Tarantool 2.X到3.X版本升级中的DDL操作兼容性优化

背景与问题

在分布式数据库系统Tarantool的版本迭代过程中，从2.X升级到3.X版本时，数据定义语言(DDL)操作的兼容性一直是一个关键问题。早期实现中，系统会完全禁止所有DDL操作直到模式(schema)升级完成，这给实际升级过程带来了不便。

技术挑战

在数据库系统升级过程中，保持数据一致性是最核心的要求。Tarantool需要确保：

1. 旧版本数据结构的兼容性
2. 新版本功能的平滑过渡
3. 升级过程中数据操作的原子性和一致性

特别是在模式升级期间，如何处理DDL操作成为一个技术难点。完全禁止虽然安全，但会影响业务连续性；完全允许则可能导致数据结构不一致。

解决方案

经过深入分析和技术验证，Tarantool团队提出了一个分层次的DDL操作控制策略：

1. 严格禁止模式：当检测到模式版本过旧(低于2.11.1)时，仍然保持完全禁止DDL操作的策略，确保系统安全。

2. 部分允许模式：对于模式版本≥2.11.1的情况，系统会：

   • 允许大多数DDL操作
   • 仍然禁止创建持久化触发器
   • 明确禁止向_cluster和_schema系统空间插入名称记录，直到显式调用box.schema.upgrade完成模式升级

3. 未来兼容性设计：当引入新的模式版本时，相关代码(如box.schema.func.create、box.schema.space.create等)需要自行检查当前模式版本是否足够新，否则抛出错误。

实现细节

这一改进涉及Tarantool核心的多个组件：

1. 模式版本检测：系统启动时会检查当前数据目录中的模式版本，决定采用何种DDL策略。

2. 操作拦截层：在DDL操作执行路径上添加版本检查逻辑，根据当前模式版本决定是否允许特定操作。

3. 错误处理：对于不允许的操作，提供清晰的错误信息，指导用户完成升级流程。

4. 系统表保护：特别加强对_cluster和_schema等关键系统表的保护，防止在升级前进行不兼容的修改。

技术优势

这一改进带来了显著的实用价值：

1. 升级过程简化：用户可以在不完全升级模式的情况下执行大部分DDL操作，降低了升级复杂度。

2. 业务连续性：减少了升级期间的停机时间和对业务的影响。

3. 安全平衡：在提供灵活性的同时，通过关键操作限制保证了数据安全。

4. 未来扩展性：为后续版本的模式升级提供了清晰的框架和规范。

最佳实践

对于计划从Tarantool 2.X升级到3.X的用户，建议：

1. 首先确保当前版本≥2.11.1，以获得最佳的升级体验。

2. 升级前备份关键数据，尽管新机制已经提高了安全性。

3. 在测试环境验证所有关键DDL操作在新版本中的行为。

4. 即使大多数DDL操作被允许，仍应尽快完成完整的模式升级流程。

5. 关注操作返回的错误信息，按照指导完成必要的升级步骤。

这一改进体现了Tarantool团队在系统可维护性和用户体验方面的持续优化，为大规模生产环境的平稳升级提供了更好的支持。