[MySQL] 在线 DDL 工具 gh-ost 原理简介

短命女 2022-03-09 06:40 320阅读 0赞

# 一、简介 #

[gh-ost][]: github 提供的针对 MySQL 无触发器式在线架构迁移解决方案。

# 二、原理 #

目前的在线架构变更工具都使用了类似的方式：创建一个和源表一样的临时表，在临时表执行 DDL 语句，并慢慢的迁移老数据到临时表，同时传递源表 DML 变更 (INSERT, UPDATE, DELETE) 到临时表，最终使用临时表替换源表。

gh-ost 也使用了类似的方式，但它不同的地方在于使用了**基于 row 的 binlog** 方式捕获 DML 变更，并异步更新到临时表中。原理如下图所示：  
![gh-ost 原理][gh-ost 1]  
gh-ost 可以直接连接到 MySQL master 服务器，但是官方建议连接到 replica 服务器(一般为 slave 服务器)上。

注：binlog 可用于主从复制([MySQL主从延迟现象及原理分析][MySQL])、数据恢复，有三种[格式][Link 1]：

*  row(默认)：只记录数据行的变化。不需要记录上下文信息，但可能会产生大量日志，如 alter table 操作。
 *  statement：只记录引起数据变更的 SQL 语句。日志量小，但需要记录数据上下文信息，同时有些函数在不同的环境下执行结果可能不一致。
 *  mixed: 默认使用 statement 格式，在[某些情况][Link 2]下会转换成 row 格式，如存在 UUID() 函数，修改了自增列等。

## 特性 ##

通过这种 binlog 的方式迁移数据，gh-ost 可以更好地控制迁移过程，如真正的暂停、与 master 的写入负载解耦等。

## 问题 ##

当对大表加字段时(如业务表几十上百G)：

1.  需要注意磁盘空间是否充足
2.  由于binlog 是 row 格式，而每条数据从 original 表数据复制到 ghost 表，都相当于 dml 变更，因此会产生大量的 binlog 日志，注意从库延迟

# 三、其他工具 #

## 原理 ##

目前已有的 MySQL 架构迁移工具：

*  [pt-online-schema-change][]
 *  [Facebook OSC][]
 *  [LHM][]
 *  [oak-online-alter-table][]

都使用了**触发器**，通过触发器来传递源表 DML 变更，分为两种方式：

*  同步：源表的所有 DML 变更同步更新到临时表中
 *  异步：源表的所有 DML 变更插入到一个 changelog 表中，再通过异步程序从 changelog 表取出 DML 信息，更新到临时表中

触发器式同步迁移原理：  
![触发器式同步迁移][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly93ZW5nbG0uYmxvZy5jc2RuLm5ldA_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
触发器式异步迁移：  
![触发器式异步迁移][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly93ZW5nbG0uYmxvZy5jc2RuLm5ldA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 风险 ##

使用触发器可以简化活跃表的数据迁移，但是也存在一些[限制和风险][Link 3]，如触发器执行造成的额外资源开销、并发写入导致的锁竞争、无法真正暂停等。

# 参考文章： #

[GitHub’s gh-ost][gh-ost]  
[gh-ost’s Triggerless design][gh-ost_s Triggerless design]  
[Why gh-ost triggerless][Link 3]  
[Binary Logging Formats][Link 1]  
[Mixed Binary Logging Format][Link 2]  
[MySQL主从延迟现象及原理分析][MySQL]  
[MySQL InnoDB 修改表列Online DDL][MySQL InnoDB _Online DDL]

[gh-ost]: https://github.com/github/gh-ost
[gh-ost 1]: /images/20220309/7fabd63419654e02b3b97d40265c0587.png
[MySQL]: https://wenglm.blog.csdn.net/article/details/82758717
[Link 1]: https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/binary-log-formats.html
[Link 2]: https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/binary-log-mixed.html
[pt-online-schema-change]: https://www.percona.com/doc/percona-toolkit/2.2/pt-online-schema-change.html
[Facebook OSC]: https://www.facebook.com/notes/mysql-at-facebook/online-schema-change-for-mysql/430801045932/
[LHM]: https://github.com/soundcloud/lhm
[oak-online-alter-table]: https://github.com/shlomi-noach/openarkkit
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[Link 3]: https://github.com/github/gh-ost/blob/master/doc/why-triggerless.md
[gh-ost_s Triggerless design]: https://github.com/github/gh-ost/blob/master/doc/triggerless-design.md
[MySQL InnoDB _Online DDL]: http://uusama.com/866.html