mysql在线DDL

Online DDL 详解

传统的 DDL（如 ALTER TABLE）操作会全程锁表（MySQL 5.5 及以前），在操作期间，表对于读写操作均处于不可用状态，对业务影响很大。
Online DDL 是从 MySQL 5.6 开始引入，并在 5.7 和 8.0 中不断增强的特性。它允许在 DDL 操作（如创建索引、添加列）的同时，执行并发 DML 操作（SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE），极大减少了数据库的停机时间。

核心原理：Online DDL 在执行过程中，会在引擎层维护一个增量日志（Online Log），用于记录 DDL 期间发生的并发 DML 操作。当 DDL 完成后，再将增量日志中的应用到最终表中，从而保证数据一致性。

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Online DDL 的语法与关键参数

使用 Online DDL 的关键是在 ALTER TABLE 语句中指定两个关键参数：ALGORITHM 和 LOCK。

1. ALGORITHM（算法）

指定执行 DDL 操作所使用的算法。

• ALGORITHM=COPY
  最传统的方式。MySQL 会创建一个与原表结构相同的临时表，执行 DDL 后，将原表数据逐行拷贝到临时表，最后通过重命名进行替换。
  特点：需要锁写，阻塞所有 DML 操作；占用双倍磁盘空间；速度慢。
  尽量避免使用。

• ALGORITHM=INPLACE
  “原地”操作。无需创建完整的临时表拷贝数据，但可能在 InnoDB 内部重建表（例如，重建聚簇索引）。
  特点：多数情况下允许并发 DML（取决于 LOCK 选项）；比 COPY 算法快，占用空间少。这是 Online DDL 的核心。

• ALGORITHM=INSTANT（MySQL 8.0 新增）
  “瞬间”操作。仅修改数据字典（元数据），而不触及表中的数据。操作通常在毫秒级完成。
  特点：速度极快，完全不阻塞 DML。适用于 ADD COLUMN、DROP COLUMN（某些情况）等操作。

• ALGORITHM=DEFAULT
  让 MySQL 自动选择最合适的算法。

2. LOCK（锁策略）

指定执行 DDL 时所需的锁级别。你可以要求 MySQL 使用尽可能少的锁，如果要求无法满足，操作可能会失败。

• LOCK=NONE
  最高并发级别。允许所有并发 DML 操作。这是在线操作的目标。
  如果 MySQL 判断无法在不锁表的情况下完成操作，语句会执行失败。

• LOCK=SHARED
  允许并发读取（SELECT），但阻塞写入（INSERT, UPDATE, DELETE）。
  使用时需要谨慎，仍然会影响业务。

• LOCK=EXCLUSIVE
  排它锁，等同于传统 DDL。会阻塞所有并发 DML 操作。
  除非万不得已，否则不要使用。

• LOCK=DEFAULT
  让 MySQL 自动选择最强的并发锁策略（NONE -> SHARED -> EXCLUSIVE）。

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如何使用：最佳实践与示例

最佳实践：始终显式指定 ALGORITHM 和 LOCK，不要让 MySQL 自行决定，以避免意外情况。

1. 在线创建索引（最经典的场景）

-- 强烈推荐写法：明确要求使用INPLACE算法和不锁表
ALTER TABLE `your_large_table`
ADD INDEX `idx_email` (`email_column`),
ALGORITHM=INPLACE,
LOCK=NONE;

说明：在 MySQL 5.6+ 中，添加二级索引操作完全支持 INPLACE 和 NONE，是真正的在线操作，对业务影响极小。

2. 在线添加字段
   情况一：添加可为 NULL 的字段或带常量默认值的字段（MySQL 8.0+）

-- MySQL 5.7 及以后：通常使用 INPLACE
ALTER TABLE `your_large_table`
ADD COLUMN `new_status` VARCHAR(10) NOT NULL DEFAULT 'active',
ALGORITHM=INPLACE, -- 在MySQL 8.0+中，如果支持，会使用INSTANT
LOCK=NONE;

-- MySQL 8.0+：如果支持，优先使用INSTANT，速度极快
ALTER TABLE `your_large_table`
ADD COLUMN `new_flag` TINYINT(1) DEFAULT 0,
ALGORITHM=INSTANT,
LOCK=NONE;

情况二：添加一个不允许为NULL且无默认值的字段

这个操作在 MySQL 5.7 中通常需要重建表（ALGORITHM=COPY），因为必须为已有数据填充值。
应避免直接操作，或使用 pt-online-schema-change 等工具。
3. 在线删除索引

ALTER TABLE `your_large_table`
DROP INDEX `idx_old_column`,
ALGORITHM=INPLACE, -- 删除索引是非常快的元数据操作，通常使用INSTANT
LOCK=NONE;

4. 先检查再执行
   在执行不确定的操作前，可以先使用 NO_WAIT 或 WAIT 选项进行测试，如果 MySQL 无法满足你的锁要求，它会直接报错而不是开始执行。

-- 测试这个操作是否能以“不锁表”的方式完成
ALTER TABLE `your_large_table`
ADD INDEX `idx_test` (`some_column`),
ALGORITHM=INPLACE,
LOCK=NONE,
WAIT=5; -- 设置超时时间为5秒，如果5秒内无法获取所需锁则退出

-- 或者更严格的测试
ALTER TABLE ... ALGORITHM=INPLACE, LOCK=NONE, NO_WAIT;

如果上述语句执行成功，说明语法和锁条件都满足。如果报错 ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded 或类似信息，则说明当前无法以不锁表的方式完成操作，需要另寻方案（如使用工具或在更低峰期重试）。

注意事项与限制

并非完全无锁

即使是 ALGORITHM=INPLACE 和 LOCK=NONE，在 DDL 操作的开始和结束阶段仍然需要短暂的排他元数据锁（MDL）来更新表结构。这个时间极短，通常感知不到，但在有非常长事务或未提交事务时可能会被阻塞。

性能影响

Online DDL 操作期间，数据库的 I/O 和 CPU 负载会显著增加（因为要维护 Online Log 和重建数据）。建议在业务低峰期执行。

磁盘空间

ALGORITHM=INPLACE 操作通常需要额外的磁盘空间（最多相当于表大小的大小）。ALGORITHM=COPY 则需要两倍空间。

并非所有 DDL 都支持 Online

支持：ADD INDEX/DROP INDEX、ADD COLUMN（部分情况）、DROP COLUMN（部分情况）、RENAME COLUMN（8.0+）等。
不支持：修改列的数据类型（如 VARCHAR(20) 改为 VARCHAR(30)）、更改表字符集、删除主键、优化表（OPTIMIZE TABLE）等。这些操作通常需要 ALGORITHM=COPY。
版本差异
MySQL 8.0 的 Online DDL 能力远强于 5.7，特别是 ALGORITHM=INSTANT 的引入。在执行前，务必查阅对应版本的官方文档，确认你想要的操作是否支持以及支持的程度。

总结

操作场景	推荐写法	说明
加索引	ALTER TABLE … ADD INDEX …, ALGORITHM=INPLACE, LOCK=NONE;	✅ 5.6+ 首选 ❗️影响小
删索引	ALTER TABLE … DROP INDEX …, ALGORITHM=INPLACE, LOCK=NONE;	⚡️ 速度快 📌元数据操作
加字段	ALTER TABLE … ADD COLUMN …, ALGORITHM=INPLACE, LOCK=NONE;	️ 5.7 常用
加字段 (8.0+)	ALTER TABLE … ADD COLUMN …, ALGORITHM=INSTANT, LOCK=NONE;	首选 ⏱️瞬间完成

最终建议

对于任何线上大表的 DDL 操作，遵循以下流程：

备份：操作前先备份数据。
检查：在测试环境验证 DDL 语句，或使用 NO_WAIT 测试。
选择工具：优先使用 Native Online DDL（ALGORITHM=INPLACE/INSTANT, LOCK=NONE），如果不支持，则选用 pt-online-schema-change 或 gh-ost。
低峰操作：在业务低峰期执行。
监控：执行期间监控数据库性能和空间使用情况。