MySQL 线上大表 DDL 如何避免锁表（pt-online-schema-change）

1、锁表问题

在系统研发过程中，随着业务需求千变万化，避免不了调整线上MySQL DDL数据表的操作，也就是ALTER TABLE操作，例如：加个索引、加个字段等…

但是如果这张线上表是个大表，也就是说该表可能存在百万、千万、甚至上亿条数据，这时候DDL操作这个过程耗时非常久，并且这个执行阶段存在一个极端现象：锁表，锁表会带来很大的问题，那就是直接导致线上大表读写阻塞。这对大部分系统来说，是无法接受的。

现在有很多避免线上锁表的方案，例如：

1. 停机执行（直接系统停机维护…不推荐 ❌）
2. Online DDL（MySQL 5.6版本以上支持，不推荐 ❌）
3. pt-online-schema-change（推荐 ✅）

本次主要介绍pt-online-schema-change，因为Online DDL这个方案争议还是比较多的，并不建议使用，具体原因参考其他文章，本文重点不在这里。

2、pt-online-schema-change 原理

参考文档：https://docs.percona.com/percona-toolkit/pt-online-schema-change.html

1. 首先，根据原表创建新表，但是并不会拷贝原表中的数据，_new结尾
2. 在新表执行 DDL 语句，因为是空表，执行速度很快
3. 给原表加3个触发器，捕获变更（insert/update/delete），避免迁移过程中，新表数据不实时同步原表
4. 批量拷贝原表数据到新表
5. 数据一致后，会删除原表，留下新表作为生产表。这个过程通常是瞬时的，新表此时已经包含了所有的最新数据

3、pt-online-schema-change 实战

3.1、准备数据

本次我使用阿里云的 Ubuntu 22.04 服务器，上面安装了一台MySQL数据库，MySQL最好设置为innodb_autoinc_lock_mode=2，否则在高并发的写入情况下，很容易产生锁等待以及死锁，我先通过下述 SQL 脚本新增 700w 测试数据：

DELIMITER $$

CREATE PROCEDURE generate_data()
BEGIN
    DECLARE i INT DEFAULT 0;
    WHILE i < 7000000 DO
        INSERT INTO user (user_name, pass_word, create_time)
        VALUES 
        (CONCAT('user_', UUID()), 
         CONCAT('password_', FLOOR(RAND() * 10000)), 
         CURDATE());
        SET i = i + 1;
    END WHILE;
END $$

DELIMITER ;

CALL generate_data();

3.2、安装工具

Percona Toolkit 是一个集合了多个实用工具的工具包，专门用于 MySQL 数据库的管理和优化，而 pt-online-schema-change 是其中一个非常有用的工具，所以这里安装 Percona Toolkit：

apt install percona-toolkit

3.3、模拟锁表

先通过 Navicat 依次执行下述几个命令，模拟锁表现象发生，DDL操作前的事务没有提交，就会一直锁住：

# 1.耗时查询SQL（耗时几分钟）
select * from user

# 2.给大表加字段
ALTER TABLE user ADD COLUMN email30 VARCHAR (255) COMMENT '用户邮箱'

# 3.分页查询
select * from user limit 1,10

接着就通过命令查看，出现锁表现象：

SHOW FULL PROCESSLIST

DDL后续所有操作，都会被阻塞，没办法正常执行，会导致生产环境SQL直接卡死。

3.4、解决锁表

使用 pt-online-schema-change 进行 DDL 模版大概如下：

pt-online-schema-change --host=主机ip --user=MySQL账号 --password=MySQL密码 --alter "DDL语句" D=数据库名,t=表名 --print --execute

重新模拟锁表现象:

# 1.耗时查询SQL（耗时几分钟）
select * from user

# 2.给大表加字段（注意⚠️：这个在服务器上执行，不要在Navicat上）
pt-online-schema-change --host=172.16.0.217 --user=root --password=root --alter "ADD COLUMN address VARCHAR(255) COMMENT '家庭住址'" D=pt-online-test,t=user --print --execute

# 3.分页查询
select * from user limit 1,10

最后会发现，select * from user limit 1,10查询操作不会被阻塞（但是执行会变慢一些），当然pt-online-schema-change官方提供了许多参数细节，有兴趣可以访问官网自行查看。