背景：

作為一個DBA，大表的DDL的變更大部分都是使用Percona的pt-online-schema-change，本文說明下另一種工具gh-ost的使用：不依賴於觸發器,是因為他是通過模擬從庫,在row binlog中獲取增量變更,再異步應用到ghost表的。在使用gh-ost之前，可以先看GitHub 開源的 MySQL 在線更改 Schema 工具【轉】文章或則官網了解其特性和原理。本文只對使用進行說明。

說明：

1）下載安裝：https://github.com/github/gh-ost/tags

Usage of gh-ost:
  
 
--aliyun-rds:是否在阿裏雲數據庫上執行。true
  --allow-master-master:是否允許gh-ost運行在雙主復制架構中，一般與-assume-master-host參數一起使用
  --allow-nullable-unique-key:允許gh-ost在數據遷移依賴的唯一鍵可以為NULL，默認為不允許為NULL的唯一鍵。如果數據遷移(migrate)依賴的唯一鍵允許NULL值，則可能造成數據不正確，請謹慎使用。
  --allow-on-master:允許gh-ost直接運行在主庫上。默認gh-ost連接的從庫。
  --alter string:DDL語句
  
 
--approve-renamed-columns ALTER:如果你修改一個列的名字，gh-ost將會識別到並且需要提供重命名列名的原因，默認情況下gh-ost是不繼續執行的，除非提供-approve-renamed-columns ALTER。
  --ask-pass:MySQL密碼
  --assume-master-host string:為gh-ost指定一個主庫，格式為”ip:port”或者”hostname:port”。在這主主架構裏比較有用，或則在gh-ost發現不到主的時候有用。
  --assume-rbr:確認gh-ost連接的數據庫實例的binlog_format=ROW的情況下，可以指定-assume-rbr，這樣可以禁止從庫上運行stop slave,start slave,執行gh-ost用戶也不需要SUPER權限。
  
 
--check-flag
  --chunk-size int:在每次叠代中處理的行數量(允許範圍：100-100000)，默認值為1000。
  --concurrent-rowcount:該參數如果為True(默認值)，則進行row-copy之後，估算統計行數(使用explain select count(*)方式)，並調整ETA時間，否則，gh-ost首先預估統計行數，然後開始row-copy。
  --conf string:gh-ost的配置文件路徑。
  --critical-load string:一系列逗號分隔的status-name=values組成，當MySQL中status超過對應的values，gh-ost將會退出。-critical-load Threads_connected=20,Connections=1500，指的是當MySQL中的狀態值Threads_connected>20,Connections>1500的時候，gh-ost將會由於該數據庫嚴重負載而停止並退出。
        Comma delimited status-name=threshold, same format as --max-load. When status exceeds threshold, app panics and quits
  --critical-load-hibernate-seconds int :負載達到critical-load時，gh-ost在指定的時間內進入休眠狀態。 它不會讀/寫任何來自任何服務器的任何內容。
  --critical-load-interval-millis int:當值為0時，當達到-critical-load，gh-ost立即退出。當值不為0時，當達到-critical-load，gh-ost會在-critical-load-interval-millis秒數後，再次進行檢查，再次檢查依舊達到-critical-load，gh-ost將會退出。
  --cut-over string:選擇cut-over類型:atomic/two-step，atomic(默認)類型的cut-over是github的算法，two-step采用的是facebook-OSC的算法。
  --cut-over-exponential-backoff
  --cut-over-lock-timeout-seconds int:gh-ost在cut-over階段最大的鎖等待時間，當鎖超時時，gh-ost的cut-over將重試。(默認值：3)
  --database string:數據庫名稱。
  --debug:debug模式。
  --default-retries int:各種操作在panick前重試次數。(默認為60)
  --discard-foreign-keys:該參數針對一個有外鍵的表，在gh-ost創建ghost表時，並不會為ghost表創建外鍵。該參數很適合用於刪除外鍵，除此之外，請謹慎使用。
  --dml-batch-size int:在單個事務中應用DML事件的批量大小（範圍1-100）（默認值為10）
  --exact-rowcount:準確統計表行數(使用select count(*)的方式)，得到更準確的預估時間。
  --execute:實際執行alter&migrate表，默認為noop，不執行，僅僅做測試並退出，如果想要ALTER TABLE語句真正落實到數據庫中去，需要明確指定-execute
  --exponential-backoff-max-interval int
  --force-named-cut-over:如果為true，則‘unpostpone | cut-over‘交互式命令必須命名遷移的表
  --force-table-names string:在臨時表上使用的表名前綴
  --heartbeat-interval-millis int:gh-ost心跳頻率值，默認為500
  --help
  --hooks-hint string:任意消息通過GH_OST_HOOKS_HINT註入到鉤子
  --hooks-path string:hook文件存放目錄(默認為empty，即禁用hook)。hook會在這個目錄下尋找符合約定命名的hook文件來執行。
  --host string :MySQL IP/hostname
  --initially-drop-ghost-table:gh-ost操作之前，檢查並刪除已經存在的ghost表。該參數不建議使用，請手動處理原來存在的ghost表。默認不啟用該參數，gh-ost直接退出操作。
  --initially-drop-old-table:gh-ost操作之前，檢查並刪除已經存在的舊表。該參數不建議使用，請手動處理原來存在的ghost表。默認不啟用該參數，gh-ost直接退出操作。
  --initially-drop-socket-file:gh-ost強制刪除已經存在的socket文件。該參數不建議使用，可能會刪除一個正在運行的gh-ost程序，導致DDL失敗。
  --master-password string :MySQL 主密碼
  --master-user string:MysQL主賬號
  --max-lag-millis int:主從復制最大延遲時間，當主從復制延遲時間超過該值後，gh-ost將采取節流(throttle)措施，默認值：1500s。
  --max-load string:逗號分隔狀態名稱=閾值，如：‘Threads_running=100,Threads_connected=500‘. When status exceeds threshold, app throttles writes
  --migrate-on-replica:gh-ost的數據遷移(migrate)運行在從庫上，而不是主庫上。 
  --nice-ratio float:每次chunk時間段的休眠時間，範圍[0.0…100.0]。0：每個chunk時間段不休眠，即一個chunk接著一個chunk執行；1：每row-copy 1毫秒，則另外休眠1毫秒；0.7：每row-copy 10毫秒，則另外休眠7毫秒。
  --ok-to-drop-table:gh-ost操作結束後，刪除舊表，默認狀態是不刪除舊表，會存在_tablename_del表。
  --panic-flag-file string:當這個文件被創建，gh-ost將會立即退出。
  --password string :MySQL密碼
 --port int ：MySQL端口，最好用從庫
  --postpone-cut-over-flag-file string：當這個文件存在的時候，gh-ost的cut-over階段將會被推遲，數據仍然在復制，直到該文件被刪除。
  --quiet：靜默模式。
  --replica-server-id uint : gh-ost的server_id
  --replication-lag-query string:棄用
  --serve-socket-file string：gh-ost的socket文件絕對路徑。
  --serve-tcp-port int:gh-ost使用端口，默認為關閉端口。
  --skip-foreign-key-checks:確定你的表上沒有外鍵時，設置為‘true‘，並且希望跳過gh-ost驗證的時間-skip-renamed-columns ALTER
  --skip-renamed-columns ALTER：如果你修改一個列的名字(如change column)，gh-ost將會識別到並且需要提供重命名列名的原因，默認情況下gh-ost是不繼續執行的。該參數告訴gh-ost跳該列的數據遷移，讓gh-ost把重命名列作為無關緊要的列。該操作很危險，你會損失該列的所有值。
  --stack:添加錯誤堆棧追蹤。
  --switch-to-rbr:讓gh-ost自動將從庫的binlog_format轉換為ROW格式。
  --table string:表名
  --test-on-replica：在從庫上測試gh-ost，包括在從庫上數據遷移(migration)，數據遷移完成後stop slave，原表和ghost表立刻交換而後立刻交換回來。繼續保持stop slave，使你可以對比兩張表。
  --test-on-replica-skip-replica-stop:當-test-on-replica執行時，該參數表示該過程中不用stop slave。
  --throttle-additional-flag-file string:當該文件被創建後，gh-ost操作立即停止。該參數可以用在多個gh-ost同時操作的時候，創建一個文件，讓所有的gh-ost操作停止，或者刪除這個文件，讓所有的gh-ost操作恢復。
  --throttle-control-replicas string:列出所有需要被檢查主從復制延遲的從庫。
  --throttle-flag-file string:當該文件被創建後，gh-ost操作立即停止。該參數適合控制單個gh-ost操作。-throttle-additional-flag-file string適合控制多個gh-ost操作。
  --throttle-http string
  --throttle-query string:節流查詢。每秒鐘執行一次。當返回值=0時不需要節流，當返回值>0時，需要執行節流操作。該查詢會在數據遷移(migrated)服務器上操作，所以請確保該查詢是輕量級的。
  --timestamp-old-table:在舊表名中使用時間戳。 這會使舊表名稱具有唯一且無沖突的交叉遷移
  --tungsten：告訴gh-ost你正在運行的是一個tungsten-replication拓撲結構。
  --user string :MYSQL用戶
  --verbose
  --version

3）使用說明：條件是操作的MySQL上需要的binlog模式是ROW。如果在一個從上測試也必須是ROW模式，還要開啟log_slave_updates。根據上面的參數說明按照需求進行調整。

環境：主庫：192.168.163.131；從庫：192.168.163.130

DDL過程：

① 檢查有沒有外鍵和觸發器。
② 檢查表的主鍵信息。
③ 檢查是否主庫或從庫，是否開啟log_slave_updates，以及binlog信息  
④ 檢查gho和del結尾的臨時表是否存在
⑤ 創建ghc結尾的表，存數據遷移的信息，以及binlog信息等    
---以上校驗階段
⑥ 初始化stream的連接,添加binlog的監聽
---以下遷移階段
⑥ 創建gho結尾的臨時表，執行DDL在gho結尾的臨時表上
⑦ 開啟事務，按照主鍵id把源表數據寫入到gho結尾的表上，再提交，以及binlog apply。
---以下cut-over階段
⑧ lock源表，rename 表：rename 源表 to 源_del表，gho表 to 源表。
⑨ 清理ghc表。

1. 單實例上DDL： 單個實例相當於主庫，需要開啟--allow-on-master參數和ROW模式。

gh-ost --user="root" --password="root" --host=192.168.163.131  --database="test" --table="t1"  --alter="ADD COLUMN cc2 varchar(10),add column cc3 int not null default 0 comment ‘test‘ " --allow-on-master  --execute

2. 主從上DDL：

有2個選擇，一是按照1直接在主上執行同步到從上，另一個連接到從庫，在主庫做遷移（只要保證從庫的binlog為ROW即可，主庫不需要保證）：

gh-ost --user="root" --password="root" --host=192.168.163.130  --database="test" --table="t" --initially-drop-old-table --alter="ADD COLUMN y1 varchar(10),add column y2 int not null default 0 comment ‘test‘ "  --execute

此時的操作大致是：

• 行數據在主庫上讀寫

• 讀取從庫的二進制日誌，將變更應用到主庫

• 在從庫收集表格式，字段&索引，行數等信息

• 在從庫上讀取內部的變更事件（如心跳事件）

• 在主庫切換表

在執行DDL中，從庫會執行一次stop/start slave，要是確定從的binlog是ROW的話可以添加參數：--assume-rbr。如果從庫的binlog不是ROW，可以用參數--switch-to-rbr來轉換成ROW，此時需要註意的是執行完畢之後，binlog模式不會被轉換成原來的值。--assume-rbr和--switch-to-rbr參數不能一起使用。

3. 在從上進行DDL測試：

gh-ost --user="root" --password="root" --host=192.168.163.130  --database="test" --table="t"  --alter="ADD COLUMN abc1 varchar(10),add column abc2 int not null default 0 comment ‘test‘ " --test-on-replica  --switch-to-rbr --execute

參數--test-on-replica：在從庫上測試gh-ost，包括在從庫上數據遷移(migration)，數據遷移完成後stop slave，原表和ghost表立刻交換而後立刻交換回來。繼續保持stop slave，使你可以對比兩張表。如果不想stop slave，則可以再添加參數：--test-on-replica-skip-replica-stop

上面三種是gh-ost操作模式，上面的操作中，到最後不會清理臨時表，需要手動清理，再下次執行之前果然臨時表還存在，則會執行失敗，可以通過參數進行刪除:

--initially-drop-ghost-table:gh-ost操作之前，檢查並刪除已經存在的ghost表。該參數不建議使用，請手動處理原來存在的ghost表。默認不啟用該參數，gh-ost直接退出操作。

--initially-drop-old-table:gh-ost操作之前，檢查並刪除已經存在的舊表。該參數不建議使用，請手動處理原來存在的ghost表。默認不啟用該參數，gh-ost直接退出操作。

--initially-drop-socket-file:gh-ost強制刪除已經存在的socket文件。該參數不建議使用，可能會刪除一個正在運行的gh-ost程序，導致DDL失敗。

--ok-to-drop-table:gh-ost操作結束後，刪除舊表，默認狀態是不刪除舊表，會存在_tablename_del表。

還有其他的一些參數，比如：--exact-rowcount、--max-lag-millis、--max-load等等，可以看上面的說明，具體大部分常用的參數命令如下：

gh-osc --user= --password= --host= --database= --table= --max-load=Threads_running=30, --chunk-size=1000 --serve-socket-file=/tmp/gh-ost.test.sock --exact-rowcount --allow-on-master/--test-on-replica --initially-drop-ghost-table/--initially-drop-old-table/--initially-drop-socket-file --max-lag-millis= --max-load=‘Threads_running=100,Threads_connected=500‘ --ok-to-drop-table

4）額外說明：終止、暫停、限速

gh-ost --user="root" --password="root" --host=192.168.163.131  --database="test" --table="t1"  --alter="ADD COLUMN o2 varchar(10),add column o1 int not null default 0 comment ‘test‘ " --exact-rowcount --serve-socket-file=/tmp/gh-ost.t1.sock --panic-flag-file=/tmp/gh-ost.panic.t1.flag  --postpone-cut-over-flag-file=/tmp/ghost.postpone.t1.flag --allow-on-master  --execute

① 標示文件終止運行：--panic-flag-file

創建文件終止運行，例子中創建/tmp/gh-ost.panic.t1.flag文件，終止正在運行的gh-ost，臨時文件清理需要手動進行。

② 表示文件禁止cut-over進行，即禁止表名切換，數據復制正常進行。--postpone-cut-over-flag-file

創建文件延遲cut-over進行，即推遲切換操作。例子中創建/tmp/ghost.postpone.t1.flag文件，gh-ost 會完成行復制，但並不會切換表，它會持續的將原表的數據更新操作同步到臨時表中。

③ 使用socket監聽請求，操作者可以在命令運行後更改相應的參數。--serve-socket-file，--serve-tcp-port（默認關閉）

創建socket文件進行監聽，通過接口進行參數調整，當執行操作的過程中發現負載、延遲上升了，不得不終止操作，重新配置參數，如 chunk-size，然後重新執行操作命令，可以通過scoket接口進行動態調整。如：

暫停操作：

#暫停
echo throttle | socat - /tmp/gh-ost.test.t1.sock
#恢復
echo no-throttle | socat - /tmp/gh-ost.test.t1.sock

修改限速參數：

echo chunk-size=100 | socat - /tmp/gh-ost.t1.sock

echo max-lag-millis=200 | socat - /tmp/gh-ost.t1.sock

echo max-load=Thread_running=3 | socat - /tmp/gh-ost.t1.sock

4）和pt-online-schema-change對比測試

1. 表沒有寫入並且參數為默認的情況下，二者DDL操作時間差不多，畢竟都是copy row操作。

2. 表有大量寫入(sysbench)的情況下，因為pt-osc是多線程處理的，很快就能執行完成，而gh-ost是模擬“從”單線程應用的，極端的情況下，DDL操作非常困難的執行完畢。

結論：雖然pt-osc不需要觸發器，對於主庫的壓力和性能影響也小很多，但是針對高並發的場景進行DDL效率還是比pt-osc低，所以還是需要在業務低峰的時候處理。相關的測試可以看gh-ost和pt-osc性能對比。

總結：

gh-ost 放棄了觸發器，使用 binlog 來同步。gh-ost 作為一個偽裝的備庫，可以從主庫/備庫上拉取 binlog，過濾之後重新應用到主庫上去，相當於主庫上的增量操作通過 binlog 又應用回主庫本身，不過是應用在幽靈表上。

gh-ost 首先連接到主庫上，根據 alter 語句創建幽靈表，然後作為一個”備庫“連接到其中一個真正的備庫上，一邊在主庫上拷貝已有的數據到幽靈表，一邊從備庫上拉取增量數據的 binlog，然後不斷的把 binlog 應用回主庫。圖中 cut-over 是最後一步，鎖住主庫的源表，等待 binlog 應用完畢，然後替換 gh-ost 表為源表。gh-ost 在執行中，會在原本的 binlog event 裏面增加以下 hint 和心跳包，用來控制整個流程的進度，檢測狀態等。這種架構帶來諸多好處，例如：

• 整個流程異步執行，對於源表的增量數據操作沒有額外的開銷，高峰期變更業務對性能影響小。
• 降低寫壓力，觸發器操作都在一個事務內，gh-ost 應用 binlog 是另外一個連接在做。
• 可停止，binlog 有位點記錄，如果變更過程發現主庫性能受影響，可以立刻停止拉binlog，停止應用 binlog，穩定之後繼續應用。
• 可測試，gh-ost 提供了測試功能，可以連接到一個備庫上直接做 Online DDL，在備庫上觀察變更結果是否正確，再對主庫操作，心裏更有底。

參考文檔：

https://github.com/github/gh-ost

GitHub 開源的 MySQL 在線更改 Schema 工具

Online DDL 工具 gh-ost 支持阿裏雲 RDS

gh-ost：不一樣的在線表結構變更

GitHub開源MySQL Online DDL工具gh-ost參數解析

MySQL在線DDL gh-ost 使用說明