is permitted during the DDL operation. MySQL
automatically permits concurrent DML when possible.
Concurrent queries are permitted during all online DDL operations. You can specify LOCK=SHARED
to assert that concurrent queries are permitted during a DDL operation. MySQL automatically permits
concurrent queries when possible.
The “Notes” column provides additional information and explains exceptions and dependencies related
to the “Yes/No” values of other columns. An asterisk indicates an exception or dependency

实验总结如下：

1、实验环境是MySQL5.7.18

[mysql@localhost ~]$ mysql -u root -p
Enter password: 
Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 9
Server version: 5.7.18-log MySQL Community Server (GPL)
Copyright (c) 2000, 2014, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

2、创建测试表test_emp，并插入数据

MySQL [(none)]> create database test;
Query OK, 1 row affected (0.07 sec)
MySQL [(none)]> use test
Database changed
MySQL [test]> create table test_emp( id int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT, c1 int(10) NOT NULL DEFAULT '0',
    ->  c2 int(10) unsigned DEFAULT NULL, c5 int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT '0', c3 timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
    -> c4 varchar(200) NOT NULL DEFAULT '', PRIMARY KEY(id), KEY idx_c1(c1), KEY idx_c2(c2) )ENGINE=InnoDB ;
Query OK, 0 rows affected (0.11 sec)   ----创建测试表：test_emp
MySQL [test]> delimiter //
MySQL [test]> create procedure insert_test_emp(in row_num int )
    -> begin
    ->  declare i int  default 0;
    ->  while i < row_num do
    -> insert into test_emp(c1, c2, c5,c3, c4) values( floor(rand()*row_num),floor(rand()*row_num),floor(rand()*row_num),now(),repeat('su', floor(rand()*20)));
    -> set i = i+1;
    ->  END while;
    -> end
    -> //
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
MySQL [test]> 
MySQL [test]> call insert_test_emp(100000);   ----向测试表test_emp插入数据
Query OK, 1 row affected (8 min 24.34 sec)
MySQL [test]> desc test_emp;
+-------+------------------+------+-----+-------------------+-----------------------------+
| Field | Type             | Null | Key | Default           | Extra                       |
+-------+------------------+------+-----+-------------------+-----------------------------+
| id    | int(10) unsigned | NO   | PRI | NULL              | auto_increment              |
| c1    | int(10)          | NO   | MUL | 0                 |                             |
| c2    | int(10) unsigned | YES  | MUL | NULL              |                             |
| c5    | int(10) unsigned | NO   |     | 0                 |                             |
| c3    | timestamp        | NO   |     | CURRENT_TIMESTAMP | on update CURRENT_TIMESTAMP |
| c4    | varchar(200)     | NO   |     |                   |                             |
+-------+------------------+------+-----+-------------------+-----------------------------+
6 rows in set (0.00 sec)
MySQL [test]>

3、在线修改字段：

MySQL [test]> alter table test_emp add c6 varchar(60) not null default '';
Query OK, 0 rows affected (2.04 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
MySQL [test]> select count(*) from test_emp;
+----------+
| count(*) |
+----------+
|   100000 |
+----------+
1 row in set (0.02 sec)
MySQL [test]> ---使用ALGORITHM=INPLACE选项在线修改
MySQL [test]> alter table test_emp ALGORITHM=INPLACE,modify c6 varchar(80) not null default '';
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
MySQL [test]>

----可以看到 执行时间为0.09秒，执行速度很快

不过，ALGORITHM用法只对varcahr类型有效哦，比如我们对c1列int型进行变更：

MySQL [test]> alter table test_emp ALGORITHM=INPLACE,modify c1 int(11) unsigned not null;

ERROR 1846 (0A000): ALGORITHM=INPLACE is not supported. Reason: Cannot change column type INPLACE. Try ALGORITHM=COPY.

MySQL [test]> 

---注意：

①：只变更int的位数，是可以的，不过这没什么意义，因为无论你int多少，最多都只能存10位，这也就是为什么我们生产库开发规范要定义所有的int都用int(10)。

②：如果字段属性大于并等于varchar(256)（这里的256是指字节（UTF8占用3字节）或者把varchar(80)减少到varchar(70)或者更少)，则仍需要拷贝数据且锁全表。

mysql> alter table test_emp ALGORITHM=INPLACE,modify c6 varchar(84) not null default '';
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
 
mysql> alter table test_emp ALGORITHM=INPLACE,modify c6 varchar(85) not null default '';
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
 
mysql> alter table test_emp ALGORITHM=INPLACE,modify c6 varchar(86) not null default '';
ERROR 1846 (0A000): ALGORITHM=INPLACE is not supported. Reason: Cannot change column type INPLACE. Try ALGORITHM=COPY.
 
mysql> alter table test_emp ALGORITHM=INPLACE,modify c6 varchar(40) not null default '';
ERROR 1846 (0A000): ALGORITHM=INPLACE is not supported. Reason: Cannot change column type INPLACE. Try ALGORITHM=COPY.
 
mysql> alter table test_emp ALGORITHM=INPLACE,modify c6 varchar(70) not null default '';
ERROR 1846 (0A000): ALGORITHM=INPLACE is not supported. Reason: Cannot change column type INPLACE. Try ALGORITHM=COPY.

注意：添加字段alter table时，对该表的增删改查均不会锁表。而在这之前，当该表被访问时，需要等其执行完毕后才可以执行alter table。

总结：

  在varchar变更字段长度方面，5.7的新特性ALGORITHM参数可以快速调整varchar类型的字段长度。5.7同5.6一样，增加，删除字段或索引不锁全表，删除主键锁全表。因此，在上线时，一定要执行show processlist命令并观察，此刻是否有某个慢SQL对该表进行操作，以免alter table表时出现锁表现象。

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1、在线添加索引：

alter table test_emp add index idx_id (c1),ALGORITHM=INPLACE;

2、在线添加字段：

alter table test_emp add name varchar(100) not null default '',ALGORITHM=INPLACE;

3、在线修改字段属性：

alter table test_emp ALGORITHM=INPLACE,modify c6 varchar(85) not null default '';

语法：

1.PRIMARY  KEY（主键索引）

mysql>ALTER  TABLE  `table_name`  ADD  PRIMARY  KEY (  `column`  ) ,ALGORITHM=INPLACE;

2.UNIQUE(唯一索引)

 mysql>ALTER  TABLE  `table_name`  ADD  UNIQUE (`column` ) ,ALGORITHM=INPLACE;

3.INDEX(普通索引)

mysql>ALTER  TABLE  `table_name`  ADD  INDEX index_name (  `column`  ),ALGORITHM=INPLACE;

4.FULLTEXT(全文索引)

mysql>ALTER  TABLE  `table_name`  ADD  FULLTEXT ( `column` ),ALGORITHM=INPLACE;

5.多列索引

mysql>ALTER  TABLE  `table_name`  ADD  INDEX index_name (  `column1`,  `column2`,  `column3`  ),ALGORITHM=INPLACE;

注意：

在MySQL5.6中在线DDL会锁全表：增加、删除字段或索引不会锁全表，删除主键会锁全表。

看完以上关于MySQL5.7在线DDL相关知识，很多读者朋友肯定多少有一定的了解，如需获取更多的行业知识信息 ，可以持续关注我们的行业资讯栏目的。