官方online ddl

一、5.6版本online DDL

操作	In Place	Rebuilds Table	Concurrent DML	Only Modifies Metadata	说明
add/create secondary index	yes	No	yes*	no	当表上有FULLTEXT索引除外，需要锁表，阻塞写
drop index	yes	no	yes	yes	-
add fulltext index	yes	no	no	no	-
add primary key	yes*	yes	yes	no	即使in-place，但需要copy data，不过效率比copy方式高
drop primary key	no	yes	no	no	即使in-place，但需要copy data，不过效率比copy方式高
Dropping a primary key and adding another	Yes	Yes	Yes	No	-
add column	yes	yes	yes*	no	自增列阻塞写
drop column	yes	yes	yes	no	-
Rename a column	yes	no	yes*	yes	只改变列名不改变类型才支持写
Reorder columns	yes	yes	yes	no	-
Set default value for a column	yes	no	yes	yes	-
Change data type of column	no	yes	no	no	-
Dropping the column default value	yes	no	yes	yes	-
Changing the auto-increment value	yes	no	yes	no*	修改时内存值不是数据文件
Making a column NULL	yes	yes	yes	no	-
Making a column NOT NULL	yes	yes	yes	no	-
Modifying the definition of an ENUM or SET column	yes	no	yes	yes	-
Adding a foreign key constraint	yes*	no	yes	yes	INPLACE只有在foreign_key_checks=off
Dropping a foreign key constraint	yes	no	yes	yes	-
Changing the ROW_FORMAT	yes	yes	yes	no	—
Changing the KEY_BLOCK_SIZE	yes	yes	yes	no	—
Convert character set	no	yes	no	no	-
optimize table	yes*	yes	yes	no	从5.6.17支持in-place，但当带有fulltext index的表用copy table方式并且阻塞写
alter table...engine=innodb	yes*	yes	yes	no	从5.6.17支持in-place，当带有fulltext index的表用copy table方式并且阻塞写
Renaming a table	yes	no	yes	yes	-

二、5.7版本online DDL（仅突出与5.6不同的地方，列出如下（未列出的同5.6））

操作	In Place	Rebuilds Table	Concurrent DML	Only Modifies Metadata	说明
Renaming an index	yes	no	yes	yes	5.7新增
Adding a SPATIAL index	Yes	No	No	No	5.7新增
Extending VARCHAR column size	Yes	No	Yes	Yes	5.7新增，只能在[0-255],[256-~]字节区间扩大

1、扩展varchar长度测试

1.1）varchar从大变小

操作	In Place	Rebuilds Table	Concurrent DML	Only Modifies Metadata	说明
varchar从大变小	no	yes	no	no	阻塞DML

1.2) varchar从小变大

对于大小为0到255字节的VARCHAR列，需要一个长度字节来编码该值。对于大小为256或更多的字节的VARCHAR列，需要两个长度字节。
因此，in-place算法更改表只支持将VARCHAR列的大小从0字节增加到255字节，或者从256字节增加到更大的值。
in-place算法不支持将VARCHAR列的大小从小于256字节增加到等于或大于256字节的大小，因为在这种情况下，所需长度字节的数量从1变化到2，只能通过copy方式实现。
比如将VARARAR（255字节）更改为VARCHAR（256字节），只能copy算法并且阻塞写

-------------------测试---------------------

说明：采用utf8，如果存中文字符，一个字符需要3个字节，因此255字节对应最大字符数是varchar(85),也就是[0-255]对应varchar(0-85),[256-~]对应varchar(86-~)

表结构：
   create table varchar_test(
      c1 varchar(1) not null default '0'
   );
 
 1）采用online方式，扩大到85字符---支持
     alter table varchar_test change c1 c1 varchar(85) not null default '0',ALGORITHM=INPLACE, LOCK=NONE;
     Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
     Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
     
 2）采用online方式，扩大到86字符---不支持
    alter table varchar_test change c1 c1 varchar(86) not null default '0',ALGORITHM=INPLACE, LOCK=NONE;
    ERROR 1846 (0A000): ALGORITHM=INPLACE is not supported. Reason: Cannot change column type INPLACE. Try ALGORITHM=COPY.
    
 3）采用copy方式
    alter table varchar_test change c1 c1 varchar(86) not null default '0',ALGORITHM=copy;
     Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
     Records: 1  Duplicates: 0  Warnings: 0
 
 4）采用online方式，从86扩大到259字符---支持
    alter table varchar_test change c1 c1 varchar(259) not null default '0',ALGORITHM=INPLACE, LOCK=NONE;
     Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
     Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

三、8.0版本online DDL(仅列出与5.7不同的地方)

Operation	Instant	In Place	Rebuilds Table	Permits Concurrent DML	Only Modifies Metadata	desc
add column	yes*	yes	yes	yes*	no	自增列阻塞写
modify index type	yes	yes	no	yes	yes	-

3、实现原理

    目标表T1上MDL（SHARED_NO_WRITE）,阻塞所有写操作
    判断是否符合在线加字段的条件，如符合，执行步骤3，否则按照官方方式来新增字段。
    创建跟目标表T1同构的临时表frm文件S1.frm（含新增字段）
    目标表T1的字典锁升级为排它锁，所有关于T1表的所有读写操作被阻塞
    修改T1表InnoDB内部数据字典信息，增加新字段。
    将S1.frm重命名为T1.frm
    释放表T1的字典锁

2、支持instant的ddl

Change index option
Rename table (in ALTER way)
SET/DROP DEFAULT
MODIFY COLUMN
Add/drop virtual columns
Add columns– We call this instant ADD COLUMN

4、使用最新算法instant条件：

1）不能合并写到其他不支持instant算法的alter 语句后面；

alter table sbtest1 add index idx_2(k),add c5 varchar(10) not null default '0' ,ALGORITHM=instant;
ERROR 1845 (0A000): ALGORITHM=INSTANT is not supported for this operation. Try ALGORITHM=COPY/INPLACE.

2) 不支持before和after关键字，只能默认的加到最后一列；

alter table sbtest1 add c2 varchar(10) not null default '0';
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

alter table sbtest1 add c4 varchar(10) not null default '0' after id;
Query OK, 0 rows affected (26.42 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

alter table sbtest1 add c5 varchar(10) not null default '0' after id,ALGORITHM=instant;
ERROR 1845 (0A000): ALGORITHM=INSTANT is not supported for this operation. Try ALGORITHM=COPY/INPLACE.

3）不支持ROW_FORMAT=COMPRESSED类型的表；

root:sbtest> show table status like 'sbtest1'G
*************************** 1. row ***************************
           Name: sbtest1
         Engine: InnoDB
        Version: 10
     Row_format: Compressed
           Rows: 9906340
 Avg_row_length: 73
    Data_length: 724033536
Max_data_length: 0
   Index_length: 101171200
      Data_free: 3145728
 Auto_increment: 20000020
    Create_time: 2018-10-21 15:48:22
    Update_time: NULL
     Check_time: NULL
      Collation: utf8_general_ci
       Checksum: NULL
 Create_options: max_rows=100000000 row_format=COMPRESSED
        Comment: 
1 row in set (0.00 sec)

root:sbtest> 
root:sbtest> alter table sbtest1 add c5 varchar(10) not null default '0',ALGORITHM=instant;
ERROR 1845 (0A000): ALGORITHM=INSTANT is not supported for this operation. Try ALGORITHM=COPY/INPLACE.
root:sbtest> 

4）表上有FULLTEXT index，不支持instant算法；

5）不支持临时表加字段；

6）如果表上存在大事务，instant也会被阻塞

六、官方online ddl限制

1、大事务可能引起MDL锁（即使是8.0.12 instant方式也是需要获取MDL锁的）

session 1：
   alter table sbtest1 ALGORITHM=INPLACE,drop column c2 ;   

session2：写入事务未提交
   set autocommit=0;
   begin;
     insert into sbtest1(c) values("session2"); --当执行后，session 1将被阻塞，状态有alter table -->Waiting for table metadata lock

session3:
     insert into sbtest1(c) values("session2");  --被阻塞

结论发现：

    dbadmin:sbtest> show processlist;
+----------+---------+-----------+--------+---------+------+---------------------------------+------------------------------------------------------+
| Id       | User    | Host      | db     | Command | Time | State                           | Info                                                 |
+----------+---------+-----------+--------+---------+------+---------------------------------+------------------------------------------------------+
| 78213439 | dbadmin | localhost | sbtest | Query   |    0 | starting                        | show processlist                                     |
| 78213440 | root    | localhost | sbtest | Query   | 1763 | Waiting for table metadata lock | alter table sbtest1 ALGORITHM=INPLACE,drop column c2 |
| 78213441 | dbadmin | localhost | sbtest | Query   | 1373 | Waiting for table metadata lock | insert into sbtest1(c) values("darren")              |

经过漫长的时间，发现session2 插入语句被回滚了（因为客户端连接超过30分钟断开导致未提交的事务自动回滚），session 1和session 3执行成功。

2、online ddl无法暂停和进度监控

3、online ddl大表可能导致从库延迟严重