快速学会像Git一样管理数据库业务版本变更

2022-11-28 07:56:31

1. 前言

随着项目的不断迭代，数据库表结构、数据都在发生着变化。甚至有的业务在多环境版本并行运行。数据为王的时代，管理好数据库的版本也成为了迫切的需要。如何能做到像 Git 之类的版本控制工具来管理数据库？Java 项目中常用 Flyway 和 Liquibase 来管理数据库版本。其中 Flyway 相对来说比较受欢迎。

2. Flyway 的特点

Flyway 大受欢迎是因为它具有以下优点：

简单非常容易安装和学习，同时迁移的方式也很容易被开发者接受。
专一专注于搞数据库迁移、版本控制而并没有其它副作用。
强大专为连续交付而设计。让Flyway在应用程序启动时迁移数据库。

3. Flyway 的工作机制

Flyway 需要在 DB 中先创建一个 metadata 表 (缺省表名为 flyway_schema_history), 在该表中保存着每次 migration （迁移）的记录, 记录包含 migration 脚本的版本号和 SQL 脚本的 checksum 值。下图表示了多个数据库版本。

对应的 metadata 表记录：

Flyway 扫描文件系统或应用程序的类路径读取 DDL 和 DML 以进行迁移。根据metadata 表进行检查迁移。如果脚本声明的版本号小于或等于标记为当前版本的版本号之一，将忽略它们。其余迁移是待处理迁移：可用，但未应用。最后按版本号对它们进行排序并按顺序执行并将执行结果写入 metadata 表。

对应的 metadata 表记录：

Flyway 支持命令行（需要下载命令行工具）和 Java Api ，也支持构建工具 Maven 和 Gradle 。这里我们将目光放在 Java Api 上。

3. Flyway 的规则

Flyway 是如何比较两个 SQL 文件的先后顺序呢？它采用 采用左对齐原则, 缺位用 0 代替 。举几个例子：

1.0.1.1 比 1.0.1 版本高。

1.0.10 比 1.0.9.4 版本高。

1.0.10 和 1.0.010 版本号一样高, 每个版本号部分的前导 0 会被忽略。

Flyway 将 SQL 文件分为 Versioned 、Repeatable 和 Undo 三种：

Versioned 用于版本升级, 每个版本有唯一的版本号并只能执行一次.
Repeatable 可重复执行, 当 Flyway检测到 Repeatable 类型的 SQL 脚本的 checksum 有变动, Flyway 就会重新应用该脚本. 它并不用于版本更新, 这类的 migration 总是在 Versioned 执行之后才被执行。
Undo 用于撤销具有相同版本的版本化迁移带来的影响。但是该回滚过于粗暴，过于机械化，一般不推荐使用。一般建议使用 Versioned 模式来解决。

这三种的命名规则如下图：

Prefix 可配置，前缀标识，默认值 V 表示 Versioned, R 表示 Repeatable, U 表示 Undo
Version 标识版本号, 由一个或多个数字构成, 数字之间的分隔符可用点 . 或下划线 _
Separator 可配置, 用于分隔版本标识与描述信息, 默认为两个下划线 __
Description 描述信息, 文字之间可以用下划线 _ 或空格分隔
Suffix 可配置, 后续标识, 默认为 `.sql```

4. Spring Boot 集成 Flyway

Spring Boot 提供了对 Flyway 的自动配置。使我们可以开箱即用 Flyway 进行数据库版本控制。

4.1 Flyway 依赖

你只需要引入依赖：

      <!-- 无需版本号 -->
 <dependency>
      <groupId>org.flywaydb</groupId>
      <artifactId>flyway-core</artifactId>
 </dependency>

当然你要集成你的相关数据库环境。这里我们采用 H2 数据库来演示，其它数据库同理只不过方言不同。不熟悉 H2 数据库的可参阅我的专题文章 Spring Boot 2 实战：H2数据库集成以及使用。

4.2 Flyway 配置

为了直观的讲解配置，首先在 Spring Boot 配置文件 application.yml 我们配置 H2 数据库为:

 spring:
   datasource:
     #  h2 驱动
     driver-class-name: org.h2.Driver
     # h2  数据库 持久化到磁盘D:/h2 库名: flyway  mysql模式
     url: jdbc:h2:file:D:/h2/flyway;MODE=MySQL;DATABASE_TO_LOWER=TRUE
   h2:
     #    开启console 访问 默认false
     console:
       enabled: true
       settings:
         #      开启h2 console 跟踪 方便调试  默认 false
         trace: true
         #      允许console 远程访问 默认false
         web-allow-others: true
       #  h2 访问路径上下文
       path: /h2-console

对应Flyway的配置为：

# flyway 配置
spring:
  flyway:
    # 启用或禁用 flyway
    enabled: true
    # flyway 的 clean 命令会删除指定 schema 下的所有 table, 生产务必禁掉。这个默认值是 false 理论上作为默认配置是不科学的。
    clean-disabled: true
    # SQL 脚本的目录,多个路径使用逗号分隔 默认值 classpath:db/migration
    locations: classpath:db/migration
    #  metadata 版本控制信息表 默认 flyway_schema_history
    table: flyway_schema_history
    # 如果没有 flyway_schema_history 这个 metadata 表， 在执行 flyway migrate 命令之前, 必须先执行 flyway baseline 命令
    # 设置为 true 后 flyway 将在需要 baseline 的时候, 自动执行一次 baseline。
    baseline-on-migrate: true
    # 指定 baseline 的版本号,默认值为 1, 低于该版本号的 SQL 文件, migrate 时会被忽略
    baseline-version: 1
    # 字符编码 默认 UTF-8
    encoding: UTF-8
    # 是否允许不按顺序迁移 开发建议 true  生产建议 false
    out-of-order: false
    # 需要 flyway 管控的 schema list,这里我们配置为flyway  缺省的话, 使用spring.datasource.url 配置的那个 schema,
    # 可以指定多个schema, 但仅会在第一个schema下建立 metadata 表, 也仅在第一个schema应用migration sql 脚本.
    # 但flyway Clean 命令会依次在这些schema下都执行一遍. 所以 确保生产 spring.flyway.clean-disabled 为 true
    schemas: flyway
    # 执行迁移时是否自动调用验证   当你的 版本不符合逻辑 比如 你先执行了 DML 而没有 对应的DDL 会抛出异常
    validate-on-migrate: true

请务必仔细阅读 Flyway 相关配置的说明。

4.3 编写 SQL 初始化脚本

我们先编写一个初始化 SQL 文件，向 H2 数据库已经自动初始化的 schema flyway 添加一张 sys_user 表。请注意命名规则。脚本名称为 V1.0.1__Add_table_user.sql 。SQL 脚本的位置在配置的 spring.flyway.locations 下。内容为：

use `flyway`;
CREATE TABLE `sys_user`
(
    `user_id`         int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `username`        varchar(1024)    NOT NULL unique ,
    `encode_password` varchar(1024)       NOT NULL,
    `age`             int(3)           NOT NULL,
    PRIMARY KEY (`user_id`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8mb4;

insert into  flyway.sys_user values (1,'Felordcn','{noop}12345',18);

启动 Spring Boot 应用。打开 H2 数据库控制台 http://localhost:8080/h2-console ,在 JDBC URL 一栏粘贴 jdbc:h2:file:D:/h2/flyway;MODE=MySQL;DATABASE_TO_LOWER=TRUE 并点击 Connect 按钮会进入以下界面：

这里 -1 是因为我们缺省了 Flyway 需要的 flyway_schema_history 表。0 是因为 H2 数据库自动初始化了 Schema flyway ，其它数据库可能需要你手动来建立。

4.4 编写 SQL 变更脚本

我们编写一个 V1.0.0__Delete_sysuser_felordcn.sql 来删除 V1.0.1__Add_table_user.sql 中初始化的用户。你会发现启动报错了，因为我们开启了校验，所以对于逻辑错误的版本会抛出异常。我们将版本号更改为 V1.0.2__Delete_sysuser_felordcn.sql 再次启动。通过 H2 数据库控制台我们会发现多了一条变更记录：

同时 sys_user 表的数据也没有了，符合预期。

5. Flyway 最佳实践

通过上面的介绍相信你很快就会使用 Flyway 进行数据库版本控制了。这里总结了一些在实际开发中的使用经验：

生产务必禁 spring.flyway.cleanDisabled=false 。
尽量避免使用 Undo 模式。
开发版本号尽量根据团队来进行多层次的命名避免混乱。比如 V1.0.1__ProjectName_{Feature|fix}_Developer_Description.sql ，这种命名同时也可以获取更多脚本的开发者和相关功能的信息。
spring.flyway.outOfOrder 取值生产上使用 false，开发中使用 true。
多个系统公用一个数据库 schema 时配置spring.flyway.table 为不同的系统设置不同的 metadata 表名而不使用缺省值 flyway_schema_history 。

6. 总结

今天我们对 Flyway 数据库版本迁移管理工具进行了介绍并将之与 Spring Boot 相结合。这将大大规范我们的数据库管理，提高生产效率。同时也分享了一些相当有用的生产实践经验。

码农公寓