TiDB并行DDL操作导致索引数据不一致问题分析

问题背景

在分布式数据库TiDB v6.1.0版本中，当多个DDL操作并行执行时，可能会出现索引数据不一致的情况。具体表现为：表数据与索引数据不匹配，导致查询结果不一致，甚至出现"admin check"命令报错的情况。

问题复现

通过以下步骤可以复现该问题：

1. 创建分区表并插入初始数据
2. 并行执行三个DDL操作：
   • 修改列类型
   • 添加索引
   • 修改列定义
3. 同时执行两个事务：
   • 事务1：查询特定条件的数据
   • 事务2：更新表中的数据

最终检查发现，通过索引查询的结果与全表扫描的结果不一致，且"admin check table"命令会报错，提示索引数据与表数据不匹配。

技术原理分析

TiDB的DDL执行机制

TiDB采用在线DDL机制，允许在不阻塞读写操作的情况下执行DDL语句。DDL操作会被转换为一系列的状态变更，通过分布式协调器PD进行调度执行。

并行DDL的问题根源

当多个DDL操作并行执行时，TiDB需要保证这些操作的原子性和一致性。在v6.1.0版本中，存在以下问题：

1. DDL操作间的协调不足：多个DDL操作同时修改表结构时，缺乏足够的协调机制
2. 索引构建过程不完整：在添加索引的同时修改列定义，可能导致索引构建过程只完成部分数据
3. 事务可见性问题：DDL操作与DML事务并发时，可能出现数据版本不一致的情况

具体问题场景

在复现步骤中，三个DDL操作同时修改同一列(col)的定义：

1. 修改列类型为double(12,3)并允许NULL
2. 添加基于该列的索引
3. 又将列类型改回double(10,2)

这种密集的列定义变更与索引添加操作并发执行，导致索引构建过程中使用了不一致的列定义，最终产生部分索引数据。

解决方案

临时解决方案

1. 避免在业务高峰期执行多个DDL操作
2. 按顺序执行DDL操作，确保前一个DDL完成后再执行下一个
3. 执行"admin check table"验证数据一致性

长期解决方案

该问题已在TiDB v6.1.7及更高版本中修复。修复方案主要包括：

1. 加强了DDL操作的互斥机制
2. 改进了索引构建过程中的数据版本控制
3. 增加了DDL执行前的预检查

最佳实践建议

1. 在生产环境中，建议升级到最新稳定版本
2. 执行多个DDL操作时，建议逐个执行并验证
3. 对于重要表结构变更，建议在低峰期执行并做好备份
4. 定期使用"admin check table"命令检查数据一致性

总结

TiDB作为分布式数据库，在处理并发DDL操作时需要特别谨慎。v6.1.0版本中的这个问题提醒我们，在复杂的数据库操作场景下，需要充分理解数据库的内部机制，并遵循最佳实践。该问题的修复也体现了TiDB社区对数据一致性的高度重视和持续改进。