Mysql到TiDB迁移,双写数据库兜底方案

语言: CN / TW / HK

作者:京东零售  石磊

TiDB 作为开源 NewSQL 数据库的典型代表之一,同样支持 SQL,支持事务 ACID 特性。在通讯协议上,TiDB 选择与 MySQL 完全兼容,并尽可能兼容 MySQL 的语法。因此,基于 MySQL 数据库开发的系统,大多数可以平滑迁移至 TiDB,而几乎不用修改代码。对用户来说,迁移成本极低,过渡自然。

然而,仍有一些 MySQL 的特性和行为,TiDB 目前暂时不支持或表现与 MySQL 有差异。除此之外,TiDB 提供了一些扩展语法和功能,为用户提供更多的便利。

TiDB 仍处在快速发展的道路上,对 MySQL 功能和行为的支持方面,正按 路线图 的规划在前行。

## 兼容策略

先从总体上概括 TiDB 和 MySQL 兼容策略,如下表:

| 通讯协议 | SQL语法  | 功能和行为 |
| ---- | ------ | ----- |
| 完全兼容 | 兼容绝大多数 | 兼容大多数 |

截至 4.0 版本,TiDB 与 MySQL 的区别总结如下表:

|                                    | MySQL                        | TiDB                                                                                                                                     |
| ----------------------------------- | ---------------------------- | ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| 隔离级别                                | 支持读未提交、读已提交、可重复读、串行化,默认为可重复读 | 乐观事务支持快照隔离,悲观事务支持快照隔离和读已提交                                                                                                               |
| 锁机制                                 | 悲观锁                          | 乐观锁、悲观锁                                                                                                                                  |
| 存储过程                                | 支持                           | 不支持                                                                                                                                      |
| 触发器                                 | 支持                           | 不支持                                                                                                                                      |
| 事件                                  | 支持                           | 不支持                                                                                                                                      |
| 自定义函数                               | 支持                           | 不支持                                                                                                                                      |
| 窗口函数                                | 支持                           | 部分支持                                                                                                                                     |
| JSON                                | 支持                           | 不支持部分 MySQL 8.0 新增的函数                                                                                                                    |
| 外键约束                                | 支持                           | 忽略外键约束                                                                                                                                   |
| 字符集                                 |                             | 只支持 ascii、latin1、binary、utf8、utf8mb4                                                                                                     |
| 增加/删除主键                             | 支持                           | 通过 [alter-primary-key](https://pingcap.com/docs-cn/dev/reference/configuration/tidb-server/configuration-file/#alter-primary-key) 配置开关提供 |
| CREATE TABLE tblName AS SELECT stmt | 支持                           | 不支持                                                                                                                                      |
| CREATE TEMPORARY TABLE              | 支持                           | TiDB 忽略 TEMPORARY 关键字,按照普通表创建                                                                                                            |
| DML affected rows                   | 支持                           | 不支持                                                                                                                                      |
| AutoRandom 列属性                      | 不支持                          | 支持                                                                                                                                       |
| Sequence 序列生成器                      | 不支持                          | 支持                                                                                                                                       |

## 三种方案比较

双写方案:同时往mysql和tidb写入数据,两个数据库数据完全保持同步

•优点:此方案最安全,作为兜底方案不需担心数据库回滚问题,因为数据完全一致,可以无缝回滚到mysql

•缺点:新方案,调研方案实现,成本较高

读写分离:数据写入mysql,从tidb读,具体方案是切换到线上以后,保持读写分离一周时间左右,这一周时间用来确定tidb数据库没有问题,再把写操作也切换到tidb

•优点: 切换过程,mysql和tidb数据保持同步,满足数据回滚到mysql方案

•缺点:mysql和tidb数据库同步存在延时,对部分写入数据要求实时查询的会导致查询失败,同时一旦整体切换到tidb,无法回切到mysql

直接切换:直接一步切换到tidb

•优点:切换过程最简单,成本最低

•缺点:此方案没有兜底方案,切换到tidb,无法再回切到mysql或者同步数据回mysql风险较大,无法保证数据是否可用

## Django双写mysql与tidb策略

```
settings.py中新增配置
```

```

# Dev Database settings
DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
        'NAME': 'name',
        'USER': 'root',
        'PASSWORD': '123456',
        'HOST': 'db',
    },
    'replica': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
        'NAME': 'name',
        'USER': 'root',
        'PASSWORD': '123456',
        'HOST': 'db',
    },
    'bak': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
        'NAME': 'name',
        'USER': 'root',
        'PASSWORD': '123456',
        'HOST': 'db',
    },
}
# 多重写入数据库配置
MULTI_WRITE_DB = "bak"
```

双写中间件 basemodel.py

```
import copy
import logging
import traceback
from django.db import models, transaction, router
from django.db.models.deletion import Collector
from django.db.models import sql
from django.db.models.sql.constants import CURSOR
from jcdp.settings import MULTI_WRITE_DB, DATABASES

multi_write_db = MULTI_WRITE_DB


# 重写QuerySet
class BaseQuerySet(models.QuerySet):

    def create(self, **kwargs):
        return super().create(**kwargs)

    def update(self, **kwargs):
        try:
            rows = super().update(**kwargs)
            if multi_write_db in DATABASES:
                self._for_write = True
                query = self.query.chain(sql.UpdateQuery)
                query.add_update_values(kwargs)
                with transaction.mark_for_rollback_on_error(using=multi_write_db):
                    query.get_compiler(multi_write_db).execute_sql(CURSOR)
        except Exception:
            logging.error(traceback.format_exc())
            raise
        return rows

    def delete(self):
        try:
            deleted, _rows_count = super().delete()
            if multi_write_db in DATABASES:
                del_query = self._chain()
                del_query._for_write = True
                del_query.query.select_for_update = False
                del_query.query.select_related = False
                collector = Collector(using=multi_write_db)
                collector.collect(del_query)
                collector.delete()
        except Exception:
            logging.error(traceback.format_exc())
            raise
        return deleted, _rows_count

    def raw(self, raw_query, params=None, translations=None, using=None):
        try:
            qs = super().raw(raw_query, params=params, translations=translations, using=using)
            if multi_write_db in DATABASES:
                super().raw(raw_query, params=params, translations=translations, using=multi_write_db)
        except Exception:
            logging.error(traceback.format_exc())
            raise
        return qs

    def bulk_create(self, objs, batch_size=None, ignore_conflicts=False):
        try:
            for obj in objs:
                obj.save()
        except Exception:
            logging.error(traceback.format_exc())
            raise
        # objs = super().bulk_create(objs, batch_size=batch_size, ignore_conflicts=ignore_conflicts)
        # if multi_write_db in DATABASES:
        #     self._db = multi_write_db
        #     super().bulk_create(objs, batch_size=batch_size, ignore_conflicts=ignore_conflicts)
        return objs

    def bulk_update(self, objs, fields, batch_size=None):
        try:
            super().bulk_update(objs, fields, batch_size=batch_size)
            if multi_write_db in DATABASES:
                self._db = multi_write_db
                super().bulk_update(objs, fields, batch_size=batch_size)
        except Exception:
            logging.error(traceback.format_exc())
            raise


class BaseManager(models.Manager):
    _queryset_class = BaseQuerySet


class BaseModel(models.Model):
    objects = BaseManager()

    class Meta:
        abstract = True

    def delete(
            self, using=None, *args, **kwargs
    ):
        try:
            instance = copy.deepcopy(self)
            super().delete(using=using, *args, **kwargs)
            if multi_write_db in DATABASES:
                super(BaseModel, instance).delete(using=multi_write_db, *args, **kwargs)
        except Exception:
            logging.error(traceback.format_exc())
            raise

    def save_base(self, raw=False, force_insert=False,
                  force_update=False, using=None, update_fields=None):
        try:
            using = using or router.db_for_write(self.__class__, instance=self)
            assert not (force_insert and (force_update or update_fields))
            assert update_fields is None or update_fields
            cls = self.__class__
            # Skip proxies, but keep the origin as the proxy model.
            if cls._meta.proxy:
                cls = cls._meta.concrete_model
            meta = cls._meta
            # A transaction isn't needed if one query is issued.
            if meta.parents:
                context_manager = transaction.atomic(using=using, savepoint=False)
            else:
                context_manager = transaction.mark_for_rollback_on_error(using=using)
            with context_manager:
                parent_inserted = False
                if not raw:
                    parent_inserted = self._save_parents(cls, using, update_fields)
                self._save_table(
                    raw, cls, force_insert or parent_inserted,
                    force_update, using, update_fields,
                )
            if multi_write_db in DATABASES:
                super().save_base(raw=raw,
                                  force_insert=raw,
                                  force_update=force_update,
                                  using=multi_write_db,
                                  update_fields=update_fields)
            # Store the database on which the object was saved
            self._state.db = using
            # Once saved, this is no longer a to-be-added instance.
            self._state.adding = False
        except Exception:
            logging.error(traceback.format_exc())
            raise
```

上述配置完成以后,在每个应用的models.py中引用新的BaseModel类作为模型基类即可实现双写目的

```
class DirectoryStructure(BaseModel):
    """
    目录结构
    """
    view = models.CharField(max_length=128, db_index=True)  # 视图名称 eg:部门视图 项目视图
    sub_view = models.CharField(max_length=128, unique=True, db_index=True)  # 子视图名称
    sub_view_num = models.IntegerField()  # 子视图顺序号
```

注:目前该方法尚不支持多对多模型的双写情景,如有业务需求,还需重写ManyToManyField类,方法参考猴子补丁方式

迁移数据库过程踩坑记录

TIDB配置项差异:确认数据库配置:ONLY_FULL_GROUP_BY 禁用 (mysql默认禁用)

TIDB不支持事务savepoint,代码中需要显式关闭savepoint=False

TIDB由于是分布式数据库,对于自增主键字段的自增策略与mysq有差异,若业务代码会与主键id关联,需要注意