如果mysql大表在不停机的情况下增加字段该怎么处理

MySQL中给一张千万甚至更大量级的表添加字段一直是比较头疼的问题，遇到此情况通常该如果处理？本文通过常见的三种场景进行案例说明。

环境准备

数据库版本： 5.7.25-28（Percona 分支）

服务器配置： 3台centos 7虚拟机，配置均为2CPU 2G内存

数据库架构： 1主2从的MHA架构（为了方便主从切换场景的演示，如开启GTID，则两节点即可）

准备测试表： 创建一张2kw记录的表，快速创建的方法可以参考快速创建连续数

本次对存储过程稍作修改，多添加几个字段，存储过程如下：

DELIMITER $$
CREATE  PROCEDURE `sp_createNum`(cnt INT )
BEGIN
    DECLARE i INT  DEFAULT 1;
    DROP TABLE  if exists  tb_add_columns;
    CREATE TABLE if not exists tb_add_columns(id int primary key,col1 int,col2 varchar(32));
    INSERT INTO tb_add_columns(id,col1,col2) SELECT i  as id ,i%7 as col1,md5(i) as col2;
    
    WHILE i < cnt DO
      BEGIN
        INSERT INTO tb_add_columns(id,col1,col2) SELECT id + i   as id ,( id + i) %7 as col1,md5( id + i) as col2  FROM tb_add_columns WHERE id <=cnt - i ;
        SET i = i*2;
      END;
    END WHILE;
END$$
DELIMITER ;

调用存储过程，完成测试表及测试数据的创建。

mysql> call sp_createNum(20000000);

直接添加字段

使用场景: 在系统不繁忙或者该表访问不多的情况下，如符合ONLINE DDL的情况下，可以直接添加。

模拟场景： 创建一个测试脚本，每10s访问该表随机一条记录，然后给该表添加字段

访问脚本如下：

#!/bin/bash
# gjc

for i in  {1..1000000000}                    # 访问次数1000000000，按需调整即可
do
    id=$RANDOM                          #生成随机数    
    mysql -uroot -p'123456' --socket=/data/mysql3306/tmp/mysql.sock  -e "select  a.*,now() from  testdb.tb_add_columns a where id = "$id     # 访问数据
    sleep 10                            #  暂停10s
done

运行脚本

sh  test.sh

给表添加字段

mysql> alter table  testdb.tb_add_columns add col3 int;

此时，访问正常。

附ONLINE DDL的场景如下，建议DBA们必须弄清楚

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使用工具在线添加

虽然Online DDL添加字段时，表依旧可以读写，但是生产环境使用场景中对大表操作使用最多的还是使用工具pt-osc或gh-ost添加。

本文主要介绍 pt-osc(pt-online-schema-change) 来添加字段，该命令是Percona Toolkit工具中的使用频率最高的一种

关于Percona Toolkit的安装及主要使用可以参考 五分钟学会Percona Toolkit 安装及使用

添加字段

root@mha1 ~]# pt-online-schema-change --alter "ADD COLUMN  col4  int" h=localhost,P=3306,p=123456,u=root,D=testdb,t=tb_add_columns,S=/data/mysql3306/tmp/mysql.sock  --charset=utf8mb4 --execute

主要过程如下：

1> Cannot connect to A=utf8mb4,P=3306,S=/data/mysql3306/tmp/mysql.sock,h=192.168.28.132,p=...,u=root
1> Cannot connect to A=utf8mb4,P=3306,S=/data/mysql3306/tmp/mysql.sock,h=192.168.28.131,p=...,u=root
No slaves found.  See --recursion-method if host mha1 has slaves.  #  因为使用的是socket方式连接数据库 且未配置root远程连接账号，所以会有此提示

# A software update is available:
Operation, tries, wait:
  analyze_table, 10, 1                                     
  copy_rows, 10, 0.25                                       
  create_triggers, 10, 1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  
  drop_triggers, 10, 1
  swap_tables, 10, 1
  update_foreign_keys, 10, 1
Altering `testdb`.`tb_add_columns`...
Creating new table...                                     #  创建中间表，表名为"_原表名_new"
Created new table testdb._tb_add_columns_new OK.           
Altering new table...                                     #  修改表，也就是在新表上添加字段，因新表无数据，因此很快加完
Altered `testdb`.`_tb_add_columns_new` OK.                  
2020-06-20T12:23:43 Creating triggers...                  #  创建触发器，用于在原表拷贝到新表的过程中原表有数据的变动（新增、修改、删除）时，也会自动同步至新表中
2020-06-20T12:23:43 Created triggers OK.
2020-06-20T12:23:43 Copying approximately 19920500 rows... # 拷贝数据，数据库量是统计信息里的，不准确
Copying `testdb`.`tb_add_columns`:  11% 03:50 remain       #  分批拷贝数据（根据表的size切分每批拷贝多少数据），拷贝过程中可以用show processlist看到对应的sql
Copying `testdb`.`tb_add_columns`:  22% 03:22 remain
Copying `testdb`.`tb_add_columns`:  32% 03:10 remain
Copying `testdb`.`tb_add_columns`:  42% 02:45 remain
Copying `testdb`.`tb_add_columns`:  51% 02:21 remain
Copying `testdb`.`tb_add_columns`:  62% 01:48 remain
Copying `testdb`.`tb_add_columns`:  72% 01:21 remain
Copying `testdb`.`tb_add_columns`:  81% 00:53 remain
Copying `testdb`.`tb_add_columns`:  91% 00:24 remain
2020-06-20T12:28:40 Copied rows OK.                       # 拷贝数据完成
2020-06-20T12:28:40 Analyzing new table...                # 优化新表
2020-06-20T12:28:40 Swapping tables...                    # 交换表名，将原表改为"_原表名_old",然后把新表表名改为原表名
2020-06-20T12:28:41 Swapped original and new tables OK.    
2020-06-20T12:28:41 Dropping old table...                 #  删除旧表（也可以添加参数不删除旧表）
2020-06-20T12:28:41 Dropped old table `testdb`.`_tb_add_columns_old` OK.
2020-06-20T12:28:41 Dropping triggers...                  # 删除触发器
2020-06-20T12:28:41 Dropped triggers OK.
Successfully altered `testdb`.`tb_add_columns`.            # 完成

修改过程中，读写均不受影响，大家可以写个程序包含读写的

注： 无论是直接添加字段还是用pt-osc添加字段，首先都得拿到该表的元数据锁，然后才能添加（包括pt-osc在创建触发器和最后交换表名时都涉及），因此，如果一张表是热表，读写特别频繁或者添加时被其他会话占用，则无法添加。

例如： 锁住一条记录

用pt-osc添加字段，会发现一直卡在创建触发器那一步

此时查看对应的SQL正在等待获取元数据锁

换成直接添加也一样，例如


当达到锁等待后将会报错放弃添加字段

mysql> alter table  testdb.tb_add_columns add col5 int;
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

对于此情况，需等待系统不繁忙情况下添加，或者使用后续的在从库创建再进行主从切换

先在从库修改，再进行主从切换

使用场景： 如果遇到上例中一张表数据量大且是热表（读写特别频繁），则可以考虑先在从库添加，再进行主从切换，切换后再将其他几个节点上添加字段。

先在从库添加（本文在备选节点添加）

mysql> alter table  testdb.tb_add_columns add col5 int;
Query OK, 0 rows affected (1 min 1.91 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

进行主从切换

使用MHA脚本进行在线切换

masterha_master_switch  --conf=/etc/masterha/app1.conf --master_state=alive  --orig_master_is_new_slave --new_master_host=192.168.28.131  --new_master_port=3306

切换完成后再对其他节点添加字段

/* 原主库上添加192.168.28.128  */
mysql>  alter table  testdb.tb_add_columns add col5 int;
Query OK, 0 rows affected (1 min 8.36 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

/* 另一个从库上添加192.168.28.132  */
mysql>  alter table  testdb.tb_add_columns add col5 int;
Query OK, 0 rows affected (1 min 8.64 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

这样就完成了字段添加。

小结

生产环境MySQL添加或修改字段主要通过如下三种方式进行，实际使用中还有很多注意事项，大家要多多总结。

• 直接添加

如果该表读写不频繁，数据量较小（通常1G以内或百万以内），直接添加即可（可以了解一下online ddl的知识）

• 使用pt_osc添加

如果表较大 但是读写不是太大，且想尽量不影响原表的读写，可以用percona tools进行添加，相当于新建一张添加了字段的新表，再降原表的数据复制到新表中，复制历史数据期间的数据也会同步至新表，最后删除原表，将新表重命名为原表表名，实现字段添加

• 先在从库添加 再进行主从切换

如果一张表数据量大且是热表（读写特别频繁），则可以考虑先在从库添加，再进行主从切换，切换后再将其他几个节点上添加字段