MySQL在线DDL工具 gh-ost

时间:2021-03-17 23:10:00 来源:互联网 作者: 神秘的大神 字体:

一.简介

gh-ost基于 golang 语言,是 github 开源的一个 DDL 工具,是 GitHub's Online Schema Transmogrifier/Transfigurator/Transformer/Thingy 的缩写,意思是 GitHub 的在线表定义转换器。 

1.1 原理

主要实现原理,首先建两张表,一张_gho的影子表,gh-ost会将原表数据以及增量数据都应用到这个表,最后会将这个表和原表做次表名切换,另一张是_ghc表,这个表是存放changelog的数据,包括信号标记,心跳等。其次,gh-ost会开两个goroutine,一个用于拷贝原表数据,一个用于apply增量的binlog到_gho表,并且两个goroutine的并行在跑的,也就是不用关心数据是先拷贝过去还是先apply binlog过去。因为这里会对insert语句做调整,首先我们拷贝的insert into会改写成insert ignore into,而binlog内insert into会改写成replace into,这样可以很好的支持两个goroutine的并行。但这样的调整能适用所有的DDL吗?答案是否定的。最后,当原表数据全部拷贝完成后,gh-ost会进入到表交换阶段,采用更加安全的原子交换。

1.2 过程

1. 检查有没有外键和触发器。
2. 检查表的主键信息。
3. 检查是否主库或从库,是否开启log_slave_updates,以及binlog信息
4. 检查gho和del结尾的临时表是否存在
5. 创建ghc结尾的表,存数据迁移的信息,以及binlog信息等
---以上校验阶段
6. 初始化stream的连接,添加binlog的监听
---以下迁移阶段
7. 创建gho结尾的临时表,执行DDL在gho结尾的临时表上
8. 开启事务,按照主键id把源表数据写入到gho结尾的表上,再提交,以及binlog apply。
---以下cut-over阶段
9. lock源表,rename 表:rename 源表 to 源_del表,gho表 to 源表。
10. 清理ghc表。

1.3 特性

1. 无触发器:通过分析binlog日志的形式来监听表中的数据变更。

2. 轻量级:由于没有使用触发器,因此在操作的过程中对主库的影响是最小的,也不用担心并发和锁。

3. 可暂停:所有的写操作都是由gh-ost控制的,当限速的时候,gh-ost可以暂停向主库写入数据,创建一个内部的tracking表,以最小的系统开销向这个表中写入心跳事件。

4. 动态可控:gh-ost 可以通过 unix socket 文件或者TCP端口(可配置)的方式来监听请求,操作者可以在命令运行后更改相应的参数。

5. 可审计:使用程序接口可以获取 gh-ost 的状态,报告当前的进度,主要参数的配置以及当前服务器 的标示等等。

6. 可测试:gh-ost內建支持测试功能,通过使用--test-on-replica参数来指定: 它可以在从库上进行变更操作,在操作结束时gh-ost将会停止复制,交换表,反向交换表,保留2个表并保持同步,停止复制。可以在空闲时候测试和比较两个表的数据情况。

1.4 github地址

https://github.com/github/gh-ost/

二.测试环境:

2.1 测试服务器

主库:110.119.120.231

从库:110.119.120.230

2.2 安装

cd /usr/local/src/

wget https://github.com/github/gh-ost/releases/download/v1.0.48/gh-ost-binary-linux20190214020851.tar.gz

tar xzvf gh-ost-binary-linux-20190214020851.tar.gz -C /usr/local/
ln -s /usr/local/gh-ost /usr/bin/gh-ost

2.3 创建用户

create user ghost@'110.%' identified by 'ghost';

grant ALL PRIVILEGES on *.* to ghost@'110.%';

flush privileges; 

2.4 命令参数

Usage of gh-ost:
  --aliyun-rds:是否在阿里云数据库上执行。true
  --allow-master-master:是否允许gh-ost运行在双主复制架构中,一般与-assume-master-host参数一起使用
  --allow-nullable-unique-key:允许gh-ost在数据迁移依赖的唯一键可以为NULL,默认为不允许为NULL的唯一键。如果数据迁移(migrate)依赖的唯一键允许NULL值,则可能造成数据不正确,请谨慎使用。
  --allow-on-master:允许gh-ost直接运行在主库上。默认gh-ost连接的从库。此外,单实例上DDL,单个实例相当于主库,需要开启--allow-on-master参数和ROW模式。
  --alter string:DDL语句
  --approve-renamed-columns ALTER:如果你修改一个列的名字,gh-ost将会识别到并且需要提供重命名列名的原因,默认情况下gh-ost是不继续执行的,除非提供-approve-renamed-columns ALTER。
  --ask-pass:MySQL密码
  --assume-master-host string:为gh-ost指定一个主库,格式为”ip:port”或者”hostname:port”。在这主主架构里比较有用,或则在gh-ost发现不到主的时候有用。
  --assume-rbr:确认gh-ost连接的数据库实例的binlog_format=ROW的情况下,可以指定-assume-rbr,这样可以禁止从库上运行stop slave,start slave,执行gh-ost用户也不需要SUPER权限。
  --check-flag
  --chunk-size int:在每次迭代中处理的行数量(允许范围:100-100000),默认值为1000。
  --concurrent-rowcount:该参数如果为True(默认值),则进行row-copy之后,估算统计行数(使用explain select count(*)方式),并调整ETA时间,否则,gh-ost首先预估统计行数,然后开始row-copy。
  --conf string:gh-ost的配置文件路径。
  --critical-load string:一系列逗号分隔的status-name=values组成,当MySQL中status超过对应的values,gh-ost将会退出。-critical-load Threads_connected=20,Connections=1500,指的是当MySQL中的状态值Threads_connected>20,Connections>1500的时候,gh-ost将会由于该数据库严重负载而停止并退出。
        Comma delimited status-name=threshold, same format as --max-load. When status exceeds threshold, app panics and quits
  --critical-load-hibernate-seconds int :负载达到critical-load时,gh-ost在指定的时间内进入休眠状态。 它不会读/写任何来自任何服务器的任何内容。
  --critical-load-interval-millis int:当值为0时,当达到-critical-load,gh-ost立即退出。当值不为0时,当达到-critical-load,gh-ost会在-critical-load-interval-millis秒数后,再次进行检查,再次检查依旧达到-critical-load,gh-ost将会退出。
  --cut-over string:选择cut-over类型:atomic/two-step,atomic(默认)类型的cut-over是github的算法,two-step采用的是facebook-OSC的算法。
  --cut-over-exponential-backoff
  --cut-over-lock-timeout-seconds int:gh-ost在cut-over阶段最大的锁等待时间,当锁超时时,gh-ost的cut-over将重试。(默认值:3)
  --database string:数据库名称。
  --debug:debug模式。
  --default-retries int:各种操作在panick前重试次数。(默认为60)
  --discard-foreign-keys:该参数针对一个有外键的表,在gh-ost创建ghost表时,并不会为ghost表创建外键。该参数很适合用于删除外键,除此之外,请谨慎使用。
  --dml-batch-size int:在单个事务中应用DML事件的批量大小(范围1-100)(默认值为10)
  --exact-rowcount:准确统计表行数(使用select count(*)的方式),得到更准确的预估时间。
  --execute:实际执行alter&migrate表,默认为noop,不执行,仅仅做测试并退出,如果想要ALTER TABLE语句真正落实到数据库中去,需要明确指定-execute
  --exponential-backoff-max-interval int
  --force-named-cut-over:如果为true,则'unpostpone | cut-over'交互式命令必须命名迁移的表
  --force-table-names string:在临时表上使用的表名前缀
  --heartbeat-interval-millis int:gh-ost心跳频率值,默认为500
  --help
  --hooks-hint string:任意消息通过GH_OST_HOOKS_HINT注入到钩子
  --hooks-path string:hook文件存放目录(默认为empty,即禁用hook)。hook会在这个目录下寻找符合约定命名的hook文件来执行。
  --host string :MySQL IP/hostname
  --initially-drop-ghost-table:gh-ost操作之前,检查并删除已经存在的ghost表。该参数不建议使用,请手动处理原来存在的ghost表。默认不启用该参数,gh-ost直接退出操作。
  --initially-drop-old-table:gh-ost操作之前,检查并删除已经存在的旧表。该参数不建议使用,请手动处理原来存在的ghost表。默认不启用该参数,gh-ost直接退出操作。
  --initially-drop-socket-file:gh-ost强制删除已经存在的socket文件。该参数不建议使用,可能会删除一个正在运行的gh-ost程序,导致DDL失败。
  --master-password string :MySQL 主密码
  --master-user string:MysQL主账号
  --max-lag-millis int:主从复制最大延迟时间,当主从复制延迟时间超过该值后,gh-ost将采取节流(throttle)措施,默认值:1500s。
  --max-load string:逗号分隔状态名称=阈值,如:'Threads_running=100,Threads_connected=500'. When status exceeds threshold, app throttles writes
  --migrate-on-replica:gh-ost的数据迁移(migrate)运行在从库上,而不是主库上。 
  --nice-ratio float:每次chunk时间段的休眠时间,范围[0.0100.0]。0:每个chunk时间段不休眠,即一个chunk接着一个chunk执行;1:每row-copy 1毫秒,则另外休眠1毫秒;0.7:每row-copy 10毫秒,则另外休眠7毫秒。
  --ok-to-drop-table:gh-ost操作结束后,删除旧表,默认状态是不删除旧表,会存在_tablename_del表。
  --panic-flag-file string:当这个文件被创建,gh-ost将会立即退出。
  --password string :MySQL密码
 --port int :MySQL端口,最好用从库
  --postpone-cut-over-flag-file string:当这个文件存在的时候,gh-ost的cut-over阶段将会被推迟,数据仍然在复制,直到该文件被删除。
  --quiet:静默模式。
  --replica-server-id uint : gh-ost的server_id
  --replication-lag-query string:弃用
  --serve-socket-file string:gh-ost的socket文件绝对路径。
  --serve-tcp-port int:gh-ost使用端口,默认为关闭端口。
  --skip-foreign-key-checks:确定你的表上没有外键时,设置为'true',并且希望跳过gh-ost验证的时间-skip-renamed-columns ALTER
  --skip-renamed-columns ALTER:如果你修改一个列的名字(如change column),gh-ost将会识别到并且需要提供重命名列名的原因,默认情况下gh-ost是不继续执行的。该参数告诉gh-ost跳该列的数据迁移,让gh-ost把重命名列作为无关紧要的列。该操作很危险,你会损失该列的所有值。
  --stack:添加错误堆栈追踪。
  --switch-to-rbr:让gh-ost自动将从库的binlog_format转换为ROW格式。
  --table string:表名
  --test-on-replica:在从库上测试gh-ost,包括在从库上数据迁移(migration),数据迁移完成后stop slave,原表和ghost表立刻交换而后立刻交换回来。继续保持stop slave,使你可以对比两张表。
  --test-on-replica-skip-replica-stop:当-test-on-replica执行时,该参数表示该过程中不用stop slave。
  --throttle-additional-flag-file string:当该文件被创建后,gh-ost操作立即停止。该参数可以用在多个gh-ost同时操作的时候,创建一个文件,让所有的gh-ost操作停止,或者删除这个文件,让所有的gh-ost操作恢复。
  --throttle-control-replicas string:列出所有需要被检查主从复制延迟的从库。
  --throttle-flag-file string:当该文件被创建后,gh-ost操作立即停止。该参数适合控制单个gh-ost操作。-throttle-additional-flag-file string适合控制多个gh-ost操作。
  --throttle-http string
  --throttle-query string:节流查询。每秒钟执行一次。当返回值=0时不需要节流,当返回值>0时,需要执行节流操作。该查询会在数据迁移(migrated)服务器上操作,所以请确保该查询是轻量级的。
  --timestamp-old-table:在旧表名中使用时间戳。 这会使旧表名称具有唯一且无冲突的交叉迁移
  --tungsten:告诉gh-ost你正在运行的是一个tungsten-replication拓扑结构。
  --user string :MYSQL用户
  --verbose
  --version

三. 操作模式

模式一 连上从库,在主库上修改

这是gh-ost 默认的工作模式,它会查看从库情况,找到集群的主库并且连接上去。修改操作的具体步骤是:

1、在主库上读写行数据;

2、在从库上读取二进制日志事件,将变更应用到主库上;

3、在从库上查看表格式、字段、主键、总行数等;

4、在从库上读取 gh-ost 内部事件日志(比如心跳);

5、在主库上完成表切换。

如果你的主库的日志格式是 SBR,工具也可以正常工作。但从库就必须配成启用二进制日志(log_bin, log_slave_updates)并且设置 binlog_format=ROW ( gh-ost 是读取从库的二进制文件)。

使用示例: 

# gh-ost --initially-drop-old-table --initially-drop-ghost-table --user="ghost" --password="ghost" --host=110.119.120.230 --port=3306 --database="test" --table="t1" --verbose --alter="ADD COLUMN y1 varchar(10),add column y2 int not null default 0 comment 'test' " --assume-rbr --execute 

参数含义:

--initially-drop-old-table:gh-ost操作之前,检查并删除已经存在的旧表。

--initially-drop-ghost-table:gh-ost操作之前,检查并删除已经存在的ghost表。

--verbose:执行过程输出日志

--assume-rbr:确认gh-ost连接的数据库实例binlog_format=ROW的情况下,可以指定-assume-rbr,这样可以避免从库上运行stop slave,start slave,执行gh-ost的用户也不需要SUPER权限。 

模式二 直接在主库上修改 

如果没有从库,或者不想在从库上操作,那直接用主库也是可以的。gh-ost 就会在主库上直接做所有的操作。仍然可以在上面查看主从复制延迟。

1)主库必须产生 Row 格式的二进制日志

2)启动 gh-ost 时必须用--allow-on-master 选项来开启这种模式

# gh-ost --initially-drop-old-table --initially-drop-ghost-table --user="ghost" --password="ghost" --host="110.119.120.231"  --port=3306 --database="test" --table="t2" --verbose --alter="add column test_field varchar(256) default '';" --exact-rowcount --serve-socket-file=/tmp/gh-ost.t2.sock --panic-flag-file=/tmp/ghost.panic.t2.flag --postpone-cut-over-flag-file=/tmp/ghost.postpone.t2.flag --allow-on-master --execute 
 

 参数含义:

--exact-rowcount:准确统计表行数(使用select count(*)的方式),得到更准确的预估时间。

--serve-socket-file:gh-ost的socket文件绝对路径。如:--serve-socket-file=/tmp/gh-ost.t1.sock 创建socket文件进行监听,通过接口进行参数调整,当执行操作的过程中发现负载、延迟上升了,不得 不终止操作,重新配置参数,如 chunk-size,然后重新执行操作命令,可以通过scoket接口进行动态 调整。

#暂停

echo throttle | socat - /tmp/gh-ost.t1.sock

#恢复

echo no-throttle | socat - /tmp/gh-ost.t1.sock

修改限速参数:

echo chunk-size=1500 | socat - /tmp/gh-ost.t1.sock
echo max-lag-millis=2000 | socat - /tmp/gh-ost.t1.sock

echo max-load=Thread_running=30 | socat - /tmp/gh-ost.t1.sock


--panic-flag-file:这个文件被创建,会立即终止正在运行的gh-ost,临时文件清理需要手动进行。

--postpone-cut-over-flag-file:当这个文件存在的时候,gh-ost的cut-over阶段将会被推迟,数据仍 然在复制,但并不会切换表,直到该文件被删除。

--allow-on-master:允许gh-ost直接运行在主库上。

模式三 在从库上修改和测试

这种模式会在从库上做修改,所有操作都是在从库上做的,不会对主库产生任何影响。在操作过程中, gh-ost 也会不时地暂停,以便从库的数据可以保持最新。

--test-on-replica 表明操作只是为了测试目的。在进行最终的切换操作之前,复制会被停止。原始表和临时表会相互切换,再切换回来,最终相当于原始表没被动过。主从复制暂停的状态下,可以检查和对比这两张表中的数据(若不想stop slave,可添加参数--test-on-replica-skip-replica-stop)。 

# gh-ost --initially-drop-old-table --initially-drop-ghost-table --user="ghost" --password="ghost" --host=110.119.120.230 --port=3306  --database="test" --table="t3" --verbose --alter="ADD COLUMN abc1 varchar(10),add column abc2 int not null default 0 comment 'test' " --test-on-replica --assume-rbr --execute 
 

rds限制:

1. 用户没有 Super 权限,因此使用过程中要加上--assume-rbr,gh-ost 会认为 binlog 本身就是 row 模式,不会再去修改。阿里云RDS上的binlog 默认也是 row 模式,所以不存在问题。

2. 其它权限,主要是REPLICATION SLAVE,REPLICATION CLIENT可以拉取 binlog ,也可以获得。

3、无法连接到备库拉取binlog。备库通常对用户来说是透明的,所以gh-ost需要直接连接到主库上 去,这可能会增大对主库的负载。使用的时候需要增加--allow-on-master,--assume-master-host。 官方推荐的方式也是连接到其中一个备库,因为会有一些压力较大的SELECT操作,放在备库是最好的。

4、阿里云数据库上执行,需要增加一个参数--aliyun-rds。 目前用户使用的话,记得加上以下几个参数: --allow-on-master --assume-rbr --assume-master-host --aliyun-rds 

四.gh-ost与pt-osc对比

4.1 pt-osc的简单介绍

pt-osc之工作流程
1、检查更改表是否有主键或唯一索引,是否有触发器
2、检查修改表的表结构,创建一个临时表,在新表上执行ALTER TABLE语句
3、在源表上创建三个触发器分别对于INSERT UPDATE DELETE操作
4、从源表拷贝数据到临时表,在拷贝过程中,对源表的更新操作会写入到新建表中
5、将临时表和源表rename(需要元数据修改锁,需要短时间锁表)
6、删除源表和触发器,完成表结构的修改。

pt-osc之工具限制
1、源表必须有主键或唯一索引,如果没有工具将停止工作
2、如果线上的复制环境过滤器操作过于复杂,工具将无法工作
3、如果开启复制延迟检查,但主从延迟时,工具将暂停数据拷贝工作
4、如果开启主服务器负载检查,但主服务器负载较高时,工具将暂停操作
5、当表使用外键时,如果未使用--alter-foreign-keys-method参数,工具将无法执行
6、只支持Innodb存储引擎表,且要求服务器上有该表1倍以上的空闲空间。

那么gh-ost对比pt-osc具体有哪些优势呢?下面先简单介绍下它的两个最核心的特性。

4.2 Triggerless

在gh-ost出现之前第三方MySQL DDL工具均采用触发器的方式进行实现,包括percona的pt-osc,Facebook的OSC等等。而gh-ost采用的机制和他们完全不同:它通过MySQL binlog来同步数据,gh-ost本身注册为一个fake slave,可以从集群中的master或者slave上拉取binlog,并实时解析,将变更表的所有DML操作都重新apply到影子表上面。因此对于发布期间变更表上发生的DML操作,可以完全避免由于触发器而产生的性能开销,以及锁的争抢。

除此之外,一般我们选择目标发布机器通常会选择集群中slave节点,而slave一般不会承载业务,这样binlog解析的开销也不会落在提供业务的master上面,而仅仅是一次异步的DML语句重放。

4.3 Dynamically controllable

另一个最重要的特性是动态调控,这是此前其他第三方开源工具所不具备的。

之前通过pt-osc发布时,命令执行后参数就没法修改,除非停止重来。假设发布进行到90%,突然由于其他各种原因导致服务器负载上升,为不影响业务,只能选择将发布停掉,等性能恢复再重来。

通过pt-osc发布的表都是很大的表,耗时较长,所以遇到这类场景很尴尬。因此发布中参数如果可动态调控将变得非常重要。gh-ost另外实现了一个socket server,我们可以在发布过程中,通过socket和发布进程进行实时交互,它可以支持实时的暂停,恢复,以及很多参数的动态调整,来适应外界变化。

五.参考文献

1.gh-ost原理

https://www.cnblogs.com/mysql-dba/p/9901589.html

2.技术分享 | gh-ost 在线 ddl 变更工具

https://zhuanlan.zhihu.com/p/83770402

3.干货 | 携程数据库发布系统演进之路

https://blog.csdn.net/ctrip_tech/article/details/108395676

4.MySQL在线DDL gh-ost 使用说明

 https://www.cnblogs.com/zhoujinyi/p/9187421.html
5.MySQL--pt-osc工具学习
 https://www.cnblogs.com/TeyGao/p/7160421.html