深入解读MySQL8.0 新特性：Crash Safe DDL

栏目: 数据库 · 发布时间: 5年前

内容简介：在MySQL8.0之前的版本中，由于架构的原因，mysql在server层使用统一的frm文件来存储表元数据信息，这个信息能够被不同的存储引擎识别。而实际上innodb本身也存储有元数据信息。这给ddl带来了一定的挑战，因为这种架构无法做到ddl的原子化，我们在线上经常能够看到数据目录下遗留的临时文件，或者类似server层和innodb层列个数不一致之类的错误。甚至某些ddl可能还遗留元数据在innodb内，而丢失了frm，导致无法重建表…..（我们为了解决这个问题，实现了一个叫drop table fo

前言

在 MySQL 8.0之前的版本中，由于架构的原因，mysql在server层使用统一的frm文件来存储表元数据信息，这个信息能够被不同的存储引擎识别。而实际上innodb本身也存储有元数据信息。这给ddl带来了一定的挑战，因为这种架构无法做到ddl的原子化，我们在线上经常能够看到数据目录下遗留的临时文件，或者类似server层和innodb层列个数不一致之类的错误。甚至某些ddl可能还遗留元数据在innodb内，而丢失了frm，导致无法重建表…..（我们为了解决这个问题，实现了一个叫drop table force的功能，去强制做清理….）

(以下所有的讨论都假定使用InnoDB存储引擎)

到了8.0版本，我们知道所有的元数据已经统一用InnoDB来进行管理，这就给实现原子ddl带来了可能，几乎所有的对innodb表，存储过程，触发器，视图或者UDF的操作，都能做到原子化：

- 元数据修改，binlog以及innodb的操作都放在一个事务中
- 增加了一个内部隐藏的系统表`mysql.innodb_ddl_log`，ddl操作被记录到这个表中，注意对该表的操作产生的redo会fsync到磁盘上，而不会考虑innodb_flush_log_at_trx_commit的配置。当崩溃重启时，会根据事务是否提交来决定通过这张表的记录去回滚或者执行ddl操作
- 增加了一个post-ddl的阶段，这也是ddl的最后一个阶段，会去：1\. 真正的物理删除或重命名文件; 2\. 删除innodb_ddl_log中的记录项; 3.对于一些ddl操作还会去更新其动态元数据信息(存储在`mysql.innodb_dynamic_metadata`，例如corrupt  flag, auto_inc值等)
- 一个正常运行的ddl结束后，其ddl log也应该被清理，如果这中间崩溃了，重启时会去尝试重放：1.如果已经走到最后一个ddl阶段的（commit之后)，就replay ddl log，把ddl完成掉；2\. 如果处于某个中间态，则回滚ddl

由于引入了atomic ddl，有些ddl操作的行为也发生了变化:

- DROP TABLE: 在之前的版本中，一个drop table语句中如果要删多个表，比如t1,t2, t2不存在时，t1会被删除。但在8.0中，t1和t2都不会被删除，而是抛出错误。因此要注意5.7->8.0的复制问题 (DROP VIEW， CREATE USER也有类似的问题)
- DROP DATABASE: 修改元数据和ddl_log先提交事务，而真正的物理删除数据文件放在最后，因此如果在删除文件时崩溃，重启时会根据ddl_log继续执行drop database

测试:

MySQL很贴心的加了一个选项 innodb_print_ddl_logs ，打开后我们可以从错误日志看到对应的ddl log，下面我们通过这个来看下一些典型ddl的过程

root@(none) 11:12:19>SET GLOBAL innodb_print_ddl_logs = 1;                                                                                                                                    
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

root@(none) 11:12:22>SET GLOBAL log_error_verbosity = 3;                                                                                                                                                       
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

CREATE DATABASE

mysql> CREATE DATABASE test;
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)

创建数据库语句没有写log_ddl，可能觉得这不是高频操作，如果创建database的过程中失败了，重启后可能需要手动删除目录。

CREATE TABLE

mysql> USE test;
Database changed
mysql> CREATE TABLE t1 (a INT PRIMARY KEY, b INT);
Query OK, 0 rows affected (0.06 sec)

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DELETE SPACE, id=428, thread_id=7, space_id=76, old_file_path=./test/t1.ibd]
[InnoDB] DDL log delete : by id 428
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: REMOVE CACHE, id=429, thread_id=7, table_id=1102, new_file_path=test/t1]
[InnoDB] DDL log delete : by id 429
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: FREE, id=430, thread_id=7, space_id=76, index_id=190, page_no=4]
[InnoDB] DDL log delete : by id 430
[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 7
InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 7

从日志来看有三类操作，实际上描述了如果操作失败需要进行的三项逆向操作：删除数据文件，释放内存中的数据词典信息，删除索引btree。在创建表之前，这些数据被写入到ddl_log中，在创建完表并commit后，再从ddl log中删除这些记录。

另外上述日志中还有 DDL log delete 日志，其实在每次写入ddl log时是单独事务提交的，但在提交之后，会使用当前事务执行一条delete操作，直到操作结束了才会提交。

加列(instant)

mysql> ALTER TABLE t1 ADD COLUMN c INT;
Query OK, 0 rows affected (0.08 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 7
[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 7

注意这里执行的是Instant ddl, 这是8.0.13新支持的特性，加列操作可以只修改元数据，因此从ddl log中无需记录数据

删列

mysql> ALTER  TABLE t1 DROP COLUMN c;
Query OK, 0 rows affected (2.77 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DELETE SPACE, id=487, thread_id=7, space_id=83, old_file_path=./test/#sql-ib1108-1917598001.ibd]
[InnoDB] DDL log delete : by id 487
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: REMOVE CACHE, id=488, thread_id=7, table_id=1109, new_file_path=test/#sql-ib1108-1917598001]
[InnoDB] DDL log delete : by id 488
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: FREE, id=489, thread_id=7, space_id=83, index_id=200, page_no=4]
[InnoDB] DDL log delete : by id 489

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DROP, id=490, thread_id=7, table_id=1108]
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME SPACE, id=491, thread_id=7, space_id=82, old_file_path=./test/#sql-ib1109-1917598002.ibd, new_file_path=./test/t1.ibd]
[InnoDB] DDL log delete : by id 491
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME TABLE, id=492, thread_id=7, table_id=1108, old_file_path=test/#sql-ib1109-1917598002, new_file_path=test/t1]
[InnoDB] DDL log delete : by id 492
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME SPACE, id=493, thread_id=7, space_id=83, old_file_path=./test/t1.ibd, new_file_path=./test/#sql-ib1108-1917598001.ibd]
[InnoDB] DDL log delete : by id 493
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME TABLE, id=494, thread_id=7, table_id=1109, old_file_path=test/t1, new_file_path=test/#sql-ib1108-1917598001]
[InnoDB] DDL log delete : by id 494
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DROP, id=495, thread_id=7, table_id=1108]
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DELETE SPACE, id=496, thread_id=7, space_id=82, old_file_path=./test/#sql-ib1109-1917598002.ibd]

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 7
[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: DELETE SPACE, id=496, thread_id=7, space_id=82, old_file_path=./test/#sql-ib1109-1917598002.ibd]
[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: DROP, id=495, thread_id=7, table_id=1108]
[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: DROP, id=490, thread_id=7, table_id=1108]
[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 7

这是个典型的三阶段ddl的过程：分为prepare, perform 以及commit三个阶段:

Prepare: 这个阶段会修改元数据，创建临时ibd文件#sql-ib1108-1917598001.ibd, 如果发生异常崩溃，我们需要能把这个临时文件删除掉，因此和create table类似，也为这个idb写了三条日志：delete space, remove cache,以及free btree
Perform: 执行操作，将数据拷贝到上述ibd文件中，（同时处理online dmllog）, 这部分不涉及log ddl操作
Commit: 更新数据词典信息并提交事务, 这里会写几条日志：
- DROP : table_id=1108
- RENAME SPACE: #sql-ib1109-1917598002.ibd文件被rename成t1.ibd
- RENAME TABLE: #sql-ib1109-1917598002被rename成t1
- RENAME SPACE: t1.ibd 被rename成#sql-ib1108-1917598001.ibd
- RENAME TABLE: t1表被rename成#sql-ib1108-1917598001
- DROP TABLE: table_id=1108
- DELETE SPACE: 删除#sql-ib1109-1917598002.ibd

实际上这一步写的ddl log描述了commit阶段操作的逆向过程：将t1.ibd rename成#sql-ib1109-1917598002, 并将sql-ib1108-1917598001 rename成t1表，最后删除旧表。其中删除旧表的操作这里不执行，而是到post-ddl阶段执行

Post-ddl: 在事务提交后，执行最后的操作：replay ddl log, 删除旧文件，清理mysql.innodb_dynamic_metadata中相关信息
- DELETE SPACE: #sql-ib1109-1917598002.ibd
- DROP: table_id=1108
- DROP: table_id=1108

加索引

mysql> ALTER TABLE t1 ADD KEY(b);
Query OK, 0 rows affected (0.14 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: FREE, id=431, thread_id=7, space_id=76, index_id=191, page_no=5]
[InnoDB] DDL log delete : by id 431

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 7
[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 7

创建索引采用inplace创建的方式，没有临时文件，但如果异常发生的话，依然需要在发生异常时清理临时索引, 因此增加了一条FREE log，用于异常发生时能够删除临时索引.

TRUNCATE TABLE

mysql> TRUNCATE TABLE t1;
Query OK, 0 rows affected (0.13 sec)

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME SPACE, id=439, thread_id=7, space_id=77, old_file_path=./test/#sql-ib1103-1917597994.ibd, new_file_path=./test/t1.ibd]
[InnoDB] DDL log delete : by id 439
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DROP, id=440, thread_id=7, table_id=1103]
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DELETE SPACE, id=441, thread_id=7, space_id=77, old_file_path=./test/#sql-ib1103-1917597994.ibd]
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DELETE SPACE, id=442, thread_id=7, space_id=78, old_file_path=./test/t1.ibd]
[InnoDB] DDL log delete : by id 442
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: REMOVE CACHE, id=443, thread_id=7, table_id=1104, new_file_path=test/t1]
[InnoDB] DDL log delete : by id 443
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: FREE, id=444, thread_id=7, space_id=78, index_id=194, page_no=4]
[InnoDB] DDL log delete : by id 444
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: FREE, id=445, thread_id=7, space_id=78, index_id=195, page_no=5]
[InnoDB] DDL log delete : by id 445

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 7
[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: DELETE SPACE, id=441, thread_id=7, space_id=77, old_file_path=./test/#sql-ib1103-1917597994.ibd]
[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: DROP, id=440, thread_id=7, table_id=1103]
[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 7

Truncate table是个比较有意思的话题，在早期5.6及之前的版本中, 是通过删除旧表创建新表的方式来进行的，5.7之后为了保证原子性，改成了原地truncate文件，同时增加了一个truncate log文件，如果在truncate过程中崩溃，可以通过这个文件在崩溃恢复时重新truncate。到了8.0版本，又恢复成了删除旧表，创建新表的方式，与之前不同的是，8.0版本在崩溃时可以回滚到旧数据，而不是再次执行。以上述为例，主要包括几个步骤：

将表t1.ibd rename成#sql-ib1103-1917597994.ibd
创建新文件t1.ibd
post-ddl: 将老文件#sql-ib1103-1917597994.ibd删除

RENAME TABLE

mysql> RENAME TABLE t1 TO t2;
Query OK, 0 rows affected (0.06 sec)

DDL LOG:

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME SPACE, id=450, thread_id=7, space_id=78, old_file_path=./test/t2.ibd, new_file_path=./test/t1.ibd]
[InnoDB] DDL log delete : by id 450
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME TABLE, id=451, thread_id=7, table_id=1104, old_file_path=test/t2, new_file_path=test/t1]
[InnoDB] DDL log delete : by id 451

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 7
[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 7

这个就比较简单了，只需要记录rename space 和rename table的逆操作即可. post-ddl不需要做实际的操作

DROP TABLE

DROP TABLE t2

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DROP, id=595, thread_id=7, table_id=1119]
[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DELETE SPACE, id=596, thread_id=7, space_id=93, old_file_path=./test/t2.ibd]

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 7
[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: DELETE SPACE, id=596, thread_id=7, space_id=93, old_file_path=./test/t2.ibd]
[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: DROP, id=595, thread_id=7, table_id=1119]
[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 7

先在ddl log中记录下需要删除的数据，再提交后，再最后post-ddl阶段执行真正的删除表对象和文件操作

代码实现:

主要实现代码集中在文件storage/innobase/log/log0ddl.cc中，包含了向log_ddl表中插入记录以及replay的逻辑。

隐藏的innodb_log_ddl表结构如下

def->add_field(0, "id", "id BIGINT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT");
  def->add_field(1, "thread_id", "thread_id BIGINT UNSIGNED NOT NULL");
  def->add_field(2, "type", "type INT UNSIGNED NOT NULL");
  def->add_field(3, "space_id", "space_id INT UNSIGNED");
  def->add_field(4, "page_no", "page_no INT UNSIGNED");
  def->add_field(5, "index_id", "index_id BIGINT UNSIGNED");
  def->add_field(6, "table_id", "table_id BIGINT UNSIGNED");
  def->add_field(7, "old_file_path",
                 "old_file_path VARCHAR(512) COLLATE UTF8_BIN");
  def->add_field(8, "new_file_path",
                 "new_file_path VARCHAR(512) COLLATE UTF8_BIN");
  def->add_index(0, "index_pk", "PRIMARY KEY(id)");
  def->add_index(1, "index_k_thread_id", "KEY(thread_id)");

记录类型

根据不同的操作类型，可以分为如下几类：

FREE_TREE_LOG

目的是释放索引btree，入口函数 log_DDL::write_free_tree_log ，在创建索引和删除表时会调用到

对于drop table中涉及的删索引操作，log ddl的插入操作放到父事务中，一起要么提交要么回滚

对于创建索引的case, log ddl就需要单独提交，父事务将记录标记删除，这样后面如果ddl回滚了，也能将残留的index删掉。

DELETE_SPACE_LOG

入口函数： Log_DDL::write_delete_space_log

用于记录删除tablespace操作，同样分为两种情况：

drop table/tablespace, 写入的记录随父事务一起提交，并在post-ddl阶段replay
创建tablespace, 写入的记录单独提交，并被父事务标记删除，如果父事务回滚，就通过replay删除参与的tablespace
RENAME_SPACE_LOG

入口函数： Log_DDL::write_rename_space_log

用于记录rename操作，例如如果我们把表t1 rename成t2,在其中就记录了逆向操作t2 rename to t1.

在函数 Fil_shard::space_rename() 中，总是先写ddl log, 再做真正的rename操作. 写日志的过程同样是独立事务提交，父事务做未提交的删除操作

DROP_LOG

入口函数： Log_DDL::write_drop_log

用于记录删除表对象操作，这里不涉及文件层操作，写ddl log在父事务中执行

RENAME_TABLE_LOG

入口函数： Log_DDL::write_rename_table_log

用于记录rename table对象的逆操作，和rename space类似，也是独立事务提交ddl log, 父事务标记删除

REMOVE_CACHE_LOG

入口函数： Log_DDL::write_remove_cache_log

用于处理内存表对象的清理，独立事务提交，父事务标记删除

ALTER_ENCRYPT_TABLESPACE_LOG

入口函数： Log_DDL::write_alter_encrypt_space_log

用于记录对tablespace加密属性的修改，独立事务提交. 在写完ddl log后修改tablespace page0 中的加密标记

综上，在ddl的过程中可能会提交多次事务，大概分为三类：

独立事务写ddl log并提交，父事务标记删除, 如果父事务提交了，ddl log也被顺便删除了，如果父事务回滚了，那就要根据ddl log做逆操作来回滚ddl
独立事务写ddl log 并提交, (目前只有ALTER_ENCRYPT_TABLESPACE_LOG)
使用父事务写ddl log，在ddl结束时提交。需要在post-ddl阶段处理

post_ddl

如上所述，有些ddl log是随着父事务一起提交的，有些则在post-ddl阶段再执行, post_ddl发生在父事提交或回滚之后: 若事务回滚，根据ddl log做逆操作，若事务提交，在post-ddl阶段做最后真正不可逆操作（例如删除文件）

入口函数： Log_DDL::post_ddl -->Log_DDL::replay_by_thread_id

根据执行ddl的线程thread id通过innodb_log_ddl表上的二级索引，找到log id,再到聚集索引上找到其对应的记录项，然后再replay这些操作，完成ddl后，清理对应记录

崩溃恢复

在崩溃恢复结束后，会调用 ha_post_recover 接口函数，进而调用innodb内的函数 Log_DDL::recover() , 同样的replay其中的记录，并在结束后删除记录。但ALTER_ENCRYPT_TABLESPACE_LOG类型并不是在这一步删除，而是加入到一个数组ts_encrypt_ddl_records中,在之后调用 resume_alter_encrypt_tablespace 来恢复操作，

参考文档

1. 官方文档

2. wl#9536: support crash safe ddl

本文作者：zhaiwx_yinfeng

阅读原文

本文为云栖社区原创内容，未经允许不得转载。

以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，也希望大家多多支持码农网

查看所有标签

猜你喜欢:

本站部分资源来源于网络，本站转载出于传递更多信息之目的，版权归原作者或者来源机构所有，如转载稿涉及版权问题，请联系我们。

码农书籍

谋局者

何常在 / 北京联合出版公司 / 2017-1 / 39.80

★商战版《官场笔记》！全面超越《问鼎》《交手》！商战小说*大神何常在迄今为止至为满意之作！ ★以马云、马化腾、李彦宏、雷军、刘强东、张朝阳等大佬为原型，写透高手们的大智慧、大手腕、大谋略！ ★善谋者胜，善算者赢！内含大量阳谋诡计、商业运作、商业谈判、事件营销等可以读以致用的知识！是商界人士必看读物！ ★全景再现互联网三大帝国七大诸侯从无到有从有到强从强到吞并一切的成长和并购史！ ......一起来看看《谋局者》这本书的介绍吧!

码农工具

深入解读MySQL8.0 新特性：Crash Safe DDL

前言

测试:

CREATE DATABASE

CREATE TABLE

加列(instant)

删列

加索引

TRUNCATE TABLE

RENAME TABLE

DROP TABLE

代码实现:

记录类型

post_ddl

崩溃恢复

参考文档

谋局者

HTML 编码/解码

Base64 编码/解码

HEX HSV 转换工具

深入解读MySQL8.0 新特性 ：Crash Safe DDL

前言

测试:

CREATE DATABASE

CREATE TABLE

加列(instant)

删列

加索引

TRUNCATE TABLE

RENAME TABLE

DROP TABLE

代码实现:

记录类型

post_ddl

崩溃恢复

参考文档

谋局者

HTML 编码/解码

Base64 编码/解码

HEX HSV 转换工具

深入解读MySQL8.0 新特性：Crash Safe DDL