数据库迁移工具使用

作者：陈川阅读数：38773人阅读分类： Node.js

数据库迁移工具的基本概念

数据库迁移工具用于管理数据库结构变更，允许开发者以代码形式定义数据库变更，并在不同环境间同步这些变更。Koa2应用中常见的迁移工具包括Knex.js、Sequelize和TypeORM等。这些工具通常提供CLI命令来创建、运行和回滚迁移。

迁移文件通常包含两个主要方法：up用于执行变更，down用于撤销变更。这种设计使得数据库版本可以向前或向后移动，便于团队协作和持续集成。

// 示例：使用Knex创建迁移文件
exports.up = function(knex) {
  return knex.schema.createTable('users', function(table) {
    table.increments('id');
    table.string('username').notNullable();
    table.string('email').unique();
    table.timestamps(true, true);
  });
};

exports.down = function(knex) {
  return knex.schema.dropTable('users');
};

Koa2集成Knex.js进行迁移

Knex.js是一个流行的SQL查询构建器，同时也提供强大的迁移功能。在Koa2项目中集成Knex需要先安装相关依赖：

npm install knex pg --save
npx knex init

初始化后会生成knexfile.js配置文件，需要根据项目环境进行修改：

// knexfile.js示例
module.exports = {
  development: {
    client: 'postgresql',
    connection: {
      host: '127.0.0.1',
      user: 'your_db_user',
      password: 'your_db_password',
      database: 'myapp_dev'
    },
    migrations: {
      tableName: 'knex_migrations',
      directory: './migrations'
    }
  }
};

创建新迁移文件的命令：

npx knex migrate:make create_users_table

编写复杂的迁移逻辑

实际项目中经常需要处理更复杂的迁移场景，比如添加外键约束、修改列类型或执行数据转换。Knex提供了丰富的方法支持这些操作：

exports.up = async function(knex) {
  await knex.schema.alterTable('posts', (table) => {
    table.integer('author_id').unsigned();
    table.foreign('author_id').references('users.id');
    table.text('content').alter();
  });
  
  // 数据迁移示例
  await knex('posts').update({
    published_at: knex.raw('created_at')
  });
};

exports.down = async function(knex) {
  await knex.schema.alterTable('posts', (table) => {
    table.dropForeign('author_id');
    table.dropColumn('author_id');
    table.string('content').alter();
  });
};

迁移中的事务处理

为了保证迁移的原子性，应该将操作放在事务中执行。Knex支持自动事务管理：

exports.up = function(knex) {
  return knex.transaction(trx => {
    return trx.schema.createTable('orders', table => {
      table.increments();
      table.integer('user_id').unsigned();
      table.decimal('total_amount', 10, 2);
      table.enu('status', ['pending', 'paid', 'shipped']);
    })
    .then(() => {
      return trx.schema.createTable('order_items', table => {
        table.increments();
        table.integer('order_id').unsigned();
        table.integer('product_id').unsigned();
        table.integer('quantity');
        table.decimal('price', 10, 2);
      });
    });
  });
};

处理迁移冲突和团队协作

在团队开发中，可能会遇到多个开发者同时创建迁移文件的情况。最佳实践包括：

使用时间戳作为迁移文件名前缀（Knex默认采用）
在版本控制系统中及时提交迁移文件
运行迁移前先拉取最新代码
遇到冲突时按时间顺序解决

# 查看当前迁移状态
npx knex migrate:status

# 执行未完成的迁移
npx knex migrate:latest

# 回滚最近一次迁移
npx knex migrate:rollback

生产环境迁移策略

生产环境的数据库迁移需要特别谨慎：

先在预发布环境测试所有迁移
备份数据库后再执行迁移
考虑使用蓝绿部署减少停机时间
监控迁移执行情况

// 生产环境迁移脚本示例
const knex = require('knex');
const config = require('./knexfile').production;

async function runMigrations() {
  const db = knex(config);
  try {
    await db.migrate.latest();
    console.log('Migration completed successfully');
  } catch (error) {
    console.error('Migration failed:', error);
    process.exit(1);
  } finally {
    await db.destroy();
  }
}

runMigrations();

测试数据库迁移

为迁移脚本编写测试可以防止生产环境出现问题：

const test = require('ava');
const knex = require('knex');
const config = require('./knexfile').test;

test.beforeEach(async t => {
  t.context.db = knex(config);
  await t.context.db.migrate.rollback();
  await t.context.db.migrate.latest();
});

test.afterEach.always(async t => {
  await t.context.db.destroy();
});

test('users table should exist after migration', async t => {
  const exists = await t.context.db.schema.hasTable('users');
  t.true(exists);
});

自定义迁移扩展

对于复杂项目，可能需要扩展迁移功能。Knex允许创建自定义迁移源：

// custom-migration-source.js
const fs = require('fs');
const path = require('path');

class CustomMigrationSource {
  constructor(migrationDirectory) {
    this.migrationDirectory = migrationDirectory;
  }

  getMigrations() {
    return fs.readdirSync(this.migrationDirectory);
  }

  getMigrationName(migration) {
    return migration;
  }

  getMigration(migration) {
    return require(path.join(this.migrationDirectory, migration));
  }
}

// 使用自定义迁移源
knex.migrate.latest({
  migrationSource: new CustomMigrationSource('./custom_migrations')
});

多数据库系统支持

如果需要支持多种数据库系统，迁移文件需要考虑不同数据库的语法差异：

exports.up = function(knex) {
  if (knex.client.config.client === 'mysql') {
    return knex.raw(`
      ALTER TABLE users
      MODIFY COLUMN email VARCHAR(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci
    `);
  } else if (knex.client.config.client === 'postgresql') {
    return knex.raw(`
      ALTER TABLE users
      ALTER COLUMN email TYPE VARCHAR(255),
      ALTER COLUMN email SET DATA TYPE VARCHAR(255)
    `);
  } else {
    // SQLite等不支持直接修改列类型
    return knex.schema.renameTable('users', 'old_users')
      .then(() => knex.schema.createTable('users', newTable => {
        // 创建新表结构
      }))
      .then(() => knex('old_users').insert().into('users'))
      .then(() => knex.schema.dropTable('old_users'));
  }
};

性能优化技巧

大型数据库迁移可能需要性能优化：

禁用外键检查（MySQL）
批量处理数据迁移
在低峰期执行迁移
考虑使用临时表

exports.up = async function(knex) {
  // MySQL优化示例
  if (knex.client.config.client === 'mysql') {
    await knex.raw('SET FOREIGN_KEY_CHECKS=0');
  }

  // 批量处理示例
  const batchSize = 1000;
  let offset = 0;
  let results;
  
  do {
    results = await knex('large_table')
      .select('id', 'old_column')
      .offset(offset)
      .limit(batchSize);
    
    await Promise.all(results.map(row => 
      knex('large_table')
        .where('id', row.id)
        .update('new_column', transformFunction(row.old_column))
    ));
    
    offset += batchSize;
  } while (results.length === batchSize);

  if (knex.client.config.client === 'mysql') {
    await knex.raw('SET FOREIGN_KEY_CHECKS=1');
  }
};

迁移与数据填充

除了结构变更，迁移也常用于初始数据填充。Knex提供seed功能：

npx knex seed:make initial_data

// seeds/initial_data.js
exports.seed = function(knex) {
  return knex('roles').insert([
    { name: 'admin', permissions: JSON.stringify(['create', 'read', 'update', 'delete']) },
    { name: 'user', permissions: JSON.stringify(['read']) }
  ]);
};

执行种子数据：

npx knex seed:run

迁移版本控制

良好的版本控制实践包括：

将迁移文件纳入版本控制系统
每个迁移文件应该是独立的
避免修改已提交的迁移文件
使用migrate:currentVersion检查当前版本

npx knex migrate:currentVersion

错误处理与恢复

迁移失败时的处理策略：

记录详细的错误日志
提供回滚路径
考虑部分迁移的可能性
维护迁移运行历史表

exports.up = async function(knex) {
  try {
    await knex.schema.createTable('new_feature', table => {
      // 表结构定义
    });
    
    await knex('new_feature').insert({
      // 初始数据
    });
  } catch (error) {
    console.error('Migration failed:', error);
    // 尝试自动清理
    await knex.schema.dropTableIfExists('new_feature');
    throw error; // 重新抛出以标记迁移失败
  }
};

迁移工具的高级功能

现代迁移工具提供的高级功能：

条件迁移
迁移依赖管理
迁移验证
迁移钩子

// 条件迁移示例
exports.up = function(knex) {
  return knex.schema.hasTable('departments').then(exists => {
    if (!exists) {
      return knex.schema.createTable('departments', table => {
        table.increments('id');
        table.string('name');
      });
    }
  });
};

// 迁移钩子示例
exports.up = function(knex) {
  return knex.schema.createTable('audit_logs', table => {
    // 表结构
  }).then(() => {
    // 迁移后钩子
    return knex.raw(`
      CREATE TRIGGER log_user_changes
      AFTER UPDATE ON users
      FOR EACH ROW
      EXECUTE PROCEDURE audit_user_change();
    `);
  });
};

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