TiDB变更大小写敏感问题的探讨与总结

1 背景

近期，我们线上的tidb集群就遇到一个变更忽略大小写的需求，本来以为一个改表工单就解决了，但是业务反馈工单完成后，大小写仍旧敏感，本文就来总结一下这类需求可能遇到的问题以及如何避坑，仅供参考。

本文演示的实验环境是tidb 4.0.13版本。

tidb集群默认是大小写敏感，如果初始化集群的时候没有启用相关参数【new_collations_enabled_on_first_bootstrap】，后期想变更为忽略大小写就十分麻烦，可能还存在一定的风险。

2、问题复现

（1）准备测试环境mysql> use tidbtest Reading table information for completion of table and column names You can turn off this feature to get a quicker startup with -A Database changed mysql> create table t(id int not null primary key,name varchar(50) not null default ,age int not null default 0,unique key uk_name(name),key idx_age(age)); Query OK, 0 rows affected (0.07 sec) mysql> show create table t\G *************************** 1. row *************************** Table: t Create Table: CREATE TABLE `t` ( `id` int(11) NOT NULL, `name` varchar(50) NOT NULL DEFAULT , `age` int(11) NOT NULL DEFAULT 0, PRIMARY KEY (`id`), UNIQUE KEY `uk_name` (`name`), KEY `idx_age` (`age`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin 1 row in set (0.01 sec) mysql> mysql> insert into t values(1,a,10),(2,A,11); Query OK, 2 rows affected (0.01 sec) Records: 2 Duplicates: 0 Warnings: 0 mysql> select * from t; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 2 rows in set (0.00 sec) mysql>

测试表【t】id是主键字段，name是唯一索引字段，因为是大小写敏感，所以a 和 A是可以写进去的，唯一索引也是为了验证大小写敏感这一性质。

（2）修改排序集mysql> alter table t modify `name` varchar(50) not null COLLATE utf8mb4_general_ci DEFAULT ; Query OK, 0 rows affected (0.07 sec) mysql> show create table t\G *************************** 1. row *************************** Table: t Create Table: CREATE TABLE `t` ( `id` int(11) NOT NULL, `name` varchar(50) COLLATE utf8mb4_general_ci NOT NULL DEFAULT , `age` int(11) NOT NULL DEFAULT 0, PRIMARY KEY (`id`), UNIQUE KEY `uk_name` (`name`), KEY `idx_age` (`age`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin 1 row in set (0.00 sec) mysql> select * from t where name = a; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | +----+------+-----+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> select * from t where name = A; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 1 row in set (0.01 sec) mysql>

可以看到，修改排序集操作成功了，但是从实际测试看没有生效。

3、测试

经过查阅官方文档后发现是因为tidb从4.0开始支持collation规则但是默认是关闭的，对应的参数是new_collation_enabled。该参数在6.0版本开始默认开启。下面将该参数调整为True试试。

该参数对应的配置文件参数是 new_collations_enabled_on_first_bootstrap，要求是新集群才生效，即旧集群启用这个参数是无法启用collation规则，需要直接更改tidb系统的参数才生效。

（1）验证mysql> select * from mysql.tidb where VARIABLE_NAME = new_collation_enabled; +-----------------------+----------------+----------------------------------------------------+ | VARIABLE_NAME | VARIABLE_VALUE | COMMENT | +-----------------------+----------------+----------------------------------------------------+ | new_collation_enabled | False | If the new collations are enabled. Do not edit it. | +-----------------------+----------------+----------------------------------------------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> update mysql.tidb set VARIABLE_VALUE = True where VARIABLE_NAME = new_collation_enabled limit 1; Query OK, 1 row affected (0.00 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0 mysql> select * from mysql.tidb where VARIABLE_NAME = new_collation_enabled; +-----------------------+----------------+----------------------------------------------------+ | VARIABLE_NAME | VARIABLE_VALUE | COMMENT | +-----------------------+----------------+----------------------------------------------------+ | new_collation_enabled | True | If the new collations are enabled. Do not edit it. | +-----------------------+----------------+----------------------------------------------------+ 1 row in set (0.01 sec) mysql> select * from t where name = a; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | +----+------+-----+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> select * from t where name = A; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 1 row in set (0.01 sec) mysql>

可以看到调整为True后还是不生效，原因是这个参数需要重启tidb组件才能生效。

tiup cluster reload cluster_name -R tidb

注意这里用的是reload。需要注意，这种情况下在线上一定不能reload或者重启，要不然容易引发故障，如下测试，查询会失效。

重启以后再次查看发现一个诡异的事情，之前的查询条件不管是使用小写还是大写现在都没法查询到数据，但是数据真实的存在表里，于是乎就想着走强制索引试试。

mysql> select * from mysql.tidb where VARIABLE_NAME = new_collation_enabled; +-----------------------+----------------+----------------------------------------------------+ | VARIABLE_NAME | VARIABLE_VALUE | COMMENT | +-----------------------+----------------+----------------------------------------------------+ | new_collation_enabled | True | If the new collations are enabled. Do not edit it. | +-----------------------+----------------+----------------------------------------------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> use tidbtest Reading table information for completion of table and column names You can turn off this feature to get a quicker startup with -A Database changed mysql> select * from t where name = a; Empty set (0.00 sec) mysql> select * from t where name = A; Empty set (0.00 sec) mysql> select * from t; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 2 rows in set (0.00 sec) mysql>

如果name字段不带索引，这里的查询是可以查到数据的，而且是符合预期，即大小写不再敏感。

下面使用强制索引试试

mysql> select * from t where name = a; Empty set (0.00 sec) mysql> select * from t force index(idx_age) where name = a; Empty set (0.00 sec) mysql> desc select * from t force index(idx_age) where name = a; +-------------+---------+------+------------------------------+---------------+ | id | estRows | task | access object | operator info | +-------------+---------+------+------------------------------+---------------+ | Point_Get_1 | 1.00 | root | table:t, index:uk_name(name) | | +-------------+---------+------+------------------------------+---------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> desc select * from t where name = a; +-------------+---------+------+------------------------------+---------------+ | id | estRows | task | access object | operator info | +-------------+---------+------+------------------------------+---------------+ | Point_Get_1 | 1.00 | root | table:t, index:uk_name(name) | | +-------------+---------+------+------------------------------+---------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql>

可以看到强制索引并不能解决问题，通过执行计划发现还是走了uk_name这个索引。

起初以为跟这个表的数据量少有关系，后来追加了10000行测试数据发现结果还是一样。

后来尝试通过模糊查询发现只有将%a或者%A才能查到数据，且大小写已经不敏感。

mysql> select * from t where name like %a; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 2 rows in set (0.01 sec) mysql> select * from t where name like %a%; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 2 rows in set (0.02 sec) mysql> select * from t where name like %A; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 2 rows in set (0.02 sec) mysql> select * from t where name like %A%; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 2 rows in set (0.02 sec) mysql> select id,concat(-,name,-) name, age from t where name like %a%; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | -a- | 10 | | 2 | -A- | 11 | +----+------+-----+ 1 row in set (0.00 sec) mysql>

从测试结果猜测可能是uk_name这个索引的问题，忽略大小写且在唯一约束条件下，a和A能同时存在，这显然不合理，于是乎就想着重建这个索引。

mysql> alter table t drop index uk_name; Query OK, 0 rows affected (0.26 sec) mysql> select * from t where name = A; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 2 rows in set (0.01 sec) mysql> select * from t where name = a; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 2 rows in set (0.02 sec) mysql> desc select * from t where name = A; +-------------------------+---------+-----------+---------------+--------------------------------+ | id | estRows | task | access object | operator info | +-------------------------+---------+-----------+---------------+--------------------------------+ | TableReader_7 | 1.00 | root | | data:Selection_6 | | └─Selection_6 | 1.00 | cop[tikv] | | eq(tidbtest.t.name, "A") | | └─TableFullScan_5 | 2.00 | cop[tikv] | table:t | keep order:false, stats:pseudo | +-------------------------+---------+-----------+---------------+--------------------------------+ 3 rows in set (0.00 sec) mysql>

可以看到删除uk_name这个索引后，查询就正常了。

mysql> alter table t add unique index uk_name(name); ERROR 1062 (23000): Duplicate entry a for key uk_name mysql> alter table t add index idx_name(name); Query OK, 0 rows affected (0.26 sec) mysql> select * from t where name = a; +----+------+ | id | name | +----+------+ | 1 | a | | 2 | A | +----+------+ 2 rows in set (0.00 sec) mysql> select * from t where name = A; +----+------+ | id | name | +----+------+ | 1 | a | | 2 | A | +----+------+ 2 rows in set (0.01 sec) mysql>

因a,A是重复数据，所以没法加唯一索引，加一个普通二级索引。

4、解决方案

通过测试发现，这类需求比较棘手，那能不能解决呢？答案当然是肯定的，只是成本问题，下面提供两个方案，仅供参考。

（1）直接在原集群进行操作

这个方案适合小表的场景，主要考虑点是操作过程中对目标字段需要重建索引（如果有索引的话），所以要能容忍全表扫描带来的性能问题。

mysql> use tidbtest Reading table information for completion of table and column names You can turn off this feature to get a quicker startup with -A Database changed mysql> select * from t where name = A; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> select * from t where name = a; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | +----+------+-----+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> alter table t modify `name` varchar(50) not null COLLATE utf8mb4_general_ci DEFAULT ; ERROR 8200 (HY000): Unsupported modifying collation of column name from utf8mb4_bin to utf8mb4_general_ci when index is defined on it. mysql> /*目标字段没有索引直接就能修改成功*/

如果目标字段是索引字段，则无法直接修改排序集，需要删除索引后再修改。

mysql> alter table t drop index uk_name; Query OK, 0 rows affected (0.25 sec) mysql> alter table t modify `name` varchar(50) not null COLLATE utf8mb4_general_ci DEFAULT ; Query OK, 0 rows affected (0.07 sec) mysql> select * from t where name = a; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 2 rows in set (0.02 sec) mysql> alter table t add index idx_name(name); Query OK, 0 rows affected (0.85 sec) /*如果目标字段没有索引就忽略即可*/ /*如果目标字段是唯一索引则需要考虑重复值问题，有可能加不上*/ mysql> select * from t where name = a; +----+------+-----+ | id | name | age | +----+------+-----+ | 1 | a | 10 | | 2 | A | 11 | +----+------+-----+ 2 rows in set (0.00 sec) mysql>

可以看到，大小写已经不敏感了。

（2）集群迁移（物理备份）

这个方案适合目标表是大表的场景。具体操作略，下面简单提供一个思路：

部署好一套新集群

利用br备份原集群

利用br将备份恢复到新集群

使用ticdc进行增量同步

待数据同步后，对新集群的目标表配置大小写不敏感

协同业务进行验证

切换流量，将业务流量切到新集群

另外，待数据同步后，是在新集群变更大小写敏感参数，因为新集群这时候未接受业务流量，所以重启，重建索引等可以放心操作，具体操作流程请参考第一个方案。

（3）集群迁移（逻辑备份）

这个方案适合目标表是大表的场景，这也是官方建议的方案。具体操作略，下面简单提供一个思路：

部署好一套新集群（初始化的时候直接启用new_collations_enabled_on_first_bootstrap参数）

利用逻辑备份工具备份旧集群

利用逻辑备份工具恢复数据到新集群

使用ticdc进行增量同步

待数据同步后，协同业务进行验证

切换流量，将业务流量切到新集群

这种架构可能存在一个问题，上游是大小写敏感，但是下游大小写不敏感，对于唯一索引字段可能会导致同步失败。

5、总结

官方建议有需要忽略大小写需求的话，在初始化集群的时候就启用该参数，已经初始化的集群，无法通过更改该配置项打开或关闭新的 collation 框架，但是我实际测试过程中发现直接变更【mysql.tidb】表的new_collation_enabled参数是能关闭或者开启的，而且也能符合预期。

（1）如果目标字段是非索引字段，直接变更字段排序集以及系统参数即可，待合适时间重新加载tidb组件即可生效。

（2）如果目标表是小表，全表扫描的查询成本与使用目标字段的索引的查询成本相差不大，也可直接参考第一点进行操作。

（3）如果目标表是大表，则需要慎重一些，需要考虑通过集群迁移的方式进行变更此类需求。

（4）如果集群已经启用 collation 框架，则不能对索引字段进行变更排序集操作，否则会报错。

new_collation_enabled=True

mysql> alter table t2 modify `name` varchar(50) not null COLLATE utf8mb4_general_ci DEFAULT ; ERROR 8200 (HY000): Unsupported modifying collation of column name from utf8mb4_bin to utf8mb4_general_ci when index is defined on it. mysql>

综上所述，tidb集群想要变更大小写敏感问题需要考虑的风险点较多，需要用户根据自身环境进行充分评估测试，本文涉及的测试及方案仅供参考，非线上环境的操作建议。

如果存在上下游关系的架构中，一定要评估好风险，避免因调整了tidb的大小写敏感问题导致上下游同步异常。

6、写在最后

本文对tidb集群变更大小写敏感问题做了一下分析及总结，总体来说此类需求是存在一定的风险的，各公司的业务场景也不一样，需求也不同，还可能碰上其他未知的问题，本文所有内容仅供参考。