一、数据迁移背景

问题场景：

现在有一个未分库分表的系统，未来要分库分表，如何设计才可以让系统从未分库分表动态切换到分库分表上？

1.1 停机迁移方案

我先给你说一个最 low 的方案，就是很简单，大家伙儿凌晨 12 点开始运维，网站或者 app 挂个公告，说 0 点到早上 6 点进行运维，无法访问。

接着到 0 点停机，系统停掉，没有流量写入了，此时老的单库单表数据库静止了。然后你之前得写好一个导数的一次性工具，此时直接跑起来，

然后将单库单表的数据哗哗哗读出来，写到分库分表里面去。

导数完了之后，就 ok 了，修改系统的数据库连接配置啥的，包括可能代码和 SQL 也许有修改，那你就用最新的代码，然后直接启动连到新的分库分表上去。

验证一下，ok了，完美，大家伸个懒腰，看看看凌晨 4 点钟的北京夜景，打个滴滴回家吧。

但是这个方案比较 low，谁都能干，我们来看看高大上一点的方案。

1.2 双写迁移方案

简单来说，就是在线上系统里面，之前所有写库的地方，增删改操作，除了对老库增删改，都加上对新库的增删改，这就是所谓的双写，同时写俩库，老库和新库。

然后系统部署之后，新库数据差太远，用之前说的导数工具，跑起来读老库数据写新库，写的时候要根据 gmt_modified 这类字段判断这条数据最后修改的时间，

除非是读出来的数据在新库里没有，或者是比新库的数据新才会写。简单来说，就是不允许用老数据覆盖新数据。

导完一轮之后，有可能数据还是存在不一致，那么就程序自动做一轮校验，比对新老库每个表的每条数据，接着如果有不一样的，就针对那些不一样的，从老库读数据再次写。

反复循环，直到两个库每个表的数据都完全一致为止。

接着当数据完全一致了，就 ok 了，基于仅仅使用分库分表的最新代码，重新部署一次，不就仅仅基于分库分表在操作了么，还没有几个小时的停机时间，很稳。

所以现在基本玩儿数据迁移之类的，都是这么干的。

二、数据迁移扩展

项目初始，是单库，分了2个表就可以满足业务数据需求。

随着时间推移，多年后，数据越来越多，当前的数据库设计已经不能满足当前设计。

于是，需要如上图一样，进行分库再分表。

2.1 同步双写方案

如上图所示

1. 应用还是保持从旧库中读写数据。

2. 编写个应用，通过canal将增量数据通过新的分库分表规则也同时写入新库。

3. 同时编写个旧数据的迁移的工具，通过新的分库分表规则写入新库。

4. 旧数据迁移完成后，验证新旧库中数据是否一致，一致后，既可切换位新库。

三、具体的迁移方案

双写方案，也是一个高可用的平滑迁移方案，这个方案主要分为四个步骤。

数据迁移前，上游业务应用通过旧的服务访问旧的数据。

3.1 步骤一

双写，写旧库，同时写新库

服务进行升级，对“旧库上的数据修改”（这里的修改，为数据的insert, delete, update），在新库上进行相同的修改操作，这就是所谓的“双写”，

主要修改操作包括：

（1）旧库与新库的同时insert；

（2）旧库与新库的同时delete；

（3）旧库与新库的同时update；

由于新库中此时是没有数据的，所以双写旧库与新库中的affect rows可能不一样，不过这完全不影响业务功能，只要不切库，依然是旧库提供业务服务。

这个服务升级风险较小：

（1）写接口是少数接口，改动点较少；

（2）新库的写操作执行成功与否，对业务功能没有任何影响；

3.2 步骤二

数据迁移工具

研发一个数据迁移工具，进行数据迁移。这个数据迁移工具，把旧库中的数据转移到新库中来。

这个小工具的风险较小：

1. 整个过程依然是旧库对线上提供服务；

2. 小工具的复杂度较低；

3. 任何时间发现问题，都可以把新库中的数据干掉重来；

4. 可以限速慢慢迁移，技术同学没有时间压力；

数据迁移完成之后，就能够切到新库提供服务了么？

答案是肯定的，因为前置步骤进行了双写，所以理论上数据迁移完之后，新库与旧库的数据应该完全一致。

由于迁移数据的过程中，旧库新库双写操作在同时进行，怎么证明数据迁移完成之后数据就完全一致了呢？

如上图所示：

1. 左侧是旧库中的数据，右侧是新库中的数据；

2. 按照primary key从min到max的顺序，分段，限速进行数据的迁移，假设已经迁移到now这个数据段，

数据迁移过程中的修改操作分别讨论：

1. 假设迁移过程中进行了一个双insert操作，旧库新库都插入了数据，数据一致性没有被破坏

2. 假设迁移过程中进行了一个双delete操作，这又分为两种情况

情况一：假设这delete的数据属于[min,now]范围，即已经完成迁移，则旧库新库都删除了数据，数据一致性没有被破坏；

情况二：假设这delete的数据属于[now,max]范围，即未完成迁移，则旧库中删除操作的affect rows为1，新库中删除操作的affect rows为0，

但是数据迁移工具在后续数据迁移中，并不会将这条旧库中被删除的数据迁移到新库中，所以数据一致性仍没有被破坏；

3. 假设迁移过程中进行了一个双update操作，可以认为update操作是一个delete加一个insert操作的复合操作，所以数据仍然是一致的。

除非，在一种非常极限的情况下：

1. 数据迁移工具刚好从旧库中将某一条数据X取出；

2. 在X插入到新库中之前，旧库与新库中刚好对X进行了双delete操作；

3. 数据迁移工具再将X插入到新库中；

这样，会出现新库比旧库多出一条数据X。

但无论如何，为了保证数据的一致性，切库之前，还是需要进行数据校验的。

3.3 步骤三

数据校验工具

在数据迁移完成之后，需要使用数据校验的小工具，将旧库和新库中的数据进行比对，完全一致则符合预期，如果出现步骤二中的极限不一致情况，则以旧库中的数据为准。

这个小工具的风险依旧很小：

1. 整个过程依然是旧库对线上提供服务；

2. 小工具的复杂度较低；

3. 任何时间发现问题，大不了从步骤二开始重来；

4. 可以限速慢慢比对数据，技术同学没有时间压力；