Practical MySQL & MariaDB

MySQL 5.7 与 8.0 差异：功能、迁移步骤与升级最佳实践

進階／其他
目次

1. 引言

MySQL 概述

MySQL 是全球使用最广泛的开源关系型数据库管理系统（RDBMS）之一。它是 Web 应用和企业系统的关键组件，受到众多工程师和数据库管理员的信赖。MySQL 的众多优势中，升级 MySQL 不仅能提升系统的稳定性和性能，还能让你使用新功能，发挥更大价值。

为什么关注 MySQL 5.7 与 8.0 的差异？

MySQL 5.7 与 8.0 这两个主流版本之间存在许多差异。了解这些差异在选择合适版本或规划迁移时极为重要。例如，MySQL 8.0 改变了默认字符集并提升了性能，同时也废弃或移除了一些特性，迁移时需要特别留意。

本文阐述了 MySQL 5.7 与 8.0 之间的关键差异和新特性，并提供迁移注意事项和实用建议。文中还包含常见问题解答（FAQ）章节，帮助开发者和数据库管理员在考虑 MySQL 升级时获得有价值的洞见。

2. MySQL 5.7 与 8.0 的关键差异（初学者概览）

默认字符集的变化

在 MySQL 5.7 中，默认字符集是 “latin1”，而在 8.0 中已改为 “utf8mb4”。
utf8mb4 完全支持表情符号和特殊字符，显著提升了字符集兼容性。这为国际化网站和应用提供了更安全、更可靠的运行环境。

示例：

-- Emoji data that may cause an error in MySQL 5.7
INSERT INTO test_table (text_column) VALUES ('😊');

在 MySQL 8.0 中，像这样的表情符号数据可以毫无问题地存储。

新增功能

MySQL 8.0 引入了许多新功能，提升了开发者和数据库管理员的工作效率。以下是最重要的几项增强。

  1. 增强的 JSON 功能
  • 对 JSON 数据的搜索和操作变得更加直观。
  • 示例：轻松从 JSON 数据中提取特定值。sql SELECT JSON_EXTRACT(json_column, '$.key') FROM test_table;
  1. 窗口函数的引入
  • 窗口函数的加入简化了数据分析。
  • 示例：为每个客户计算销售排名的查询 sql SELECT customer_id, sales, RANK() OVER (ORDER BY sales DESC) AS rank FROM sales_table;

已废弃和已移除的功能

在 MySQL 8.0 中，若干功能已被废弃或移除。以下是一些示例。

  • 移除 query_cache 为提升性能而废弃。建议通过索引策略或在应用层面管理缓存。
  • 停止支持旧版认证方式 为增强安全性而移除旧的认证机制。

性能提升

MySQL 8.0 大幅提升了查询处理速度和索引管理。这些改进对处理海量数据的环境带来了显著收益。

示例：

  • 通过热图进行索引管理：高效删除使用频率低的索引。
  • InnoDB 优化：更快的事务处理速度。
    -- Example of index optimization
ALTER TABLE sales_table ADD INDEX (sales_amount);

3. MySQL 5.7 与 8.0 差异深度剖析（中高级）

默认字符集的细节

在 MySQL 8.0 中，默认字符集已改为 utf8mb4。这大幅提升了国际化支持。例如，存储表情符号和特殊字符所需的多字节字符支持已默认开启。

实际影响:

  • 字符集兼容性：在从 5.7 迁移到 8.0 时，如果现有数据库使用 latin1 或其他字符集，您应考虑在迁移过程中是否更改字符集。
  • 性能影响：使用 utf8mb4 可以使某些字符串比较更高效，但对于大规模数据库应提前验证其性能影响。
    -- Example: Convert to utf8mb4
ALTER TABLE sample_table CONVERT TO CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci;

增强的 JSON 功能

MySQL 5.7 首次引入 JSON 数据类型，MySQL 8.0 添加了更强大的功能。这使得管理和操作结构化数据更容易，提高了应用开发效率。

关键改进：

  1. JSON_TABLE 函数 您可以将 JSON 数据转换为表格形式，从而更容易查询和操作复杂的 JSON 结构。
    SELECT * FROM JSON_TABLE(
    '[{"id": 1, "name": "Alice"}, {"id": 2, "name": "Bob"}]',
    '$[*]' COLUMNS (
        id INT PATH '$.id',
        name VARCHAR(50) PATH '$.name'
    )
) AS jt;
  1. 索引优化 您可以在 JSON 数据上创建索引，提升查询性能。
    CREATE INDEX json_index ON test_table (JSON_EXTRACT(json_column, '$.key'));

性能与 InnoDB 改进

MySQL 8.0 对 InnoDB 引擎进行了显著优化，提升了事务吞吐量，并能更高效地处理大规模数据集。

主要改进：

  1. 引入双写缓冲区 提高了崩溃恢复能力并提升磁盘 I/O 效率。
  2. 持久化元数据 表定义和索引信息存储在磁盘上，重启后性能得到改善。

示例：

-- Example of index optimization
ALTER TABLE sales_table ADD INDEX (sales_amount);

窗口函数的引入

MySQL 8.0 添加了窗口函数，使数据分析更简便。使用窗口函数，您可以高效实现聚合、排名等高级操作。

常见用例：

  • 计算每位客户的累计销售额
  • 计算排名和排序

示例：计算累计销售额：

SELECT customer_id, sales, SUM(sales) OVER (PARTITION BY customer_id ORDER BY sales_date) AS cumulative_sales
FROM sales_table;

已弃用功能与迁移注意事项

MySQL 8.0 移除或弃用了一些功能。了解这些变化对于避免迁移问题至关重要。

  • 已移除的功能
  • query_cache：为提升性能已被移除。
  • 旧的认证方式：为提升安全性已被移除。
  • 迁移注意事项
  • 您应提前识别依赖已弃用功能的查询和应用组件，并评估替代方案。

4. 迁移注意事项

检查兼容性

在迁移之前，重要的是审查 MySQL 8.0 中的不兼容更改和已弃用功能。请特别关注以下要点。

  1. 保留字的变化 MySQL 8.0 引入了新的保留字，可能与现有的列名或表名冲突。您应提前审查并进行调整。例如：GROUPS 和 WINDOW 在 8.0 中已成为保留字。
    -- Example rename to avoid conflicts
ALTER TABLE example_table RENAME COLUMN groups TO user_groups;
  1. 使用已弃用的功能 在 5.7 中可用的查询或设置在 8.0 可能已被弃用或移除。例如，query_cache 在 8.0 中已被移除。考虑使用应用层缓存作为替代方案。
  2. 字符集和校对规则的变化 在 MySQL 8.0 中，默认字符集为 utf8mb4。如果现有表使用 latin1 或其他字符集，迁移过程中可能会出现兼容性问题。
    -- Example: Change character set
ALTER TABLE my_table CONVERT TO CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci;

数据备份的重要性

迁移过程中存在数据丢失或损坏的风险。因此，请务必提前进行备份。

推荐的备份方法：

  • 使用 mysqldump
    mysqldump -u root -p --all-databases > backup.sql
  • 物理备份（例如，使用 Percona XtraBackup）。

创建备份后，在目标环境中恢复它并进行测试，以确保数据迁移正确。

在测试环境中验证

始终首先在测试环境中执行迁移工作，而不是直接在生产环境中。在测试环境中，按照以下步骤识别问题。

  1. 恢复数据 将备份恢复到测试环境并模拟迁移过程。
  2. 验证应用程序行为 迁移后，确认应用程序在 MySQL 8.0 上正常工作。特别注意 SQL 兼容性和性能。
  3. 负载测试 运行模拟真实流量的负载测试，以识别升级数据库中的性能瓶颈。

创建迁移计划

成功的迁移需要详细的计划。在创建计划时，使用以下步骤作为参考。

  1. 分析当前状态
  • 审查当前的 MySQL 配置和使用模式。
  • 检查已弃用的功能和保留字冲突。
  1. 准备迁移工具
  • 使用官方 MySQL mysql_upgrade 工具来顺利执行数据库升级。
  1. 分阶段迁移
  • 从开发环境开始，然后进行到 staging，最后是生产环境。
  1. 迁移后优化
  • 重建索引并执行性能调优。
    ANALYZE TABLE my_table;
OPTIMIZE TABLE my_table;

故障排除

如果迁移过程中出现问题，使用以下方法解决它们。

  1. 检查错误日志 审查 MySQL 日志以识别根本原因。
    tail -f /var/log/mysql/error.log
  1. 使用兼容性设置 在 MySQL 8.0 中，您可以临时调整 sql_mode 以保持兼容性。
    SET sql_mode='NO_ENGINE_SUBSTITUTION';
  1. 使用官方文档 参考官方 MySQL 升级指南和 FAQ 查找解决方案。

5. 迁移程序指南

迁移准备

  1. 检查当前版本 在迁移之前，验证当前的 MySQL 版本。这在使用 mysql_upgrade 工具和检查兼容性时有所帮助。
    mysql --version
  1. 识别已弃用功能 检查可能影响迁移的已弃用功能或配置。 根据官方“升级到 MySQL 8.0”指南创建一个检查列表。
  2. 备份数据 为确保数据安全，执行完整备份。 推荐方法包括：
  • 使用 mysqldump 命令 : bash mysqldump -u root -p --all-databases > backup.sql
  • 物理备份（例如，使用 Percona XtraBackup）。

创建备份后，在目标环境中恢复它并测试以确认数据迁移正确。

迁移步骤

  1. 安装 MySQL 8.0 在目标服务器上安装 MySQL 8.0。 安装程序因操作系统而异。下面是 Ubuntu 的示例：
    sudo apt update
sudo apt install mysql-server
  1. 审查配置文件 检查 my.cnf（或 my.ini）文件并更新设置。
  • 移除已弃用选项
  • 设置新的字符集（utf8mb4）
    [mysqld]
character-set-server=utf8mb4
collation-server=utf8mb4_unicode_ci
  1. 导入数据 使用备份文件导入数据。
    mysql -u root -p < backup.sql
  1. 运行 mysql_upgrade 工具 升级到 MySQL 8.0 后，执行 mysql_upgrade 工具以将数据库更新到最新的内部格式。
    mysql_upgrade -u root -p

迁移后优化

  1. Rebuild Indexes 重建索引以针对新的 InnoDB 引擎进行优化。
    ALTER TABLE table_name ENGINE=InnoDB;
  1. Verify Query Performance 测试主要的应用查询，并根据需要调整索引或配置。
    EXPLAIN SELECT * FROM table_name WHERE column_name = 'value';
  1. Monitor Logs 在迁移后持续数天监控错误日志和慢查询日志，以便及早发现问题。
    tail -f /var/log/mysql/error.log

测试与验证

迁移后，执行以下检查以确保正常运行。

  1. Application verification 确认应用程序正常工作，且所有查询表现如预期。
  2. Load testing 模拟真实流量以验证性能和稳定性。
  3. Data integrity verification 确保在从 5.7 迁移到 8.0 后数据保持完整。特别关注字符集和校对相关的问题。

如果出现问题该怎么办

如果在迁移期间或迁移后出现问题，请考虑以下解决方案。

  1. Restore from Backup 如果问题无法解决，请考虑使用备份回滚到之前的环境。
  2. Refer to Official Support 查阅官方 MySQL 升级指南和支持资源以获取故障排除指导。
  3. Share Error Details 在论坛或开发者社区发布详细错误信息可能帮助您找到解决方案。

6. FAQ (Frequently Asked Questions)

Q1: MySQL 5.7 的支持何时结束？

A1: MySQL 5.7 的官方支持已于 2023 年 10 月 结束。此后不再提供安全更新和错误修复。强烈建议尽快规划迁移到 MySQL 8.0。

Q2: 迁移到 MySQL 8.0 是否强制？

A2: 迁移并非严格强制，但出于以下原因推荐进行：

  • MySQL 8.0 提供更好的安全性和性能。
  • 新增特性，如增强的 JSON 支持和窗口函数，提高开发效率。
  • 由于 MySQL 5.7 支持已结束，降低了安全风险。

Q3: 迁移过程中数据兼容性是否得到保留？

A3: 一般情况下，数据兼容性得以保持。但在以下情况需格外注意：

  • 如果数据库使用 latin1 或旧的校对规则，迁移后可能出现字符编码问题。
  • 如果使用了已废弃或已移除的特性，可能会出现错误或异常行为。

强烈建议在迁移前在测试环境中验证所有内容。

Q4: 升级后能降级到之前的版本吗？

A5: 从 MySQL 8.0 降级回 MySQL 5.7 极其困难。MySQL 8.0 的内部数据结构已改变，兼容性难以保持。迁移前务必做好完整备份，以应对意外情况。

Q5: 迁移需要多长时间？

A5: 迁移时间取决于数据库规模和环境。关键因素包括：

  • 数据库规模（数据量越大耗时越长）。
  • 服务器性能和网络速度。
  • 测试和故障排除所需的时间。

小型数据库可能只需几小时，而大规模系统可能需要数天。

Q6: MySQL 8.0 中哪些重大变化需要特别关注？

A6: 主要的若干变化包括：

  • 默认字符集已改为 utf8mb4，迁移时可能出现字符相关问题。
  • query_cache 已被移除，需调整缓存策略。
  • 新增保留字（如 GROUPS、WINDOW）可能与现有模式定义冲突。

Q7: 迁移后性能会下降吗？

A7: 正确迁移后，MySQL 8.0 的性能通常会提升。但在以下情况下可能出现暂时的性能下降：

  • 索引配置不当。
  • 迁移后暴露的低效查询。
  • 新的配置设置未得到适当优化。

重新构建索引并在迁移后验证查询性能。

Q8: MySQL 8.0 包含哪些安全增强功能？

A8: MySQL 8.0 通过以下功能加强安全性：

  • 改进的认证：caching_sha2_password 是默认的认证插件，提供更强的安全性。
  • 扩展的数据加密：支持 InnoDB 表空间加密。
  • 登录尝试限制：可以配置对失败登录尝试的限制，以防止未授权访问。

Q9: 是否应将迁移到 MySQL 8.0 外包？

A9: 这取决于您的数据库规模和内部专业能力。小型环境通常可以内部处理，但对于大规模系统或需要高可用性的环境，聘请专家可以降低风险。

7. 结论

迁移到 MySQL 8.0 的好处

  1. 性能提升
  • 新的 InnoDB 引擎的优化显著提升了事务处理和查询执行速度。
  1. 新特性
  • 增强的 JSON 功能和窗口函数简化了数据处理和分析。
  • 默认字符集更改为 utf8mb4，简化了国际化支持。
  1. 更强的安全性
  • 加强的认证和加密机制提升了整体系统安全性。

关键迁移注意事项

  • 检查已弃用和已移除的功能
  • 在迁移前审查诸如 query_cache 和旧的认证方法等要素。
  • 字符集问题
  • 如果使用 latin1 或其他旧字符集，迁移后可能出现编码问题。需要进行适当的字符集转换。
  • 在预演环境中测试
  • 在将更改应用到生产环境之前，在测试环境中模拟迁移，以提前解决潜在问题。

成功迁移的关键

  1. 充分准备
  • 分析当前数据库状态，识别不兼容或风险点。
  • 创建备份并验证恢复流程。
  1. 分阶段迁移
  • 从开发到预演再到生产，逐阶段推进并在每个阶段解决问题。
  1. 迁移后优化
  • 重新构建索引并微调配置，以最大化数据库性能。

未来展望

MySQL 8.0 持续发展，利用其最新特性可以进一步提升开发效率和运营稳定性。特别是 JSON 数据类型和窗口函数能够在许多应用中带来变革性的改进。

通过本文，您现在应该对从 MySQL 5.7 迁移到 8.0 有更深入的了解，包括具体步骤和关键注意事项。请谨慎规划迁移，并充分利用 MySQL 8.0 提供的新功能。