上一篇文章 （gh-ost 在线 ddl 变更工具）介绍 gh-ost 参数和具体的使用方法、核心特性（可动态调整暂停）、动态修改参数等等。本文分几部分从源码方面解释 gh-ost 的执行过程、数据迁移、切换细节设计。
二、原理2.1 执行过程本例基于在主库上执行 DDL 记录的核心过程。核心代码在 github.com/github/gh-ost/go/logic/migrator.go 的 Migrate()
func (this *Migrator) Migrate() //Migrate executes the complete migration logic. This is the major gh-ost function.
1. 检查数据库实例的基础信息
a 测试db是否可连通,b 权限验证 show grants for current_user()c 获取binlog相关信息,包括row格式和修改binlog格式后的重启replicate select @@global.log_bin, @@global.binlog_format select @@global.binlog_row_imaged 原表存储引擎是否是innodb,检查表相关的外键,是否有触发器,行数预估等操作，需要注意的是行数预估有两种方式 一个是通过explain 读执行计划 另外一个是select count(*) from table ,遇到几百G的大表，后者一定非常慢。explain select /* gh-ost */ * from `test`.`b` where 1=1
2. 模拟 slave，获取当前的位点信息，创建 binlog streamer 监听 binlog
2019-09-08T22:01:20.944172+08:00 17760 Query show /* gh-ost readCurrentBinlogCoordinates */ master status2019-09-08T22:01:20.947238+08:00 17762 Connect root@127.0.0.1 on using TCP/IP2019-09-08T22:01:20.947349+08:00 17762 Query SHOW GLOBAL VARIABLES LIKE 'BINLOG_CHECKSUM'2019-09-08T22:01:20.947909+08:00 17762 Query SET @master_binlog_checksum='NONE'2019-09-08T22:01:20.948065+08:00 17762 Binlog Dump Log: 'mysql-bin.000005' Pos: 795282
3. 创建 日志记录表 xx_ghc 和影子表 xx_gho 并且执行 alter 语句将影子表变更为目标表结构。如下日志记录了该过程，gh-ost 会将核心步骤记录到 _b_ghc 中。
2019-09-08T22:01:20.954866+08:00 17760 Query create /* gh-ost */ table `test`.`_b_ghc` ( id bigint auto_increment, last_update timestamp not null DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, hint varchar(64) charset ascii not null, value varchar(4096) charset ascii not null, primary key(id), unique key hint_uidx(hint) ) auto_increment=2562019-09-08T22:01:20.957550+08:00 17760 Query create /* gh-ost */ table `test`.`_b_gho` like `test`.`b`2019-09-08T22:01:20.960110+08:00 17760 Query alter /* gh-ost */ table `test`.`_b_gho` engine=innodb2019-09-08T22:01:20.966740+08:00 17760 Query insert /* gh-ost */ into `test`.`_b_ghc`(id, hint, value)values (NULLIF(2, 0), 'state', 'GhostTableMigrated') on duplicate key update last_update=NOW(),value=VALUES(value)
4. insert into xx_gho select * from xx 拷贝数据
获取当前的最大主键和最小主键，然后根据命令行传参 chunk 获取数据 insert 到影子表里面
获取最小主键 select `id` from `test`.`b` order by `id` asc limit 1;获取最大主键 soelect `id` from `test`.`b` order by `id` desc limit 1;获取第一个 chunk:select /* gh-ost `test`.`b` iteration:0 */ `id` from `test`.`b` where ((`id` > _binary'1') or ((`id` = _binary'1'))) and ((`id` < _binary'21') or ((`id` = _binary'21'))) order by `id` asc limit 1 offset 999;循环插入到目标表:insert /* gh-ost `test`.`b` */ ignore into `test`.`_b_gho` (`id`, `sid`, `name`, `score`, `x`) (select `id`, `sid`, `name`, `score`, `x` from `test`.`b` force index (`PRIMARY`) where (((`id` > _binary'1') or ((`id` = _binary'1'))) and ((`id` < _binary'21') or ((`id` = _binary'21')))) lock in share mode;循环到最大的id，之后依赖binlog 增量同步
需要注意的是
rowcopy 过程中是对原表加上 lock in share mode，防止数据在 copy 的过程中被修改。这点对后续理解整体的数据迁移非常重要。因为 gh-ost 在 copy 的过程中不会修改这部分数据记录。对于解析 binlog 获得的 INSERT，UPDATE，DELETE 事件我们只需要分析 copy 数据之前 log before copy 和 copy 数据之后 log after copy。整体的数据迁移会在后面做详细分析。
5. 增量应用 binlog 迁移数据
核心代码在 gh-ost/go/sql/builder.go 中，这里主要做 DML 转换的解释，当然还有其他函数做辅助工作，比如数据库，表名校验 以及语法完整性校验。
解析到 delete 语句对应转换为 delete 语句
func BuildDMLDeleteQuery(databaseName, tableName string, tableColumns, uniqueKeyColumns *ColumnList, args []interface{}) (result string, uniqueKeyArgs []interface{}, err error) { ....省略代码... result = fmt.Sprintf(` delete /* gh-ost %s.%s */ from %s.%s where %s `, databaseName, tableName, databaseName, tableName, equalsComparison, ) return result, uniqueKeyArgs, nil}解析到 insert 语句对应转换为 replace into 语句
func BuildDMLInsertQuery(databaseName, tableName string, tableColumns, sharedColumns, mappedSharedColumns *ColumnList, args []interface{}) (result string, sharedArgs []interface{}, err error) { ....省略代码... result = fmt.Sprintf(` replace /* gh-ost %s.%s */ into %s.%s (%s) values (%s) `, databaseName, tableName, databaseName, tableName, strings.Join(mappedSharedColumnNames, ", "), strings.Join(preparedValues, ", "), ) return result, sharedArgs, nil}解析到 update 语句 对应转换为语句
func BuildDMLUpdateQuery(databaseName, tableName string, tableColumns, sharedColumns, mappedSharedColumns, uniqueKeyColumns *ColumnList, valueArgs, whereArgs []interface{}) (result string, sharedArgs, uniqueKeyArgs []interface{}, err error) { ....省略代码... result = fmt.Sprintf(` update /* gh-ost %s.%s */ %s.%s set %s where %s `, databaseName, tableName, databaseName, tableName, setClause, equalsComparison, ) return result, sharedArgs, uniqueKeyArgs, nil}数据迁移的数据一致性分析gh-ost 做 DDL 变更期间对原表和影子表的操作有三种：对原表的 row copy （我们用 A 操作代替），业务对原表的 DML 操作(B)，对影子表的 apply binlog(C)。而且 binlog 是基于 DML 操作产生的，因此对影子表的 apply binlog 一定在 对原表的 DML 之后，共有如下几种顺序：通过上面的几种组合操作的分析，我们可以看到数据最终是一致的。尤其是当copy 结束之后，只剩下apply binlog，情况更简单。6. copy 完数据之后进行原始表和影子表 cut-over 切换gh-ost 的切换是原子性切换，基本是通过两个会话的操作来完成。作者写了三篇文章解释 cut-over 操作的思路和切换算法。详细的思路请移步到下面的链接。
http://code.openark.org/blog/mysql/solving-the-non-atomic-table-swap-take-iii-making-it-atomic http://code.openark.org/blog/mysql/solving-the-non-atomic-table-swap-take-ii http://code.openark.org/blog/mysql/solving-the-facebook-osc-non-atomic-table-swap-problem
这里将第三篇文章描述核心切换逻辑摘录出来。其原理是基于 MySQL 内部机制：被 lock table 阻塞之后，执行 rename 的优先级高于 DML，也即先执行 rename table ，然后执行 DML。假设 gh-ost 操作的会话是 c10 和 c20，其他业务的 DML 请求的会话是 c1-c9，c11-c19，c21-c29。
1 会话 c1..c9: 对b表正常执行DML操作。2 会话 c10 : 创建_b_del 防止提前rename 表，导致数据丢失。create /* gh-ost */ table `test`.`_b_del` (id int auto_increment primary key) engine=InnoDB comment='ghost-cut-over-sentry'3 会话 c10 执行LOCK TABLES b WRITE, `_b_del` WRITE。4 会话c11-c19 新进来的dml或者select请求，但是会因为表b上有锁而等待。5 会话c20:设置锁等待时间并执行renameset session lock_wait_timeout:=1rename /* gh-ost */ table `test`.`b` to `test`.`_b_20190908220120_del`, `test`.`_b_gho` to `test`.`b`c20 的操作因为c10锁表而等待。6 c21-c29 对于表 b 新进来的请求因为lock table和rename table 而等待。7 会话c10 通过sql 检查会话c20 在执行rename操作并且在等待mdl锁。select idfrom information_schema.processlistwhereid != connection_id()and 17765 in (0, id)and state like concat('%', 'metadata lock', '%')and info like concat('%', 'rename', '%')8 c10 基于步骤7 执行drop table `_b_del` ,删除命令执行完，b表依然不能写。所有的dml请求都被阻塞。9 c10 执行UNLOCK TABLES; 此时c20的rename命令第一个被执行。而其他会话c1-c9,c11-c19,c21-c29的请求可以操作新的表b。
划重点（敲黑板）
1. 创建
_b_del表是为了防止 cut-over 提前执行，导致数据丢失。2. 同一个会话先执行 write lock 之后还是可以 drop 表的。
3. 无论 rename table 和 DML 操作谁先执行，被阻塞后 rename table 总是优先于 DML 被执行。大家可以一边自己执行 gh-ost ，一边开启 general log 查看具体的操作过程。
2019-09-08T22:01:24.086734 17765 create /* gh-ost */ table `test`.`_b_20190908220120_del` ( id int auto_increment primary key ) engine=InnoDB comment='ghost-cut-over-sentry'2019-09-08T22:01:24.091869 17760 Query lock /* gh-ost */ tables `test`.`b` write, `test`.`_b_20190908220120_del` write2019-09-08T22:01:24.188687 17765 START TRANSACTION2019-09-08T22:01:24.188817 17765 select connection_id()2019-09-08T22:01:24.188931 17765 set session lock_wait_timeout:=12019-09-08T22:01:24.189046 17765 rename /* gh-ost */ table `test`.`b` to `test`.`_b_20190908220120_del`, `test`.`_b_gho` to `test`.`b`2019-09-08T22:01:24.192293+08:00 17766 Connect root@127.0.0.1 on test using TCP/IP2019-09-08T22:01:24.192409 17766 SELECT @@max_allowed_packet2019-09-08T22:01:24.192487 17766 SET autocommit=true2019-09-08T22:01:24.192578 17766 SET NAMES utf8mb42019-09-08T22:01:24.192693 17766 select id from information_schema.processlist where id != connection_id() and 17765 in (0, id) and state like concat('%', 'metadata lock', '%') and info like concat('%', 'rename', '%')2019-09-08T22:01:24.193050 17766 Query select is_used_lock('gh-ost.17760.lock')2019-09-08T22:01:24.193194 17760 Query drop /* gh-ost */ table if exists `test`.`_b_20190908220120_del`2019-09-08T22:01:24.194858 17760 Query unlock tables2019-09-08T22:01:24.194965 17760 Query ROLLBACK2019-09-08T22:01:24.197563 17765 Query ROLLBACK2019-09-08T22:01:24.197594 17766 Query show /* gh-ost */ table status from `test` like '_b_20190908220120_del'2019-09-08T22:01:24.198082 17766 Quit2019-09-08T22:01:24.298382 17760 Query drop /* gh-ost */ table if exists `test`.`_b_ghc`如果 cut-over 过程的各个环节执行失败会发生什么？其实除了安全，什么都不会发生。
如果c10的create `_b_del` 失败，gh-ost 程序退出。如果c10的加锁语句失败，gh-ost 程序退出，因为表还未被锁定，dml请求可以正常进行。如果c10在c20执行rename之前出现异常 A. c10持有的锁被释放，查询c1-c9，c11-c19的请求可以立即在b执行。 B. 因为`_b_del`表存在,c20的rename table b to `_b_del`会失败。 C. 整个操作都失败了，但没有什么可怕的事情发生，有些查询被阻止了一段时间，我们需要重试。如果c10在c20执行rename被阻塞时失败退出,与上述类似，锁释放，则c20执行rename操作因为——b_old表存在而失败，所有请求恢复正常。如果c20异常失败，gh-ost会捕获不到rename，会话c10继续运行，释放lock，所有请求恢复正常。如果c10和c20都失败了，没问题：lock被清除，rename锁被清除。c1-c9，c11-c19，c21-c29可以在b上正常执行。
整个过程对应用程序的影响应用程序对表的写操作被阻止，直到交换影子表成功或直到操作失败。如果成功，则应用程序继续在新表上进行操作。如果切换失败，应用程序继续继续在原表上进行操作。对复制的影响
slave 因为 binlog 文件中不会复制 lock 语句，只能应用 rename 语句进行原子操作，对复制无损。
7. 处理收尾工作
最后一部分操作其实和具体参数有一定关系。最重要必不可少的是
关闭 binlogsyncer 连接 至于中间表，其实和参数有关--initially-drop-ghost-table--initially-drop-old-table
三、小结纵观 gh-ost 的执行过程，查看源码算法设计，尤其是 cut-over 设计思路之精妙，原子操作，任何异常都不会对业务有严重影响。欢迎已经使用过的朋友分享各自遇到的问题，也欢迎还未使用过该工具的朋友大胆尝试。
