MySQL Online DDL详解

MySQL online DDL的功能就是在对表就行DDL操作的同时也可以对表进行读写操作，即对表的DDL操作不会影响该表上的事务。

该功能的优点：

改善繁忙生产环境的响应效率和可用性。
可以使用lock子句在性能和并发性之间进行协调。
相比ALGORITHM=COPY算法使用较少的磁盘空间和IO的开销。

DDL online状态支持表：

Operation	In Place	Rebuilds Table	Permits Concurrent DML	Only Modifies Metadata	Notes
`CREATE INDEX`, `ADD INDEX`	Yes*	No*	Yes	No	Restrictions apply for `FULLTEXT` indexes; see next row.
`ADD FULLTEXT INDEX`	Yes*	No*	No	No	Adding the first `FULLTEXT` index rebuilds the table if there is no user-defined `FTS_DOC_ID` column. Subsequent `FULLTEXT` indexes may be added on the same table without rebuilding the table.
`ADD SPATIAL INDEX`	Yes	No	No	No
`RENAME INDEX`	Yes	No	Yes	Yes	Only modifies table metadata.
`DROP INDEX`	Yes	No	Yes	Yes	Only modifies table metadata.
`OPTIMIZE TABLE`	Yes*	Yes	Yes	No	In-place operation is not supported for tables with `FULLTEXT` indexes.
Set column default value	Yes	No	Yes	Yes	Only modifies table metadata.
Change auto-increment value	Yes	No	Yes	No*	Modifies a value stored in memory, not the data file.
Add foreign key constraint	Yes*	No	Yes	Yes	The `INPLACE` algorithm is supported when `foreign_key_checks` is disabled. Otherwise, only the `COPY` algorithm is supported.
Drop foreign key constraint	Yes	No	Yes	Yes	`foreign_key_checks` can be enabled or disabled.
Rename column	Yes*	No	Yes*	Yes	To permit concurrent DML, keep the same data type and only change the column name. `ALGORITHM=INPLACE` is not supported for renaming agenerated column.
Add column	Yes*	Yes*	Yes*	No	Concurrent DML is not permitted when adding an auto-increment column. Data is reorganized substantially, making it an expensive operation. `ALGORITHM=INPLACE` is supported for adding a virtual generated column but not for adding a stored generated column. Adding a virtual generated column does not require a table rebuild.
Drop column	Yes	Yes*	Yes	No	Data is reorganized substantially, making it an expensive operation.`ALGORITHM=INPLACE` is supported for dropping a generated column. Dropping a virtual generated column does not require a table rebuild.
Reorder columns	Yes	Yes	Yes	No	Data is reorganized substantially, making it an expensive operation.
Change `ROW_FORMAT` property	Yes	Yes	Yes	No	Data is reorganized substantially, making it an expensive operation.
Change `KEY_BLOCK_SIZE`property	Yes	Yes	Yes	No	Data is reorganized substantially, making it an expensive operation.
Make column `NULL`	Yes	Yes*	Yes	No	Rebuilds the table in place. Data is reorganized substantially, making it an expensive operation.
Make column `NOT NULL`	Yes*	Yes	Yes	No	Rebuilds the table in place. `STRICT_ALL_TABLES` or`STRICT_TRANS_TABLES` `SQL_MODE` is required for the operation to succeed. The operation fails if the column contains NULL values. The server prohibits changes to foreign key columns that have the potential to cause loss of referential integrity. See Section 13.1.8, “ALTER TABLE Syntax”. Data is reorganized substantially, making it an expensive operation.
Change column data type	No*	Yes	No	No	`VARCHAR` size may be increased using online `ALTER TABLE`. See Modifying Column Properties for more information.
Add primary key	Yes*	Yes*	Yes	No	Rebuilds the table in place. Data is reorganized substantially, making it an expensive operation.`ALGORITHM=INPLACE` is not permitted under certain conditions if columns have to be converted to `NOT NULL`.
Drop primary key and add another	Yes	Yes	Yes	No	Data is reorganized substantially, making it an expensive operation.
Drop primary key	No	Yes	No	No	Only `ALGORITHM=COPY` supports dropping a primary key without adding a new one in the same `ALTER TABLE`statement.
Convert character set	No	Yes*	No	No	Rebuilds the table if the new character encoding is different.
Specify character set	No	Yes*	No	No	Rebuilds the table if the new character encoding is different.
Rebuild with `FORCE` option	Yes*	Yes	Yes	No	Uses `ALGORITHM=INPLACE`.`ALGORITHM=INPLACE` is not supported for tables with `FULLTEXT` indexes.
“null” rebuild using `ALTER TABLE ... ENGINE=INNODB`	Yes*	Yes	Yes	No	Uses `ALGORITHM=INPLACE`.`ALGORITHM=INPLACE` is not supported for tables with `FULLTEXT` indexes.
Set `STATS_PERSISTENT`,`STATS_AUTO_RECALC`,`STATS_SAMPLE_PAGES`persistent statistics options	Yes	No	Yes	Yes	Only modifies table metadata.
`ALTER TABLE … ENCRYPTION`	No	Yes	No	Yes
Drop a `STORED` column	Yes	Yes*	Yes	No	Rebuilds the table in place.
Modify `STORED` column order	Yes	Yes*	Yes	No	Rebuilds the table in place.
Add a `STORED` column	Yes	Yes*	Yes	No	Rebuilds the table in place.
Drop a `VIRTUAL` column	Yes	No	Yes	Yes
Modify `VIRTUAL` column order	Yes	No	Yes	Yes
Add a `VIRTUAL` column	Yes	No	Yes	Yes

online DDL操作的相关语法：

创建二级索引：

CREATE INDEX name ON table (col_list);

ALTER TABLE table ADD INDEX name (col_list);

删除二级索引：

在innodb表上创建和删除二级索引不会产生table-copying

当索引正在被创建或删除时，是可以对表进行读写操作的，在对表执行create index或drop index语句时，只有在访问该表的事务完成之后，create index和drop index语句才可以完成，所以索引的初始状态反映了表中最近使用的数据，在以前，对正在执行create index或drop index的表进行操作时，会导致将insert，update，delete操作撤销掉的死锁。

online ddl的另外一个用法是，在进行数据迁移时，可以先创建表结构，然后导入数据，最后创建相关索引，这种方式通常会提高数据迁移的效率。

修改字段的属性值：

ALTER TABLE tbl ALTER COLUMN col SET DEFAULT literal;

ALTER TABLE tbl ALTER COLUMN col DROP DEFAULT;

字段的默认值存储在表的.frm文件中，而不是innodb的数据字典中。

修改字段的自增值：

ALTER TABLE table AUTO_INCREMENT=next_value;

在使用复制的分布式系统，或者是分片中，需要重新设置自增值到某一个指定的值，在数据仓库中，有时需要清空表中的数据，然后重置自增值，再导入新的数据。

重命名字段名称：

ALTER TABLE tbl CHANGE old_col_name new_col_name datatype;

当使用该语句只是修改字段的名称，而没有修改字段类型时，该语句的执行总是online的。

在对外键约束中的字段进行重命名后，在外键的定义中会自动将该字段的名称更新为重命名后的名称，对外键中的字段进行重命名操作时，该操作仅运行在 in-place模式，

当在修改语句中指定 ALGORITHM=COPY或者其他因素导致修改语句使用了 ALGORITHM=COPY，那么重命名字段的语句将会执行失败。

使用in-place模式修改varchar字段的长度：

ALTER TABLE t1 ALGORITHM=INPLACE, CHANGE COLUMN c1 c1 VARCHAR(255);

每次修改varchar字段的长度时，varchar内部编码需要的字节长度值一定要保持相同，因为varchar值从0-255时，需要1个字节长度来编码值，当varchar从256字节开始需要2个字节长度来编码值，所以当修改varchar字段的长度时，从0字节增加到255字节，或者从大于等于256字节开始增加长度都是支持in-place模式的，当从一个小于256字节的长度增加到大于256字节的长度，因为此时会导致varchar内部编码值所需要的字节长度从1个字节长度变为2个字节长度，所以此时不能使用in-place模式，只能使用ALGORITHM=COPY模式，例如下述修改varchar长度的语句将会执行失败：

ALTER TABLE t1 ALGORITHM=INPLACE, CHANGE COLUMN c1 c1 VARCHAR(256);

ERROR 0A000: ALGORITHM=INPLACE is not supported. Reason: Cannot change
column type INPLACE. Try ALGORITHM=COPY.

缩小varchar字段的长度时不支持in-place模式的，此时需要进行table copy(ALGORITHM=COPY).

添加删除外键：

ALTER TABLE tbl1 ADD CONSTRAINT fk_name FOREIGN KEY index (col1) REFERENCES tbl2(col2) referential_actions;

ALTER TABLE tbl DROP FOREIGN KEY fk_name;

当foreign_key_checks参数为disable时，创建外键是online的。删除外键时，与该参数的取值无关，都是online状态的。

删除外键和索引：

ALTER TABLE table DROP FOREIGN KEY constraint, DROP INDEX index;

当外键已经作用于正在被修改的表时，进行online DDL会存在一些额外的限制：

如果在子表上进行alter table操作，当存在ON UPDATE或者使用了CASCADE和SET NULL参数的ON DELETE子句时，导致子表的数据随着父表进行变化，

那么子表上的alter table语句要等待父表上的事务commit，同理，在父表上进行alter table操作，也要等待子表上的相关事务commit。

因为在进行DDL操作时，对表的读写操作不会受到影响，所以提高了应用的响应效率。

由于in-place操作不需要rebuild table，所以节省了磁盘IO和cpu的开销，最小化了数据库的负载，在执行DDL期间提供了较好的性能。

相对于copy table，in-place操作只是将较少的数据读入到buffer pool中，避免了将频繁使用的数据从buffer pool中冲走，在以前版本，进行DDL操作会导致系统性能降低。

Online DDL的locking选项

通过lock子句强制使用更严格的锁模式，如果lock子句指定锁的严格程度低于某些DDL的最低锁严格程度，那么多将会报错，

LOCK=NONE:

允许并发查询和DML

LOCK=SHARED:

允许并发查询，但是阻塞DML

LOCK=DEFAULT:

尽量满足最大并发，如果没有指定lock子句，默认为此模式

LOCK=EXCLUSIVE:

阻塞并发查询和DML

当主要关心的是在尽可能短的时间内完成DDL，而并发查询和DML的执行不重要的情况下，使用此模式

在大多数情况，在表上的online DDL操作会等待当前正在访问该表的事务commit或rollback，因为当DLL语句正在准备的时候，需要对表进行短暂的排他访问。

同理online DDL在完成之前需要对表进行一个短暂的排他访问。所以，如果运行在该表上的事务执行时间过长，那么会导致online DDL等待排他访问超时。

未完待续

本博客刚刚开通，旨在将本人的工作和学习经验在此分享，因为之前的资料杂乱无章，过于零碎，所以整理的时间会长一些，很多地方也没有描述清楚，在后续过程中会进一步整理。

online DDL操作的相关语法：

Online DDL的locking选项

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