每日一面 - MySQL 大表添加一列

问题参考自： https://www.zhihu.com/question/440231149 ，mysql中，一张表里有3亿数据，未分表，要求是在这个大表里添加一列数据。数据库不能停，并且还有增删改操作。请问如何操作？答案为个人原创

以前老版本 MySQL 添加一列的方式：

ALTER TABLE 你的表 ADD COLUMN 新列 char(128);

会造成锁表，简易过程如下：

1. 新建一个和 Table1 完全同构的 Table2
2. 对表 Table1 加写锁
3. 在表 Table2 上执行 ALTER TABLE 你的表 ADD COLUMN 新列 char(128)
4. 将 Table1 中的数据拷贝到 Table2
5. 将 Table2 重命名为 Table1 并移除 Table1，释放所有相关的锁

如果数据量特别特别大，那么锁表时间很长，期间所有表更新都会阻塞，线上业务不能正常执行。

针对 MySQL 5.6（不包含）之前的版本，通过触发器将一个表的更新在另一个表上重复，并进行数据同步，当数据同步完成时，业务上修改表名为新表并发布。业务不会暂停。触发器设置类似于：

create trigger person_trigger_update AFTER UPDATE on 原有表 for each row 
begin set @x = "trigger UPDATE";
Replace into 新表 SELECT * from 原有表 where 新表.id = 原有表.id;
END IF;
end;

MySQL 5.6（包含） 以后的版本引入了在线 DDL 的功能:

Alter table 你的表 , ALGORITHM [=] {DEFAULT|INSTANT|INPLACE|COPY}, LOCK [=] { DEFAULT| NONE| SHARED| EXCLUSIVE }

其中的参数：

• ALGORITHM：
  • DEFAULT：默认方式，在 MySQL 8.0中，如果未显示指定 ALGORITHM，那么会优先选择 INSTANT 算法，如果不行再使用 INPLACE 算法，如果不支持 INPLACE 算法则使用 COPY 的方式完成
  • INSTANT：8.0 中新添加的算法，添加列是立即返回。但是不能是虚拟列。这个原理很简单，对于新建一列，表所有原有数据并不是立刻发生变化，只是在表字典里面记录下这个列和默认值，对于默认的 Dynamic 行格式（其实就是 Compressed 的变种），如果更新了这一列则原有数据标记为删除在末尾追加更新后的记录。这样做就是没有提前预留出列空间，之后更新可能经常会发生行记录空间变动。但是对于大多数业务，都是最近的时间的记录才会修改，所以问题不大。
  • INPLACE：在原表上直接进行修改，不会拷贝临时表，可以逐条记录修改，不会产生大量的 undolog 以及 redolog，不会占用很多 buffer。可以避免重建表带来的IO和CPU消耗，保证期间依然良好的性能和并发。
  • COPY：拷贝到临时新表上进行修改。由于记录拷贝，会产生大量的 undolog 以及 redolog，并占用很多 buffer，对业务性能有影响。
• LOCK：
  • DEFAULT：和 ALGORITHM 的 DEFAULT 类似
  • NONE：无锁，允许并发读取和更新表
  • SHARED：共享锁，允许读取不允许更新
  • EXCLUSIVE：不允许读取和更新

各个版本支持的在线 DDL 修改使用的算法的对比：

参考文档：

• MySQL 5.6: https://dev.mysql.com/doc/refman/5.6/en/innodb-online-ddl-operations.html
• MySQL 5.7：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-online-ddl-operations.html
• MySQL 8.0：https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/innodb-online-ddl-operations.html

可以通过：

ALTER TABLE 你的表 ADD COLUMN 新列 char(128), ALGORITHM=INSTANT, LOCK=NONE;

类似的语句，实现在线增加字段。最好还是明确 ALGORITHM 以及 LOCK，这样执行 DDL 的时候能明确知道到底会对线上业务有多大影响。

同时，执行在线 DDL 的过程大概是：

图片参考自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/162073721

可以看出，在开始阶段需要 metadata lock，metadata lock 是在 5.5 才引入到mysql，之前也有类似保护元数据的机制，只是没有明确提出 metadata lock 概念而已。但是 5.5 之前版本(比如5.1)与5.5之后版本在保护元数据这块有一个显著的不同点是，5.1对于元数据的保护是语句级别的，5.5对于metadata的保护是事务级别的。所谓语句级别，即语句执行完成后，无论事务是否提交或回滚，其表结构可以被其他会话更新；而事务级别则是在事务结束后才释放 metadata lock。

引入 metadata lock 后，主要解决了2个问题，一个是事务隔离问题，比如在可重复隔离级别下，会话A在2次查询期间，会话B对表结构做了修改，两次查询结果就会不一致，无法满足可重复读的要求；另外一个是数据复制的问题，比如会话A执行了多条更新语句期间，另外一个会话B做了表结构变更并且先提交，就会导致 slave 在重做时，先重做 alter，再重做 update 时就会出现复制错误的现象。

如果当前有很多事务在执行，并且有那种包含大查询的事务，例如：

START TRANSACTION;
select count(*) from 你的表
。。。。

这样类似的会执行较长时间的事务，也会阻塞。

所以，原则上：

• 避免大事务
• 在业务低峰去做表结构变化