在上一期图解 图解MySQL | MySQL DDL为什么成本高？中，我们介绍了：
- 传统情况下，为表添加列需要对表进行重建
- 腾讯团队为 MySQL 引入了 Instant Add Column 的方案(以下称为 "立刻加列" 功能)可以快速完成 为表添加列 的任务
同时我们留了以下思考题：
- "立刻加列" 是如何工作的 ?
- 所谓 "立刻加列" 是否完全不影响业务，是否是真正的 "立刻" 完成 ?
本期我们针对这几个问题来进行讨论：
传统情况
我们先回顾一下，在没有 "立刻加列" 功能时，加列操作是怎么完成的。我们也借此来熟悉一下本期的图例：
- 当进行 加列操作 时，所有的数据行 都必须要 增加一段数据(图中的 列 4 数据)
- 如上一期图解所讲，当改变数据行的长度，就需要 重建表空间(图中灰蓝的部分为发生变更的部分)
- 数据字典中的列定义也会被更新
以上操作的问题在于 每次加列 操作都需要重建表空间，这就需要大量 IO以及大量的时间
立刻加列
"立刻加列" 的过程如下图：
- "立刻加列" 时，只会变更数据字典中的内容，包括：
- 在列定义中增加 新列的定义
- 增加 新列的默认值
- "立刻加列" 后，当要读取表中的数据时：
- 由于 "立刻加列" 没有 变更行数据，读取的行数据只有 3 列
- MySQL 会将 新增的第 4 列的默认值，追加到 读取的数据后
以上过程描述了 如何读取 在 "立刻加列" 之前写入的数据，其实质是：在读取数据的过程中，"伪造" 了一个新列出来
那么如何读取 在 "立刻加列" 之后 写入的数据呢 ? 过程如下图：
当读取 行 4 时：
- 通过判断 数据行的头信息中的instant 标志位，可以知道该行的格式是 "新格式"：该行头信息后有一个新字段 "列数"
- 通过读取 数据行的 "列数" 字段，可以知道 该行数据中多少列有 "真实" 的数据，从而按列数读取数据
通过上图可以看到：读取 在"立刻加列" 前/后写入的数据是不同的流程
通过以上的讨论，我们可以总结 "立刻加列" 之所以高效的原因是：
- 在执行 "立刻加列" 时，不变更数据行的结构
- 读取 "旧" 数据时，"伪造" 新增的列，使结果正确
- 写入 "新" 数据时，使用了新的数据格式(增加了instant标志位 和 "列数" 字段)，以区分新旧数据
- 读取 "新" 数据时，可以如实读取数据
那么 我们是否能一直 "伪造" 下去 ? "伪造" 何时会被拆穿 ?
考虑以下场景：
- 用 "立刻加列" 增加列 A
- 写入数据行 1
- 用 "立刻加列" 增加列 B
- 写入数据行 2
- 删除列 B
我们推测一下 "删除列 B" 的最小代价：需要修改 数据行中的instant标志位或 "列数" 字段，这至少会影响到 "立刻加列" 之后写入的数据行，成本类似于重建数据
从以上推测可知：当出现 与 "立刻加列" 操作不兼容 的 DDL 操作时，数据表需要进行重建，如下图所示：
扩展思考题：是否能设计其他的数据格式，取代instant标志位和 "列数" 字段，使得 加列/删列 操作都能 "立刻完成" ?(提示：考虑 加列 - 删列 - 再加列 的情况)
使用限制
在了解原理之后，我们来看看 "立刻加列" 的使用限制，就很容易能理解其中的前两项：
- "立刻加列" 的加列位置只能在表的最后，而不能加在其他列之间
在元数据中，只记录了 数据行 应有多少列，而没有记录 这些列 应出现的位置。所以无法实现指定列的位置 - "立刻加列" 不能添加主键列
加列 不能涉及聚簇索引的变更，否则就变成了 "重建" 操作，不是 "立刻" 完成了 - "立刻加列"不支持压缩的表格式按照 WL 的说法："COMPRESSED is no need to supported"(没必要支持不怎么用的格式)
总结回顾
我们总结一下上面的讨论：
- "立刻加列" 之所以高效的原因是：
- 在执行 "立刻加列" 时，不变更数据行的结构
- 读取 "旧" 数据时，"伪造" 新增的列，使结果正确
- 写入 "新" 数据时，使用了新的数据格式 (增加了 instant 标志位 和 "列数" 字段)，以区分新旧数据
- 读取 "新" 数据时，可以如实读取数据
- "立刻加列" 的 "伪造" 手法，不能一直维持下去。当发生 与 "立刻加列" 操作不兼容 的 DDL 时，表数据就会发生重建
回到之前遗留的两个问题：
- "立刻加列" 是如何工作的 ?我们已经解答了这个问题
- 所谓 "立刻加列" 是否完全不影响业务，是否是真正的 "立刻" 完成 ?可以看到：就算是 "立刻加列"，也需要变更 数据字典，那么 该上的锁还是逃不掉的。也就是说 这里的 "立刻" 指的是 "不变更数据行的结构"，而并非指 "零成本地完成任务"
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