浅谈DDL技术解密

首先，用过数据库的小伙伴们(本文以 MySQL InnoDB 为例)都知道，MySQL 不止有增删改数据操作(DML)，还有改表结构的操作(DDL)，当新增加字段等修改表结构时，就需要进行 DDL 操作。可是，如果对一个存储了上百万甚至上千上万的数据表进行 DDL 操作，数据库是怎么做到的呢?会不会有一个很大的事务锁?会不会影响数据的插入和更新?今天就会聊聊这个问题，以及 PT-OSC、GH-OST 等技术，是如何高效的解决这个问题的。

Before MySQL 5.5

在 MySQL 5.5 版本及之前版本，DDL 操作主要有 copy table 和 inplace 两种方式。

1. Copy Table 方式

Copy Table 顾名思义，就是通过临时表拷贝的方式实现的。在 MySQL 5.5 版本及之前版本，修改表结构是表级锁，所以在整个 DDL 过程中表都是锁着不可写入的。这使得在修改时容易导致数据库 CPU、IO 等性能的消耗，以及主从同步的延迟。

上述过程，MySQL 自动完成转存数据，交换表名和删除旧表等操作，时间消耗最多的是在往临时表(Server 层)插入数据的过程，整个 DDL 过程中，表是不能执行 DML 的。

2. IN-Place 方式

在 MySQL 5.5 版本中，增加了 IN-Place 方式。所谓 IN-Place 方式，就是索引创建在原表上直接进行，不会 copy 整个表，只需要在原来的 idb 文件上，新建所需要的索引页，这比 Copy Table 节约极大的 IO 资源，且减少了 DDL 执行时长。

对比 Copy Table 和 IN-Place 两种方式，我们看下官网的内容(MySQL 5.5)：

(引自：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.5/en/alter-table.html)

以上是 MySQL 5.5 版本中的说明，而 MySQL 5.6 版本，则正式提出了 COPY 和 INPLACE 两种方式。

(引自：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.6/en/alter-table.html)

3. Fast Index Creation(FIC)

Innodb 存储引擎从 1.0.x 版本开始，对添加索引操作引入了新特性 Fast Index Creation(FIC 特性)。FIC 就是添加或删除二级索引的时候，可以不用复制原表，而是在创建或删除二级索引时会对原表加上一个 S 锁(共享锁)，允许其他会话进行读操作，但禁止写操作，根据当前表数据创建索引，新索引创建完成之后，解除 S 锁，允许写操作。

FIC 在创建索引时不需要拷贝整表数据，但只对二级索引有效，对主键索引无效，对于主键索引的创建和删除同样需要重建一个临时表。

对比 IN-Place 和 FIC，在网上查了一些资料，说“INPLACE 方式也称为 InnoDB fast index creation”，那两个应该不是一回事?我们看下官网的内容(MySQL 5.5)：

(引自：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.5/en/innodb-create-index-overview.html)

在 MySQL 5.5 的官方说明中，并没有明确说明 FIC 就是 INPLACE，并且此版本中的 FIC 只支持二级索引和辅助索引的增加和删除。而在 MySQL 5.6 官方说明中，则指出 Online DDL 特性基于 InnoDB FIC 构建。

(引自：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.6/en/innodb-online-ddl.html)

在 MySQL 8.0 的官方说明中，则指出了 FIC 是 Online DDL 的延伸和扩展。

(引自：https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/glossary.html)

所以，综上所述，“INPLACE 方式也称为 InnoDB fast index creation”这句话是对的，Online DDL 方式延伸了 Fast Index Creation，并逐渐扩展了 FIC 的范围。

Since MySQL 5.6

在 MySQL 5.6 版本，引入了 Online DDL，这个新特性解决了早期版本 MySQL 进行 DDL 操作时带来的锁表问题，Online DDL 执行的过程中依然保证可以读写，不影响数据库对外提供服务。

Online DDL

Alter table …. , ALGORITHM [=] {DEFAULT|INPLACE|COPY}, LOCK [=] { DEFAULT| NONE| SHARED| EXCLUSIVE } 

ALGORITHM 子句指定执行 DDL 采用的方式，LOCK 子句描述持有锁类型来控制 DML 的并发。其中，某些 DDL 语句不支持 Online DDL 的采用 COPY 方式，支持的就采用 INPLACE 方式，因为 Online DDL 是对早期 INPLACE 方式的增强，所以 INPLACE 方式根据是否涉及记录格式的修改又分为：Rebuilds Table 和 No-Rebuilds Table，我们看下官方给出的内容(MySQL 5.7)：

(引自：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-online-ddl-operations.html)

基于 Online 对比 COPY 和 INPLACE，COPY 方法从表中的数据导出来的存放位置叫作 tmp_table，这是一个临时表，是在 server 层创建的。INPLACE 方法从表中重建出来的数据是放在 tmp_file 里的，这个临时文件是 InnoDB 在内部创建出来的，整个 DDL 过程都在 InnoDB 内部完成。

（编辑：ASP站长网）