Изменения схемы без простоя: безопасные аддитивные миграции

Что на самом деле значит «без простоя» для изменений схемы

Изменения схемы без простоя не означают, что ничего не меняется. Это значит, что пользователи продолжают работать, пока вы обновляете базу и приложение, без сбоев и заблокированных сценариев.

Простой — это любой момент, когда система перестаёт вести себя обычно. Это может проявляться как ошибки 500, таймауты API, экраны, которые загружаются, но показывают пустые или неверные значения, падения фоновых задач или база данных, которая принимает чтения, но блокирует записи, потому что долгая миграция держит блокировки.

Изменение схемы может ломать не только основной UI приложения. Частые точки отказа: клиенты API, которые ждут старую форму ответа; фоновые задания, которые читают или пишут конкретные колонки; отчёты, которые опрашивают таблицы напрямую; внешние интеграции и внутренние админ‑скрипты, которые «вчера ещё работали».

Старые мобильные приложения и кэшированные клиенты — частая проблема, потому что вы не можете обновить их мгновенно. Некоторые пользователи держат версию приложения неделями. Другие имеют нестабильное соединение и повторяют старые запросы позже. Даже веб‑клиенты могут вести себя как «старые версии», если сервис‑воркер, CDN или прокси‑кеш хранит устаревший код или предположения.

Настоящая цель — не «одна большая миграция, которая быстро закончится». Цель — последовательность небольших шагов, где каждый шаг работает сам по себе, даже если разные клиенты на разных версиях.

Практическое определение: вы должны уметь деплоить новый код и новую схему в любом порядке, и система при этом всё ещё работает.

Такой подход помогает избежать классической ловушки: деплойнуть новое приложение, которое ожидает новый столбец до того, как столбец создан, или добавить столбец, который старый код не сможет обработать. Планируйте изменения так, чтобы сначала они были аддитивными, выкатывайте их поэтапно и удаляйте старые пути только когда уверены, что ими никто не пользуется.

Начните с аддитивных изменений, которые не ломают существующий код

Самый безопасный путь к миграциям без простоя — добавлять, а не заменять. Добавление нового столбца или таблицы редко ломает что‑то, потому что существующий код продолжает читать и писать старую форму.

Переименования и удаления — рискованная операция. Переименование фактически равно «добавить новое + удалить старое», и именно часть «удалить старое» ломает старые клиенты. Если нужно переименование, сделайте это в два шага: сначала добавьте новое поле, оставьте старое на время, и удалите его только после подтверждения, что от него никто не зависит.

При добавлении колонок начните с nullable полей. Nullable‑колонка позволяет старому коду продолжать вставлять строки, не зная про новое поле. Если в итоге вы хотите NOT NULL, сначала добавьте как nullable, выполните бэкфилл, а затем примените NOT NULL. Значения по умолчанию тоже полезны, но осторожно: добавление дефолта в некоторых СУБД всё ещё может затронуть много строк и замедлить изменение.

Индексы — ещё одно «безопасное, но не бесплатное» добавление. Они ускоряют чтение, но создание и поддержка индекса могут замедлить записи. Добавляйте индексы, когда точно знаете, какой запрос будет их использовать, и рассматривайте выкатывание в часы меньшей нагрузки, если база занята.

Простые правила для аддитивных миграций базы данных:

• Сначала добавляйте новые таблицы или колонки, не трогая старые.
• Делайте новые поля опциональными (nullable) до заполнения данных.
• Поддерживайте старые запросы и полезные нагрузки, пока клиенты не обновятся.
• Откладывайте наложение ограничений (NOT NULL, уникальность, внешние ключи) до завершения бэкфиллов.

Поэтапный план выкатывания, который сохраняет работу старых клиентов

Рассматривайте изменения схемы без простоя как выкатывание, а не единичный деплой. Цель — позволить старым и новым версиям приложения работать бок о бок, пока база постепенно переходит на новую форму.

Практическая последовательность:

1. Добавьте новую схему совместимым способом. Создайте новые колонки или таблицы, разрешите null и избегайте строгих ограничений, которые старый код не может удовлетворить. Если нужен индекс, добавляйте так, чтобы он не блокировал записи.
2. Задеплойте изменения на бэкенде, которые «говорят» на двух «языках». Обновите API так, чтобы он принимал старые и новые запросы. Начните писать в новое поле, при этом поддерживая корректность старого поля. Эта фаза «двойной записи» делает смешанные версии клиентов безопасными.
3. Бэкфиллите существующие данные малыми партиями. Заполняйте новое поле для старых строк постепенно. Ограничивайте размер батчей, добавляйте задержки при необходимости и отслеживайте прогресс, чтобы можно было приостановить работу при росте нагрузки.
4. Переключайте чтение только после высокой покрытия. Когда большинство строк заполнено и вы уверены в результате, переключите бэкенд на приоритет чтения нового поля. Оставьте откат на старое поле ещё некоторое время.
5. Удаляйте старое поле в конце, только когда оно действительно не используется. Ждите, пока старые мобильные сборки «устареют», логи не покажут чтений старого поля, и у вас будет план отката. Затем удаляйте колонку и связанный код.

Пример: вы вводите full_name, но старые клиенты всё ещё отправляют first_name и last_name. В течение некоторого времени бэкенд может формировать full_name при записи, выполнить бэкфилл для существующих пользователей, затем по умолчанию читать full_name, одновременно поддерживая старые полезные нагрузки. Только после явного принятия перехода вы удаляете старые поля.

Бэкфиллы без сюрпризов: как безопасно заполнить новые данные

Бэкфилл заполняет новое поле или таблицу для существующих строк. Чаще всего это самая рискованная часть миграции без простоя, потому что она может создать сильную нагрузку на базу, длинные блокировки и поведение «полумиграции».

Начните с выбора способа выполнения бэкфилла. Для небольших наборов данных единоразовый ручной план (runbook) может подойти. Для больших — предпочтительнее фоновый воркер или запланированная задача, которую можно многократно запускать и безопасно останавливать.

Разбивайте работу на батчи, чтобы контролировать нагрузку. Не обновляйте миллионы строк в одной транзакции. Стремитесь к предсказуемому размеру чанка и короткой паузе между батчами, чтобы обычный трафик пользователей не пострадал.

Практический паттерн:

• Выбирайте небольшой батч (например, следующие 1000 строк) с использованием индексируемого ключа.
• Обновляйте только то, чего не хватает (не перезаписывайте уже заполнённые строки).
• Быстро коммитьте, затем делайте небольшую паузу.
• Записывайте прогресс (последний обработанный ID или метку времени).
• Повторяйте попытки при ошибке, не начиная всё с нуля.

Сделайте задачу перезапускаемой. Храните простой маркер прогресса в отдельной таблице и проектируйте задачу так, чтобы повторный запуск не ломал данные. Идемпотентные обновления (например, UPDATE WHERE new_field IS NULL) — ваши друзья.

Валидация по ходу выполнения важна. Отслеживайте количество строк без нового значения и добавляйте простые проверки целостности: отсутствие отрицательных балансов, метки времени в разумных пределах, статус в допустимом наборе. Проводите выборочные проверки реальных записей.

Решите заранее, что будет делать приложение пока бэкфилл не завершён. Безопасный вариант — fallback‑чтения: если новое поле пустое, вычислять или читать старое значение. Пример: вы добавили preferred_language. Пока бэкфилл не завершён, API может возвращать язык из настроек профиля, если preferred_language пустой, и требовать новое поле только после завершения бэкфилла.

Правила совместимости API для смешанных версий клиентов

Когда вы выкатываете изменение схемы, вы редко контролируете все клиенты. Веб‑пользователи обновляются быстро, а старые мобильные сборки могут оставаться активными неделями. Поэтому обратно‑совместимые API важны даже если миграция базы безопасна.

Сначала считайте новые данные опциональными. Добавляйте новые поля в запросы и ответы, но не требуйте их в первый день. Если старый клиент не отправляет новое поле, сервер всё равно должен принять запрос и вести себя как раньше.

Избегайте изменения смысла существующих полей. Переименование поля удобно, если вы поддерживаете старое имя ещё какое‑то время. Повторное использование поля для нового смысла — источник тонких ошибок.

Серверные дефолты — ваша страховка. Когда вы вводите новое поле вроде preferred_language, устанавливайте значение по умолчанию на сервере, если оно отсутствует. Ответ API может включать новое поле, а старые клиенты просто его игнорируют.

Правила совместимости, которые предотвращают большинство сбоев:

• Сначала делайте новые поля опциональными, затем ужесточайте требования после принятия клиентами.
• Сохраняйте старое поведение стабильным, даже если за кулисами есть улучшенное поведение за флагом.
• Применяйте дефолты на сервере, чтобы старые клиенты могли опускать новые поля.
• Рассчитывайте на смешанный трафик и тестируйте оба пути: «новый клиент отправляет» и «старый клиент опускает».
• Держите сообщения об ошибках и коды ошибок стабильными, чтобы мониторинг не начал шуметь.

Пример: вы добавляете company_size в шаг регистрации. Бэкенд может выставлять дефолт «unknown», когда поле отсутствует. Новые клиенты отправляют реальное значение, старые продолжают работать, и дашборды остаются читаемыми.

Когда приложение регенерируется: как держать схему и логику в синхроне

Если платформа регенерирует приложение, вы получаете чистую сборку кода и конфигурации. Это помогает при миграциях без простоя, потому что можно делать маленькие аддитивные шаги и часто деплоить, вместо того чтобы тянуть патчи месяцами.

Ключ — единый источник правды. Если схема базы меняется в одном месте, а бизнес‑логика где‑то ещё, быстро появляется дрейф. Решите, где задаются изменения, и рассматривайте всё остальное как генерируемый результат.

Понятные имена уменьшают количество ошибок при поэтапных выкатываниях. Если вы вводите новое поле, сделайте очевидным, какое поле безопасно для старых клиентов, а какое — новый путь. Например, status_v2 безопаснее, чем status_new, потому что спустя полгода имя всё ещё понятно.

Что повторно протестировать после каждой регенерации

Даже при аддитивных изменениях пересборка может обнажить скрытые связи. После каждой регенерации и деплоя перепроверьте небольшой набор критических сценариев:

• Регистрация, вход, сброс пароля, обновление токенов.
• Основные операции создания и обновления (те, что используются чаще всего).
• Админские проверки и права доступа.
• Платежи и вебхуки (например, события Stripe).
• Уведомления и мессенджинг (email/SMS, Telegram).

Планируйте миграционные шаги заранее: добавьте новое поле, задеплойте с поддержкой обоих полей, бэкфиллите, переключите чтение, затем позже уберите старый путь. Эта последовательность поможет держать схему, логику и сгенерированный код синхронизированными, так что изменения останутся маленькими, проверяемыми и обратимыми.

Распространённые ошибки, приводящие к простоям (и как их избегать)

Большинство простоев при миграциях без простоя вызывают не «жёсткие» операции с базой, а неправильный порядок изменения контракта между базой, API и клиентами.

Типичные ловушки и более безопасные подходы:

• Переименование колонки при активном чтении старым кодом. Оставьте старую колонку, добавьте новую и на время мапьте обе (пишите в обе или используйте view). Переименовывайте только после доказательства, что никто не зависит от старого имени.
• Сделать nullable поле обязательным слишком рано. Добавьте колонку как nullable, разверните код, который пишет её везде, выполните бэкфилл, а затем примените NOT NULL финальной миграцией.
• Бэкфилл одной огромной транзакцией, блокирующей таблицы. Делайте бэкфилл малыми партиями с лимитами и паузами. Отслеживайте прогресс, чтобы можно было продолжить.
• Переключать чтение до того, как записи начали писаться в новое поле. Сначала переключайте записи, затем бэкфиллите, а уже после этого переключайте чтение. Иначе получите пустые экраны, неверные итоги или ошибки «поле отсутствует».
• Удалять старые поля без доказательств, что клиенты ушли. Держите старые поля дольше, чем думаете. Удаляйте только когда метрики показывают, что старые версии практически не активны, и вы объявили окно депрекации.

Если вы регенерите приложение, соблазнительно «почистить» имена и ограничения разом. Удерживайтесь: очистка — последний шаг, а не первый.

Хорошее правило: если изменение нельзя безопасно откатить вперёд и назад, оно не готово к продакшену.

Мониторинг и план отката для поэтапных миграций

Успех миграций без простоя зависит от двух вещей: что вы мониторите и как быстро можете остановить процесс.

Отслеживайте сигналы, которые отражают реальное влияние на пользователей, а не только «деплой завершился»:

• Уровень ошибок API (особенно всплески 4xx/5xx на обновлённых эндпоинтах).
• Медленные запросы (p95 или p99 по времени запросов к тронутым таблицам).
• Задержка записи (сколько времени занимают вставки/обновления в пике).
• Глубина очередей (накопление фоновых задач для бэкфиллов или обработки событий).
• Нагрузка на базу (CPU/IO) — любые внезапные прыжки после изменения.

Если вы делаете двойные записи (old и new), добавьте временный лог, который сравнивает оба поля. Делайте лог компактным: фиксируйте только когда значения расходятся, указывайте ID записи и краткий код причины, семплируйте при высокой нагрузке. Не забудьте удалить этот лог после миграции, чтобы он не стал постоянным шумом.

План отката должен быть реалистичным. Обычно вы не откатываете схему — вы откатываете код и оставляете аддитивную схему в покое.

Практический runbook отката:

• Верните логику приложения к последней рабочей версии.
• Сначала отключите новые чтения, затем новые записи.
• Сохраните новые таблицы или колонки, но перестаньте их использовать.
• Приостановите бэкфиллы до стабилизации метрик.

Для бэкфиллов сделайте «переключатель стоп» на несколько секунд (feature flag, конфиг, пауза задания). Также заранее оговорите фазы: когда начинается двойная запись, когда запускается бэкфилл, когда переключается чтение и что значит «стоп», чтобы в стрессовой ситуации никто не импровизировал.

Быстрая чек‑листа перед деплоем

Непосредственно перед выкатом поставьте на паузу и пройдите этот быстрый чек‑лист. Он ловит мелкие допущения, которые превращаются в простои при смешанных версиях клиентов.

• Изменение аддитивно, а не деструктивно. Миграция добавляет таблицы, колонки или индексы. Ничего не удаляется, не переименовывается и не ужесточается так, что старые записи отвергаются.
• Чтения работают с обеими формами. Новый серверный код обрабатывает и «новое поле присутствует», и «новое поле отсутствует» без ошибок. Опциональные значения имеют безопасные дефолты.
• Записи остаются совместимыми. Новые клиенты могут отправлять новые данные, старые клиенты продолжают отправлять старые полезные нагрузки и успешно выполняются. Сервер принимает оба формата и формирует ответы, которые старые клиенты могут распарсить.
• Бэкфилл безопасно останавливать и запускать. Задача работает партиями, перезапускается без дублирования или порчи данных, и есть измеримый «осталось строк» индикатор.
• Есть известная дата удаления. Есть конкретное правило, когда можно убрать устаревшие поля или логику (например, через X дней и подтверждение, что Y% запросов от обновлённых клиентов).

Если вы используете регенерирующую платформу, добавьте ещё одну проверку: сгенерируйте и задеплойте билд из той модели, к которой мигрируете, затем подтвердите, что сгенерированный API и бизнес‑логика всё ещё терпимы к старым записям. Частая ошибка — предположение, что новая схема подразумевает новую обязательную логику.

Также запишите два быстрых действия на случай проблем после деплоя: что вы будете мониторить (ошибки, таймауты, прогресс бэкфилла) и что откатывать в первую очередь (выключить фичу, приостановить бэкфилл, вернуть серверный релиз). Это превращает «мы быстро отреагируем» в конкретный план.

Пример: добавление поля при активных старых мобильных приложениях

Вы управляете приложением для заказов. Нужно новое поле delivery_window, и оно будет требоваться для новых бизнес‑правил. Но старые iOS и Android сборки всё ещё используются и не будут отправлять это поле днями или неделями. Если сразу сделать поле обязательным, эти клиенты начнут падать.

Безопасный путь:

• Фаза 1: Добавьте колонку как nullable, без ограничений. Сохраните текущие чтения и записи.
• Фаза 2: Двойная запись. Новые клиенты (или бэкенд) пишут новое поле. Старые клиенты продолжают работать, потому что колонка допускает null.
• Фаза 3: Бэкфилл. Заполните delivery_window для старых записей правилом (инференс из метода доставки или дефолт «в любое время», пока пользователь не изменит его).
• Фаза 4: Переключите чтение. Обновите API и UI, чтобы по умолчанию читать delivery_window, но падать обратно на вычисленное значение при отсутствии.
• Фаза 5: Примените ограничение позже. После принятия и завершения бэкфилла добавьте NOT NULL и уберите fallback.

Чувство пользователей на каждом этапе остаётся «скучным» (это цель):

• Старые мобильные могут по‑прежнему оформлять заказы, потому что API не отвергает отсутствие поля.
• Новые мобильные видят новое поле, и их выборы сохраняются корректно.
• Саппорт и оперейшн видят, как поле постепенно заполняется, без резких провалов.

Простой мониторинговый критерий для каждого шага: отслеживайте долю новых заказов, где delivery_window не пуст. Когда этот показатель стабильно высок (и ошибки валидации «поле отсутствует» близки к нулю), обычно безопасно переходить от бэкфилла к применению ограничения.

Следующие шаги: выстройте воспроизводимый playbook миграций

Один осторожный роллаут — это не стратегия. Рассматривайте изменения схем как рутину: одинаковые шаги, одинаковые имена, одинаковые подтверждения. Тогда следующая аддитивная смена тоже пройдёт спокойно, даже если приложение активно и клиенты на разных версиях.

Держите playbook коротким. Он должен отвечать: что мы добавляем, как безопасно это выкатывать и когда удалять старые части.

Простой шаблон:

• Только добавление (новая колонка/таблица/индекс, новое поле API — опционально).
• Деплойте код, который читает обе формы.
• Бэкфиллите малыми партиями с явным сигналом «готово».
• Переключайте поведение через feature flag или конфиг, а не через новый деплой.
• Удаляйте старые поля/эндпоинты только после даты отсечения и верификации.

Начните с низкорисковой таблицы (новый опциональный статус, поле заметок) и прогоните весь playbook: аддитивное изменение, бэкфилл, смешанные версии клиентов, затем очистка. Такая практика обнаружит пробелы в мониторинге, батчинге и коммуникации прежде чем вы возьмётесь за серьёзный редизайн.

Одна привычка, которая предохраняет от долгов совместимости: фиксируйте «удалить позже» как реальную задачу. Когда вы добавляете временную колонку, совместимый код или логику двойной записи, создайте сразу тикет на очистку с владельцем и датой. Включите небольшую заметку о «compatibility debt» в релиз‑доках, чтобы она не потерялась.

Если вы строите с AppMaster, вы можете включить регенерацию в процесс безопасности: моделируйте аддитивную схему, обновляйте бизнес‑логику так, чтобы поддерживались оба поля во время перехода, и регенерируйте код, чтобы исходники оставались чистыми по мере изменения требований. Если хотите посмотреть, как этот рабочий процесс вписывается в no‑code подход, который всё же генерирует реальный исходный код, AppMaster (appmaster.io) разработан вокруг итеративной поэтапной доставки.

Цель не в совершенстве. Цель — повторяемость: у каждой миграции есть план, измерения и запасной путь.