任何DDL操作，執(zhí)行者都需要預先測試或者清晰了解這個操作會給數(shù)據(jù)庫帶來的影響是否是在業(yè)務期間數(shù)據(jù)庫的可承受范圍內(nèi)，尤其是對大表的DDL操作中，需要密切留意服務器的IO，內(nèi)存及CPU使用情況（每個DBA總有那么一段被大表的DDL語句坑到的血淚史）。
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1 早期DDL實現(xiàn)原理（5.6.7之前 ）
Innodb早期支持通過copy table跟inplace的方式來執(zhí)行DDL語句，其原理如下：
copy table方式
新建跟原表格一致的臨時表，并在該臨時表上執(zhí)行DDL語句
鎖原表，不允許DML，允許查詢
逐行數(shù)據(jù)從原表拷貝到臨時表中（這個過程是沒有排序的）
拷貝結(jié)束后，原表禁止讀操作，也就是原表此時不提供讀寫服務
進行rename操作，完成DDL過程
inplace方式（fast index creation，僅針對索引的創(chuàng)建跟刪除）
新建frm臨時文件
鎖原表，不允許DML，允許查詢
按照聚集索引的順序，查詢數(shù)據(jù)，找到需要的索引列數(shù)據(jù)，排序后插入到新的索引頁中
原表禁止讀操作，也就是原表此時不提供讀寫服務
進行rename操作，替換frm文件，完成DDL過程
inplace在copy table的基礎上做了一個較大的改進，則是不需要copy整個表格，只需要在原來的ibd文件上，新建所需要的索引頁，這個過程比copy table節(jié)約極大的IO資源占用 且 DDL SQL執(zhí)行速度大大提高，減少了該表格不提供寫服務的時長。但是inplace僅支持索引的創(chuàng)建于刪除，不支持其他的DDL操作，其他的DDL操作，仍然是copy table方式執(zhí)行。
對于一個線上業(yè)務數(shù)據(jù)庫，無論是copy table方式還是inplace方式，這里仍然有一個明顯的弊端：操作期間涉及表格不提供寫服務！無法對涉及到表格至下INSERT,UPDATE,DELETE操作，僅支持SELECT。
2 Online DDL實現(xiàn)原理
當表格發(fā)生DDL操作，可能會出現(xiàn)該表格數(shù)分鐘甚至數(shù)小時不可訪問，性能及響應異常，為了有效改善這個情況，MySQL 在5.6.7版本推出了Online DDL。（本文參考官網(wǎng)5.7版本的文檔整理及測試）。
在online DDL中，也包含了copy跟inplace兩種方式，對于不支持Online DDL的DDL SQL，則采用COPY方式；對于支持Online DDL的DDL SQL，則采用Inplace方式，這里的Inplace又區(qū)分為2類：是否需要rebuild表格，判斷標準為：是否修改行記錄格式。如果修改了行記錄格式，則需要rebuild表格，比如修改列類型、增減列等；如果沒有修改行記錄格式，僅修改表的元數(shù)據(jù)，則不需要rebuild表格，僅修改元數(shù)據(jù) metadata，比如刪除索引、設置默認值及重命名列名等。詳細可見下圖，具體語法情況見`第4部分`。
那么，新增的Online DDL內(nèi)部是怎樣一個實現(xiàn)原理呢？（此處參考：http://blog.itpub.net/22664653/viewspace-2056953/）
有3個階段：prepare、execute、commit。
PREPARE
創(chuàng)建新的臨時frm文件
持有EXCLUSIVE_MDL鎖，禁止讀寫
根據(jù)alter類型，確定執(zhí)行方式（copy，rebuild，no-rebuild）
更新數(shù)據(jù)字典的內(nèi)存對象
若是需要rebuild，分配row_log對象記錄的增量
若是需要rebuild， 生成新的臨時ibd文件
EXECUTE
降低EXCLUSIVE-MDL鎖，允許讀寫（copy 不允許寫）
記錄ddl執(zhí)行過程中產(chǎn)生的增量row-log（僅rebuild類型需要）
掃描old_table的聚集索引每一條記錄record
遍歷新表的聚集索引和二級索引，逐一處理
根據(jù)record構(gòu)造對應的索引項
將構(gòu)造索引項插入sort_buffer塊
將sort_buffer塊插入新的索引
把row-log中的操作應用到新臨時表中，應用到最后一個Block
這部分無操作
如果是僅修改元數(shù)據(jù)：
其他，則是：
COMMIT
升級到EXECLUSIVE-MDL鎖，禁止讀寫
重做最后一部分的row_log增量
更新innodb的數(shù)據(jù)字典表
提交事務，寫redo日志
修改統(tǒng)計信息
rename 臨時的ibd文件、frm文件
DDL完成
這里注意下row-log，它是記錄 DDL在執(zhí)行過程中表格發(fā)生數(shù)據(jù)變更的操作，這樣就可以保證執(zhí)行DDL表格的并發(fā)性，在EXCUTE階段可以正常提供寫服務，不發(fā)生堵塞，最后把row-log應用到新的表格上即可。
在5.7.17版本上測試的時候，發(fā)現(xiàn)，支持inplace且需要rebuild的DDL，在DDL期間，如果數(shù)據(jù)發(fā)生修改，都是直接刷新到原來的ibd文件上，在測試環(huán)境中，給大表testddl刪除一個字段，這個過程中INSERT 100w行記錄，可以看到原有ibd文件增長了1G左右。
這里有個疑問，未確定：row-log應該不是記錄行記錄的修改格式，因為這樣效率過慢，初步推測應該是僅記錄主鍵，然后根據(jù)主鍵查找應用到新表上。
Online DDL可以有效改善DDL期間對數(shù)據(jù)庫的影響：
Online DDL期間，查詢和DML操作在多數(shù)情況下可以正常執(zhí)行，對表格的鎖時間也會大大減少，盡可能的保證數(shù)據(jù)庫的可擴展性；
允許 in-place 操作的 DDL，避免重建表格占用過多磁盤IO及CPU資源，減少對數(shù)據(jù)庫的整體負荷，使得在DDL期間，能夠維持數(shù)據(jù)庫的高性能及高吞吐量；
允許 in-place 操作的 DDL，比需要COPY到臨時文件的操作要更少占用buffer pool，避免以往DDL過程中性能的臨時下降，因為以前需要拷貝數(shù)據(jù)到臨時表，這個過程會占用到buffer pool ，導致內(nèi)存中的部分頻繁訪問的數(shù)據(jù)會被清理出去。
3 Online DDL涉及參數(shù)及選項
3.1 innodb_online_alter_log_max_size
online ddl過程中發(fā)生DML時，會把數(shù)據(jù)修改情況記錄到row-log中，而row-log的大小，則由 innodb_online_alter_log_max_size設定，默認為128M，當表格較大且操作頻繁時，做DDL過程，可調(diào)大該參數(shù)，避免出現(xiàn)1799錯誤：
3.2 Online DDL語法
Alter table …. , ALGORITHM [=] {DEFAULT|INPLACE|COPY}, LOCK [=] { DEFAULT| NONE| SHARED| EXCLUSIVE }
3.3 lock 選項
該選項用于調(diào)整DDL加鎖的方式，一共有4個選項。
LOCK=EXCLUSIVE對整個表格添加獨占鎖（x鎖），不允許查詢跟修改操作
LOCK=SHARED對整個表格添加（s鎖），允許查詢操作，但是不支持數(shù)據(jù)變更操作
LOCK=NONE不添加鎖，既允許查詢操作，也支持數(shù)據(jù)庫變更操作，該模式下并發(fā)最好
LOCK=DEFAULT沒有指定LOCK的時候，則是默認為這個選項
根據(jù)DDL的操作類型，最小程度的加鎖，盡可能支持查詢及0DML操作
首先判斷當前操作是否可以使用NONE模式，如果不能，判斷是否可以使用SHARED模式，如果不能，判斷是否可以使用
EXCLUSIVE模式
3.4 ALGORITHM選項
DDL對數(shù)據(jù)庫性能的影響，很大程度受操作方式影響，比如是否是允許in-place，是否請求COPY操作，是否重建整個表格。比如某個表格，修改或者添加默認值，并不會影響到表格內(nèi)部的數(shù)據(jù)，所以1s內(nèi)就可以完成；添加1個索引，需要幾十秒，應為需要新增索引數(shù)據(jù)頁跟修改frm文件，但是不用rebuild表格數(shù)據(jù)；而修改列的數(shù)據(jù)類型是，可能需要幾分鐘甚至更多時間，因為其需要重新Rebuild整個表格，執(zhí)行期間對CPU，IO及buffer pool大量申請資源。
由DDL引起的INPLACE,COPY,REBUILD，可以通過指定ALGORITHM來選擇（注意并非所有DDL都支持in-place，詳見第4部分）
ALGORITHM=INPLACEALGORITHM=COPY
這兩個選項中，INPLACE要比COPY性能好，因為INPLACE既不會記錄UNDO LOG，也不寫REDO LOG，同時執(zhí)行期間提供DML操作。
4 Online DDL支持語法情況
Online DDL對不同的DDL語句具有不同的執(zhí)行規(guī)則，下面的表格將詳細描述各個語法對Online DDL的支持情況。
列說明：
In-Place?
說明： 是否支持
ALGORITHM=INPLACERebuilds Table?
說明：是否會重建表格
重建表格分為兩種方式：INPLACE跟COPY （原地修改或者復制到臨時文件修改）
如果支持
ALGORITHM=INPLACE，那么則是原地修改 INPLACE（淡黃色標記）如果不支持
ALGORITHM=INPLACE，那么則是COPY，拷貝到臨時文件修改，并且不支持UPDATE DELETE INSERT操作（深褐色標記）Permits Concurrent DM
說明： 是否支持在DDL期間并發(fā)對該表格操作DML SQL
新增空間索引及全文索引時，不支持DML操作
當允許時，可以通過LOCK選項來控制是否要提供查詢或者修改操作
LOCK=NONE，支持查詢跟UPDATE INSERT DELETE操作
LOCK=SHARED，僅支持查詢
Only Modifies Metadata?
是否只修改元數(shù)據(jù)
5 測試記錄
5.1 4個典型DDL操作分析
針對是否支持INPLACE、是否需要REBUILD及是否僅修改metadata來分類，選取每類一個DDL SQL來測試，見下圖：
考慮到varchar變化長度的問題，這里加測多這一項。
5.1.1 DDL測試內(nèi)容
測試DB環(huán)境：表格名 tbddl，表格大?。?G ，500W行記錄
測試流程：開啟事務查詢，不提交 => 執(zhí)行DDL => 提交查詢事務 => 執(zhí)行DML =>開啟事務，執(zhí)行DML不提交 =>提交DML
測試DDL SQL
ALTER TABLE tbddl MODIFY COLUMN ItemId VARCHAR(20);
ALTER TABLE tbddl ADD xinysu int;
CREATE INDEX IX_PROID ON tbddl (providerid);
ALTER TABLE tbddl ALTER COLUMN xinysu SET DEFAULT 123456;
ALTER TABLE tbddl ALTER COLUMN ItemId VARCHAR(50); #UTF8字符集,3個字節(jié)一個字符，50個字符則是150個字節(jié)，小于256bytes
ALTER TABLE tbddl ALTER COLUMN ItemId VARCHAR(100); #UTF8字符集,3個字節(jié)一個字符，100個字符則是300個字節(jié)，大于256bytes
測試關(guān)注點
啟動與關(guān)閉 old_alter_table
prepare，commit階段的鎖是怎么樣的
excute階段的鎖是怎么樣的
執(zhí)行期間服務器的性能情況（zabbix監(jiān)控）
執(zhí)行期間數(shù)據(jù)庫的并發(fā)情況（sysbench壓測）
5.1.2 DDL測試結(jié)論
測試過程中的截圖，不在此描述，直接粘貼測試結(jié)果，感興趣的筒子們，可以自行測試。
VARCHAR按字符存儲，每個字符按照字符集來計算字節(jié)，UTF8是3個字節(jié)一個字符，當VARCHAR的字節(jié)數(shù)<256byte時，只需要1個byte來存儲實際長度，當VARCHAR字節(jié)數(shù)>=256時，則需要2個byte來存儲實際長度。舉例，UTF8字符集下的VARCHAR(10)，假設存儲 N （0<=N<=10），則其占用的字節(jié)數(shù)為：N*3+1；UTF8字符集下的VARCHAR(100)，假設存儲 N （0<=N<=100），則其占用的字節(jié)數(shù)為：N*3+2。
理解了這一點后，就可以理解 增長或縮短列的長度這列DDL的處理方式，假設列 VARCHAR(M)需要增大或縮小到VARCHAR(N)，字符集是UTF8：
當 3M<256，3N<256，存儲長度的字節(jié)不需要變化，都為1，則不需要變動行記錄，僅需要修改元數(shù)據(jù)；
當 3M>256，3N>256，存儲長度的字節(jié)不需要變化，都為2， 則不需要變動行記錄，僅需要修改元數(shù)據(jù)；
當 3M<256，3N>256，存儲長度的字節(jié)需要變化，由1變2， 則需要變動行記錄，Online DDL使用COPY TABLE方式；
當 3M>256，3N>256，存儲長度的字節(jié)需要變化，由2變1，則需要變動行記錄，Online DDL使用COPY TABLE方式
5.2 同表格多個DDL處理
在Online DDL之前，都會習慣性的把同個表格的所有DDL語句合并為一個SQL語句，避免重復Rebuild、多次加鎖導致不提供DML時長增加等弊端。
但是，引入Online DDL后，需要有2點改觀：
除了個別不支持inplace的DDL語句，其他DDL語句在執(zhí)行期間是不會加X鎖的，也就是表格仍然提供DML操作
鎖的粒度，同個DDL語句中，按照最高級別的鎖處理
維護的方便性
這里建議按照3類來處理（測試后的個人建議，僅供參考），見下圖。
為啥copy table單獨出來呢？
因為這一類操作過程中是不允許DML操作的，建議把這一類的合成單獨一條DDL SQL執(zhí)行，不與IPLACE的DDL SQL合并；
為啥iplace的要分為2類呢？
方便維護
僅元數(shù)據(jù)修改的DDL較快執(zhí)行結(jié)束，為了方便管理維護，不至于所有SQL貼一堆，僅元數(shù)據(jù)修改的DDL語句歸一類
需要REBUILD的歸一類，避免重復rebuild，浪費磁盤IO跟CPU資源。
舉個例子，現(xiàn)在上線項目，需要對表格tbddl，1個字段由INT修改為VARCHAR，新增3個字段，2個索引，2個默認值，2個列增長長度，單獨的SQL 為：
alter table tbddl alter column ItemId varchar(20);
ALTER TABLE tbddl ADD su int;
ALTER TABLE tbddl ADD xin varchar(40);
ALTER TABLE tbddl ADD yu int;
CREATE INDEX IX_SU ON tbddl(SU);
CREATE INDEX IX_yu ON tbddl(yu);
ALTER TABLE tbddl ALTER COLUMN CreatedById SET DEFAULT 123456;
ALTER TABLE tbddl ALTER COLUMN ItemID SET DEFAULT 654321;
ALTER TABLE tbddl ALTER COLUMN CreatedByName VARCHAR(70);
ALTER TABLE tbddl ALTER COLUMN ModifiedByName VARCHAR(100);
測試建議以下執(zhí)行方式：
alter table tbddl alter column ItemId varchar(20);
ALTER TABLE tbddl ADD su int ,ADD xin varchar(40) ,ADD yu int,ALTER COLUMN ModifiedByName VARCHAR(100),add index ix_su(SU), add index ix_yu(yu);
ALTER TABLE tbddl ALTER COLUMN CreatedById SET DEFAULT 123456,ALTER COLUMN ItemID SET DEFAULT 654321,ALTER COLUMN CreatedByName VARCHAR(70);
5.3 DDL執(zhí)行期間數(shù)據(jù)庫性能異常處理
執(zhí)行DDL期間，需要密切留意數(shù)據(jù)庫服務器的CPU及IO情況，查看數(shù)據(jù)庫的連接池、慢查詢情況，如果期間發(fā)生了異常，應該如何處理呢？
假設現(xiàn)在給大表tbddl新增一列，新增的過程中，發(fā)現(xiàn)影響到線上業(yè)務，需要緊急停止，可以通過以下步驟操作：
show processlist;
kill 進程id;
具體見截圖。
5.4 DDL執(zhí)行期間數(shù)據(jù)庫宕機
DDL期間，如果發(fā)生宕機情況，會對數(shù)據(jù)庫的恢復啟動造成什么影響呢？臨時文件還存在嗎？ 恢復過程中會自動執(zhí)行未完成的DDL操作嗎？如果會，是怎么處理？如果不會，再次手動創(chuàng)建會有影響嗎？
在5.7.17版本上，測試了4類DDL SQL，當DDL執(zhí)行過程中，數(shù)據(jù)庫發(fā)生宕機，該DDL不會影響到數(shù)據(jù)庫的恢復啟動，同時，這個未完成的DDL語句不回自動執(zhí)行，由于宕機過程中來不及清理臨時文件，所以數(shù)據(jù)庫恢復后，臨時文件依舊存在。DDL沒有commit，也就以為這數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)字典和表格的元數(shù)據(jù)沒有發(fā)生修改，再次手動執(zhí)行DDL語句，并不會報沖突。（這點跟部分博文的分析有些出入，本次測試版本是5.7.17版本）
測試過程，這里不做過多描述，直接貼上結(jié)論，感興趣的筒子們可以自行測試，歡迎討論。
5.5 DDL對主從的影響
DDL期間，假設該SQL執(zhí)行的時間需要10h，除去waitting metadata lock的時間，rebuild或者inplace的時間需要5小時，那么在從庫是單線程SQL THREAD應用relay log的情況，需要考慮從庫滯后的影響。
DDL在主庫執(zhí)行情況，由于DDL語句沒有提交，所以不會同步到從庫上，從庫可以正常同步其他數(shù)據(jù)修改操作，這個環(huán)節(jié)沒有問題，但是當DDL在主庫提交后，該binlog日志通過IO_THREAD傳送到從庫的RELAY LOG上，從庫的SQL_Thread是單線程工作，應用RELAY log的時候，至少需要5個小時，也就是這5個小時都用來執(zhí)行RELAY LOG，無法同步主庫幾個小時內(nèi)產(chǎn)生的BIN LOG，那么，從庫就會發(fā)生嚴重的滯后情況，這個問題是否在可接受范圍內(nèi)，需要納入到DDL執(zhí)行造成的影響范圍內(nèi)。
如果不能接受從庫這么大的滯后，有什么法子可以處理呢？
可以通過這個思路來，從庫啟動并行復制。啟動并行復制，需要注意這幾個問題：
使用注意
在從庫嚴重落后主庫的情況下，可以開啟該參數(shù)實現(xiàn)多線程并行執(zhí)行
在業(yè)務量低的數(shù)據(jù)庫，不建議開啟，從庫同步性能反而會比拖累
配置注意
database，不同庫的事務，觸發(fā)從庫并行回放
logical_clock，組提交事務，按照組提交設置，從庫并行回放，如果是為了改善DDL的滯后情況，應使用這個配置。
注意 master_info_repository relay_log_info_repository 設置為 table，默認是寫入mater_info.log 及 relay_info.log ，刷下這兩個文件的頻率帶來的性能影響比較大，據(jù) 姜承驍姜老師 壓測，性能相差 20-50%間
slave_parallel_workers 建議設置為從庫 核心 數(shù)
slave_parallel_type
6 Online DDL注意事項
磁盤空間
rebuild過程中，產(chǎn)生的DML涉及到行記錄變更日志，是否足夠存儲
因為會拷貝ibd文件，所以要確?？臻g足夠
rebuild 的時候，datadir空間是否足夠
rebuild 的時候，innodb_online_alter_log_max_size是否足夠
inplace的時候，考慮tmpdir空間是否足夠
ddl對從庫延遲的影響是否可以接受
主庫online DDL的過程中，由于沒有commit，所以其他并發(fā)操作可以正常同步到從庫
主庫commit后，DDL同步到從庫
由于從庫是單線程執(zhí)行SQL_THREAD，假設DDL執(zhí)行過程需要1個小時，那么從庫將會滯后1小時+
是否允許從庫的滯后，如果不允許，可以通過并行復制來優(yōu)化處理
row-log會檢查重復值或者修改沖突嗎？
會根據(jù)主鍵及唯一約束來檢查
copy table ，inplace下如何暫停DDL操作
show full processlist;
kill id; #( DDL SQL的id號)
這里kill完后，仍然可以再次正常執(zhí)行DDL，不會存在沖突，其創(chuàng)建的臨時ibd及frm文件會自動刪除
copy table ，inplace下宕機
這兩種情況下宕機后，沒有完成的DDL語句不會繼續(xù)執(zhí)行
但是，其生成的frm跟 ibd 臨時文件不會被刪除，可以手動刪除，也可以不手動刪除，即使不刪除，也不會影響再次執(zhí)行DDL
但建議mysql服務后，刪除無用的臨時文件
同個表格多個DDL語句，不要一個個執(zhí)行
請按照是否支持inplace及是否需要rebuild分類合并執(zhí)行
如何查看ddl進度（未解決）
如果有rebuild，則是通過ibd文件的增長來評估；但是如果是inplace，如何查看呢？有沒有什么比較好的方式查看？performance_schema是否有提供相應的查詢方式？
如果轉(zhuǎn)載，請注明博文來源： www.cnblogs.com/xinysu/ ，版權(quán)歸 博客園 蘇家小蘿卜 所有。望各位支持！
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