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Esegui la migrazione da PostgreSQL a Spanner (dialetto GoogleSQL)

Questa pagina fornisce indicazioni sulla migrazione di un database PostgreSQL open source a Spanner.

La migrazione prevede le seguenti attività:

Mappare uno schema PostgreSQL a uno schema Spanner.
Creazione di un'istanza, un database e uno schema Spanner.
Refactoring dell'applicazione in modo che funzioni con il database Spanner.
Migrazione dei dati in corso.
È in corso la verifica del nuovo sistema e lo stato di produzione.

Questa pagina fornisce anche alcuni schemi di esempio che utilizzano le tabelle del database PostgreSQL di MusicBrainz.

Mappare lo schema PostgreSQL a Spanner

Il primo passaggio per spostare un database da PostgreSQL a Spanner è determinare quali modifiche allo schema devi apportare. Utilizza pg_dump per creare istruzioni DDL (Data Definition Language) che definiscono gli oggetti nel database PostgreSQL, quindi modifica le istruzioni come descritto nelle sezioni seguenti. Dopo aver aggiornato le istruzioni DDL, usale per creare il database in un'istanza Spanner.

Tipi di dati

La tabella seguente descrive come i tipi di dati PostgreSQL vengono mappati ai tipi di dati di Spanner. Aggiorna i tipi di dati nelle istruzioni DDL dai tipi di dati PostgreSQL ai tipi di dati Spanner.

PostgreSQL	Spanner
`Bigint` `int8`	`INT64`
`Bigserial` `serial8`	`INT64` Nota: non è disponibile la funzionalità di incremento automatico in Spanner.
`bit [ (n) ]`	`ARRAY<BOOL>`
`bit varying [ (n) ]` `varbit [ (n) ]`	`ARRAY<BOOL>`
`Boolean` `bool`	`BOOL`
`box`	`ARRAY<FLOAT64>`
`bytea`	`BYTES`
`character [ (n) ]` `char [ (n) ]`	`STRING`
`character varying [ (n) ]` `varchar [ (n) ]`	`STRING`
`cidr`	`STRING`, utilizzando la notazione CIDR standard.
`circle`	`ARRAY<FLOAT64>`
`date`	`DATE`
`double precision` `float8`	`FLOAT64`
`inet`	`STRING`
`Integer` `int` `int4`	`INT64`
`interval[ fields ] [ (p) ]`	`INT64` se memorizzi il valore in millisecondi o `STRING` se memorizzi il valore in un formato di intervallo definito dall'applicazione.
`json`	`STRING`
`jsonb`	`JSON`
`line`	`ARRAY<FLOAT64>`
`lseg`	`ARRAY<FLOAT64>`
`macaddr`	`STRING`, utilizzando la notazione indirizzo MAC standard.
`money`	`INT64` o `STRING` per i numeri di precisione arbitraria.
`numeric [ (p, s) ]` `decimal [ (p, s) ]`	In PostgreSQL, i tipi di dati `NUMERIC` e `DECIMAL` supportano fino a 2¹⁷ cifre di precisione e 2¹⁴-1 di scala, come definito nella dichiarazione della colonna. Il tipo di dati Spanner `NUMERIC` supporta fino a 38 cifre di precisione e 9 cifre decimali di scala. Se hai bisogno di una maggiore precisione, consulta l'articolo Archiviazione di dati numerici di precisione arbitraria per meccanismi alternativi.
`path`	`ARRAY<FLOAT64>`
`pg_lsn`	Questo tipo di dati è specifico per PostgreSQL, quindi non esiste un equivalente per Spanner.
`point`	`ARRAY<FLOAT64>`
`polygon`	`ARRAY<FLOAT64>`
`Real` `float4`	`FLOAT64`
`Smallint` `int2`	`INT64`
`Smallserial` `serial2`	`INT64`
`Serial` `serial4`	`INT64`
`text`	`STRING`
`time [ (p) ] [ without time zone ]`	`STRING`, utilizzando la notazione `HH:MM:SS.sss`.
`time [ (p) ] with time zone` `timetz`	`STRING`, utilizzando la notazione `HH:MM:SS.sss+ZZZZ`. In alternativa, può essere suddiviso in due colonne, una di tipo `TIMESTAMP` e un'altra con il fuso orario.
`timestamp [ (p) ] [ without time zone ]`	Nessun equivalente. Puoi archiviare come `STRING` o `TIMESTAMP` a tua discrezione.
`timestamp [ (p) ] with time zone` `timestamptz`	`TIMESTAMP`
`tsquery`	Nessun equivalente. Definisci un meccanismo di archiviazione nell'applicazione.
`tsvector`	Nessun equivalente. Definisci un meccanismo di archiviazione nell'applicazione.
`txid_snapshot`	Nessun equivalente. Definisci un meccanismo di archiviazione nell'applicazione.
`uuid`	`STRING` o `BYTES`
`xml`	`STRING`

Chiavi primarie

Per le tabelle nel database Spanner che aggiungi spesso, evita di utilizzare chiavi primarie che aumentano o diminuiscono in modo monotonico, poiché questo approccio causa hotspot durante le scritture. Modifica invece le istruzioni DDL CREATE TABLE in modo che utilizzino le strategie di chiave primaria supportate. Se utilizzi una funzionalità PostgreSQL come funzione o tipo di dati UUID, tipi di dati SERIAL, colonna IDENTITY o sequenza, puoi utilizzare le strategie di migrazione delle chiavi generate automaticamente che consigliamo.

Tieni presente che dopo aver designato la chiave primaria, non puoi aggiungere o rimuovere una colonna di chiave primaria o modificare il valore di una chiave primaria in un secondo momento senza eliminare e ricreare la tabella. Per ulteriori informazioni su come designare la chiave primaria, consulta Schema e modello dei dati: chiavi primarie.

Durante la migrazione, potrebbe essere necessario mantenere alcune chiavi intere in modo monotonico esistenti. Se devi mantenere questi tipi di chiavi in una tabella aggiornata di frequente con molte operazioni su queste chiavi, puoi evitare di creare hotspot facendo precedere la chiave esistente con un numero pseudocasuale. Questa tecnica fa sì che Spanner ridistribuisca le righe. Consulta Cosa devono sapere i database su Spanner, parte 1: chiavi e indici per saperne di più sull'utilizzo di questo approccio.

Chiavi esterne e integrità referenziale

Scopri di più sul supporto delle chiavi esterne in Spanner.

Indici

Gli indici b-tree PostgreSQL sono simili agli indici secondari di Spanner. In un database Spanner utilizzi indici secondari per indicizzare le colonne cercate più spesso al fine di migliorare le prestazioni e per sostituire eventuali vincoli UNIQUE specificati nelle tabelle. Ad esempio, se il DDL PostgreSQL ha questa istruzione:

 CREATE TABLE customer (
    id CHAR (5) PRIMARY KEY,
    first_name VARCHAR (50),
    last_name VARCHAR (50),
    email VARCHAR (50) UNIQUE
 );

Dovresti utilizzare questa istruzione nel DDL di Spanner:

CREATE TABLE customer (
   id STRING(5),
   first_name STRING(50),
   last_name STRING(50),
   email STRING(50)
   ) PRIMARY KEY (id);

CREATE UNIQUE INDEX customer_emails ON customer(email);

Puoi trovare gli indici per qualsiasi tabella PostgreSQL eseguendo il meta-comando \di in psql.

Dopo aver determinato gli indici che ti servono, aggiungi istruzioni CREATE INDEX per crearli. Segui le indicazioni riportate nell'articolo Creare indici.

Spanner implementa gli indici come tabelle, pertanto l'indicizzazione delle colonne in aumento monotonico (come quelle contenenti dati TIMESTAMP) può causare un hotspot. Consulta Cosa devono sapere i database su Spanner, parte 1: chiavi e indici per saperne di più sui metodi per evitare gli hotspot.

Controlla i vincoli

Scopri di più sul supporto dei vincoli CHECK in Spanner.

Altri oggetti di database

Devi creare la funzionalità dei seguenti oggetti nella logica dell'applicazione:

Viste
Trigger
Stored procedure
Funzioni definite dall'utente
Colonne che utilizzano i tipi di dati serial come generatori di sequenze

Tieni presenti i seguenti suggerimenti quando esegui la migrazione di questa funzionalità alla logica dell'applicazione:

Devi eseguire la migrazione di tutte le istruzioni SQL che utilizzi dal dialetto SQL PostgreSQL al dialetto GoogleSQL.
Se utilizzi i cursors, puoi rielaborare la query per utilizzare offset e limiti.

Crea la tua istanza Spanner

Dopo aver aggiornato le istruzioni DDL per renderle conformi ai requisiti dello schema di Spanner, utilizzale per creare il tuo database in Spanner.

Crea un'istanza di Spanner. Segui le indicazioni riportate in Istanze per determinare la configurazione regionale e la capacità di calcolo corrette per supportare i tuoi obiettivi di prestazioni.
Crea il database utilizzando la console Google Cloud o lo strumento a riga di comando gcloud:

Console

Vai alla pagina Istanze
Fai clic sul nome dell'istanza in cui vuoi creare il database di esempio per aprire la pagina Dettagli istanza.
Fai clic su Crea database.
Digita un nome per il database e fai clic su Continua.
Nella sezione Definisci lo schema del database, attiva/disattiva il controllo Modifica come testo.
Copia e incolla le istruzioni DDL nel campo Istruzioni DDL.
Fai clic su Crea.

gcloud

Installa gcloud CLI.

Utilizza il comando gcloud spanner databases create per creare il database:

gcloud spanner databases create DATABASE_NAME --instance=INSTANCE_NAME
--ddl='DDL1' --ddl='DDL2'

DATABASE_NAME è il nome del tuo database.
INSTANCE_NAME è l'istanza Spanner che hai creato.
DDLn sono le tue istruzioni DDL modificate.

Dopo aver creato il database, segui le istruzioni in Applicare i ruoli IAM per creare account utente e concedere le autorizzazioni all'istanza e al database Spanner.

Esegui il refactoring delle applicazioni e dei livelli di accesso ai dati

Oltre al codice necessario per sostituire gli oggetti di database precedenti, devi aggiungere la logica dell'applicazione per gestire la seguente funzionalità:

Hashing delle chiavi primarie per le scritture, per le tabelle con velocità di scrittura elevate su chiavi sequenziali.
Convalida dei dati, non ancora coperti dai vincoli CHECK.
Controlli di integrità referenziale non ancora coperti da chiavi esterne, interfoliazione delle tabelle o logica applicativa, incluse le funzionalità gestite dagli attivatori nello schema PostgreSQL.

Ti consigliamo di utilizzare la seguente procedura per il refactoring:

Individuare tutto il codice dell'applicazione che accede al database e rifattorizzarlo in un singolo modulo o in una singola libreria. In questo modo, sai esattamente quale codice accede al database e quindi esattamente quale codice deve essere modificato.
Scrivi il codice che esegue letture e scritture sull'istanza Spanner, fornendo funzionalità parallela al codice originale che legge e scrive su PostgreSQL. Durante le scritture, aggiorna l'intera riga, non solo le colonne modificate, per assicurarti che i dati in Spanner siano identici a quelli in PostgreSQL.
Scrivi un codice che sostituisca la funzionalità degli oggetti e delle funzioni del database non disponibili in Spanner.

Migrazione dei dati

Dopo aver creato il database Spanner e aver eseguito il refactoring del codice dell'applicazione, puoi eseguire la migrazione dei dati in Spanner.

Utilizza il comando PostgreSQL COPY per eseguire il dump dei dati in file .csv.
Carica i file .csv in Cloud Storage.
1. Crea un bucket Cloud Storage.
2. Nella console di Cloud Storage, fai clic sul nome del bucket per aprire il browser del bucket.
3. Fai clic su Carica file.
4. Passa alla directory contenente i file .csv e selezionali.
5. Fai clic su Apri.
Crea un'applicazione per importare i dati in Spanner. Questa applicazione potrebbe utilizzare Dataflow oppure direttamente le librerie client. Assicurati di seguire le indicazioni riportate in Best practice per il caricamento collettivo dei dati per ottenere il rendimento migliore.

Test

Testare tutte le funzioni dell'applicazione sull'istanza di Spanner per verificare che funzionino come previsto. Esegui carichi di lavoro a livello di produzione per assicurarti che le prestazioni soddisfino le tue esigenze. Aggiorna la capacità di calcolo in base alle tue esigenze per raggiungere i tuoi obiettivi di prestazioni.

Passa al nuovo sistema

Dopo aver completato il test iniziale dell'applicazione, attiva il nuovo sistema utilizzando uno dei seguenti processi. La migrazione offline è il modo più semplice per eseguire la migrazione. Tuttavia, questo approccio rende l'applicazione non disponibile per un determinato periodo di tempo e non fornisce percorsi di rollback se in seguito vengono rilevati problemi relativi ai dati. Per eseguire una migrazione offline:

Elimina tutti i dati nel database Spanner.
Arresta l'applicazione che ha come target il database PostgreSQL.
Esporta tutti i dati dal database PostgreSQL e importali nel database Spanner come descritto in Migrazione dei dati.
Avvia l'applicazione che ha come target il database Spanner.

La migrazione live è possibile e richiede modifiche significative all'applicazione per supportarla.

Esempi di migrazione degli schemi

Questi esempi mostrano le istruzioni CREATE TABLE per diverse tabelle nello schema del database PostgreSQL di MusicBrainz. Ogni esempio include sia lo schema PostgreSQL sia lo schema Spanner.

tabella artist_credit

Versione PostgreSQL:

CREATE TABLE artist_credit (
  id SERIAL,
  name VARCHAR NOT NULL,
  artist_count SMALLINT NOT NULL,
  ref_count INTEGER DEFAULT 0,
  created TIMESTAMP WITH TIME ZONE DEFAULT NOW()
);

Versione Spanner:

CREATE TABLE artist_credit (
  hashed_id STRING(4),
  id INT64,
  name STRING(MAX) NOT NULL,
  artist_count INT64 NOT NULL,
  ref_count INT64,
  created TIMESTAMP OPTIONS (
     allow_commit_timestamp = true
  ),
) PRIMARY KEY(hashed_id, id);

tabella di registrazione

Versione PostgreSQL:

CREATE TABLE recording (
  id SERIAL,
  gid UUID NOT NULL,
  name VARCHAR NOT NULL,
  artist_credit INTEGER NOT NULL, -- references artist_credit.id
  length INTEGER CHECK (length IS NULL OR length > 0),
  comment VARCHAR(255) NOT NULL DEFAULT '',
  edits_pending INTEGER NOT NULL DEFAULT 0 CHECK (edits_pending >= 0),
  last_updated TIMESTAMP WITH TIME ZONE DEFAULT NOW(),
  video BOOLEAN NOT NULL DEFAULT FALSE
);

Versione Spanner:

CREATE TABLE recording (
  hashed_id STRING(36),
  id INT64,
  gid STRING(36) NOT NULL,
  name STRING(MAX) NOT NULL,
  artist_credit_hid STRING(36) NOT NULL,
  artist_credit_id INT64 NOT NULL,
  length INT64,
  comment STRING(255) NOT NULL,
  edits_pending INT64 NOT NULL,
  last_updated TIMESTAMP OPTIONS (
     allow_commit_timestamp = true
  ),
  video BOOL NOT NULL,
) PRIMARY KEY(hashed_id, id);

tabella alias registrazione

Versione PostgreSQL:

CREATE TABLE recording_alias (
  id SERIAL, --PK
  recording INTEGER NOT NULL, -- references recording.id
  name VARCHAR NOT NULL,
  locale TEXT,
  edits_pending INTEGER NOT NULL DEFAULT 0 CHECK (edits_pending >=0),
  last_updated TIMESTAMP WITH TIME ZONE DEFAULT NOW(),
  type INTEGER, -- references recording_alias_type.id
  sort_name VARCHAR NOT NULL,
  begin_date_year SMALLINT,
  begin_date_month SMALLINT,
  begin_date_day SMALLINT,
  end_date_year SMALLINT,
  end_date_month SMALLINT,
  end_date_day SMALLINT,
  primary_for_locale BOOLEAN NOT NULL DEFAULT false,
  ended BOOLEAN NOT NULL DEFAULT FALSE
  -- CHECK constraint skipped for brevity
);

Versione Spanner:

CREATE TABLE recording_alias (
  hashed_id STRING(36)  NOT NULL,
  id INT64  NOT NULL,
  alias_id INT64,
  name STRING(MAX)  NOT NULL,
  locale STRING(MAX),
  edits_pending INT64  NOT NULL,
  last_updated TIMESTAMP NOT NULL OPTIONS (
     allow_commit_timestamp = true
  ),
  type INT64,
  sort_name STRING(MAX)  NOT NULL,
  begin_date_year INT64,
  begin_date_month INT64,
  begin_date_day INT64,
  end_date_year INT64,
  end_date_month INT64,
  end_date_day INT64,
  primary_for_locale BOOL NOT NULL,
  ended BOOL NOT NULL,
) PRIMARY KEY(hashed_id, id, alias_id),
 INTERLEAVE IN PARENT recording ON DELETE NO ACTION;