Python Django Migracijos: Schemos evoliucijos strategijos pasauliniams taikymams

Django migracijų sistema yra galingas įrankis, skirtas kontroliuojamai ir nuspėjamai vystyti jūsų duomenų bazės schemą. Tai ypač svarbu kuriant ir prižiūrint visame pasaulyje diegiamus taikymus, kur duomenų vientisumas ir minimalus prastovos laikas yra itin svarbūs. Šis vadovas pateikia išsamų Django migracijų apžvalgą, apimdamas viską – nuo pagrindinių sąvokų iki pažangių strategijų, skirtų schemos evoliucijai sudėtingose aplinkose valdyti.

Django migracijų supratimas

Iš esmės Django migracijų sistema leidžia jums sekti modelių pakeitimus laikui bėgant ir pritaikyti tuos pakeitimus savo duomenų bazei. Tai suteikia būdą išlaikyti jūsų duomenų bazės schemą sinchronizuotą su jūsų programos kodu, išvengiant neatitikimų ir užtikrinant duomenų vientisumą. Štai pagrindinių komponentų suskirstymas:

• Modeliai: Apibrėžia jūsų duomenų struktūrą, įskaitant laukus, ryšius ir apribojimus.
• Migracijos: Atspindi jūsų modelių pakeitimus, pavyzdžiui, lauko pridėjimą, lentelės pervadijimą ar apribojimo modifikavimą.
• Migracijos failai: Python failai, kuriuose yra instrukcijos, kaip pritaikyti pakeitimus jūsų duomenų bazei.
• Valdymo komandos: Komandos, pvz., makemigrations ir migrate, kurios leidžia jums kurti ir taikyti migracijas.

Pagrindinė migracijos darbo eiga

Tipinė darbo eiga dirbant su Django migracijomis apima šiuos veiksmus:

1. Modifikuokite savo modelius: Atlikite reikiamus pakeitimus savo models.py faile. Pavyzdžiui, pridėkite naują lauką į modelį.
2. Sukurkite migraciją: Paleiskite komandą python manage.py makemigrations. Django patikrins jūsų modelius ir sugeneruos migracijos failą, kuris atspindi jūsų atliktus pakeitimus.
3. Peržiūrėkite migraciją: Išnagrinėkite sugeneruotą migracijos failą, kad įsitikintumėte, jog jis tiksliai atspindi jūsų ketinamus pakeitimus.
4. Pritaikykite migraciją: Paleiskite komandą python manage.py migrate. Django pritaikys migraciją jūsų duomenų bazei, atitinkamai atnaujindamas schemą.

Pavyzdžiui, tarkime, turite Product modelį ir norite pridėti naują lauką, vadinamą discount_percentage:

            # models.py
from django.db import models

class Product(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=255)
    price = models.DecimalField(max_digits=10, decimal_places=2)
    discount_percentage = models.DecimalField(max_digits=5, decimal_places=2, default=0.00) # New field

            

              
                Copy
              
            
          

Pridėję lauką discount_percentage, turėtumėte paleisti:

            python manage.py makemigrations
python manage.py migrate
            

              
                Copy
              
            
          

Django sugeneruotų migracijos failą, kuris pridės naują lauką į Product lentelę jūsų duomenų bazėje.

Schemos evoliucijos strategijos pasauliniams taikymams

Diegiant taikymus visame pasaulyje, turite atsižvelgti į schemos pakeitimų poveikį vartotojams skirtinguose regionuose. Duomenų bazės pakeitimų diegimas be tinkamo planavimo gali sukelti prastovas, duomenų neatitikimus ir prastą vartotojo patirtį. Čia yra keletas strategijų, skirtų schemos evoliucijai valdyti visame pasaulyje diegiamoje aplinkoje:

1. Blue-Green diegimai

Blue-green diegimai apima dviejų identiškų aplinkų paleidimą: „mėlynos“ aplinkos, kuri šiuo metu aptarnauja srautą, ir „žalios“ aplinkos, kuri atnaujinama. Norėdami įdiegti naują savo taikymo versiją su duomenų bazės pakeitimais, turėtumėte:

1. Pritaikyti migracijas „žalios“ aplinkos duomenų bazei.
2. Įdiegti naują savo taikymo versiją į „žalią“ aplinką.
3. Kruopščiai išbandyti „žalią“ aplinką.
4. Perjungti srautą iš „mėlynos“ aplinkos į „žalią“ aplinką.

Šis metodas sumažina prastovas, nes perjungimą galima atlikti greitai ir lengvai. Jei kyla kokių nors problemų, galite lengvai grįžti į „mėlyną“ aplinką.

Pavyzdys: Pasaulinė e-komercijos platforma naudoja blue-green diegimus, kad įdiegtų duomenų bazės pakeitimus nenutraukdama paslaugos klientams visuose žemynuose. Ne piko valandomis viename regione jie perjungia srautą į žaliąją aplinką, kuri jau buvo atnaujinta su naujausiais schemos pakeitimais. Tai užtikrina, kad to regiono vartotojai patirtų minimalų sutrikimą.

2. Kanarėlių leidimai

Kanarėlių leidimai apima naujos jūsų programos versijos su duomenų bazės pakeitimais diegimą nedideliam vartotojų pogrupiui. Tai leidžia stebėti pakeitimų poveikį ribotu mastu, prieš diegiant juos visai vartotojų bazei. Norėdami įgyvendinti kanarėlių leidimą, turėtumėte:

1. Pritaikyti migracijas atskiram duomenų bazės egzemplioriui arba schemai, kuri bus naudojama kanarėlių leidimui.
2. Konfigūruoti savo apkrovos balansatorių, kad nukreiptų nedidelį srauto procentą į kanarėlių aplinką.
3. Stebėti kanarėlių aplinką dėl klaidų, našumo problemų ir kitų anomalijų.
4. Jei viskas gerai, palaipsniui didinti srauto procentą į kanarėlių aplinką, kol ji apdoros visą srautą.

Kanarėlių leidimai yra ypač naudingi aptinkant našumo regresijas arba netikėtą elgesį, kurį sukelia schemos pakeitimai.

Pavyzdys: Socialinės žiniasklaidos įmonė naudoja kanarėlių leidimus naujoms funkcijoms, kurioms reikia duomenų bazės pakeitimų, išbandyti. Jie nukreipia nedidelį procentą vartotojų konkrečiame geografiniame regione į kanarėlių aplinką, o tai leidžia jiems surinkti vertingus atsiliepimus ir nustatyti galimas problemas, prieš diegiant funkciją visiems vartotojams visame pasaulyje.

3. Funkcijų vėliavėlės

Funkcijų vėliavėlės leidžia jums įjungti arba išjungti konkrečias funkcijas jūsų taikyme neįdiegiant naujo kodo. Tai gali būti naudinga atskiriant schemos pakeitimus nuo programos kodo pakeitimų. Galite įtraukti naujus laukus arba lenteles į savo duomenų bazę, bet išlaikyti atitinkamas funkcijas išjungtas, kol būsite pasiruošę jas įdiegti.

Norėdami efektyviai naudoti funkcijų vėliavėles, turėtumėte:

1. Pridėti naujus laukus ar lenteles į savo duomenų bazę naudodami migracijas.
2. Įgyvendinti funkcijų vėliavėles savo programos kode, kad valdytumėte prieigą prie naujų funkcijų.
3. Įdiegti programą su išjungtomis funkcijų vėliavėlėmis.
4. Įjungti funkcijų vėliavėles nedideliam vartotojų pogrupiui arba konkrečiame regione.
5. Stebėti naujų funkcijų našumą ir elgseną.
6. Palaipsniui įjungti funkcijų vėliavėles daugiau vartotojų, kol jos bus įjungtos visiems.

Funkcijų vėliavėlės suteikia lankstų būdą valdyti naujų funkcijų diegimą ir sumažinti riziką sutrikdyti esamus vartotojus.

Pavyzdys: Pasaulinė finansinių paslaugų įmonė naudoja funkcijų vėliavėles, kad palaipsniui įdiegtų naują ataskaitų teikimo funkciją, kuriai reikia didelių duomenų bazės schemos pakeitimų. Iš pradžių jie įjungia funkciją vidaus vartotojams ir nedidelei beta testuotojų grupei, prieš palaipsniui diegdami ją savo klientų bazei, leidžiant jiems atidžiai stebėti našumą ir rinkti atsiliepimus.

4. Schemos keitimai internetu

Schemos keitimas internetu leidžia jums modifikuoti savo duomenų bazės schemą neprisijungus prie duomenų bazės. Tai labai svarbu programoms, kurioms reikia didelio prieinamumo. Yra keletas įrankių ir metodų, kuriuos galima naudoti norint atlikti schemos pakeitimus internetu, įskaitant:

• pt-online-schema-change (MySQL): Šis įrankis sukuria šešėlinę lentelę, nukopijuoja į ją duomenis ir atlieka schemos pakeitimus šešėlinėje lentelėje. Baigus pakeitimus, jis pakeičia šešėlinę lentelę su originalia lentele.
• pg_repack (PostgreSQL): Šis įrankis atkuria lenteles ir indeksus neužrakindamas duomenų bazės.
• Naudojant rodinius ir trigerius: Galite sukurti rodinius, kurie imituoja norimą schemą, ir naudoti trigerius pagrindinėms lentelėms atnaujinti.

Schemos pakeitimų internetu atlikimas gali būti sudėtingas ir reikalauja kruopštaus planavimo, tačiau tai būtina norint išlaikyti didelį prieinamumą visame pasaulyje diegiamuose taikymuose.

Pavyzdys: Internetinių žaidimų įmonė naudoja pt-online-schema-change, kad pridėtų naujus indeksus į savo MySQL duomenų bazę, neprisijungdama prie žaidimo. Tai užtikrina, kad žaidėjai galėtų ir toliau mėgautis žaidimu be pertraukos, net ir atliekant duomenų bazės priežiūros operacijas.

5. Duomenų migracijos strategijos

Kartais schemos pakeitimai reikalauja perkelti esamus duomenis į naują schemą. Tai gali būti sudėtingas ir daug laiko reikalaujantis procesas, ypač didelėms duomenų bazėms. Štai keletas duomenų migracijos valdymo strategijų:

• Partinis apdorojimas: Apdorokite duomenis mažomis partijomis, kad neperkraunant duomenų bazės.
• Fono užduotys: Atlikite duomenų migraciją fone, kad tai neturėtų įtakos programos veikimui.
• Lygiagretus apdorojimas: Naudokite kelias gijas arba procesus, kad paspartintumėte duomenų migraciją.
• Idempotentiniai scenarijai: Rašykite scenarijus, kuriuos galima paleisti kelis kartus be jokios žalos.
• Duomenų validavimas: Patvirtinkite duomenis po migracijos, kad įsitikintumėte, jog jie yra teisingi ir nuoseklūs.

Pavyzdys: Didelis socialinis tinklas turi perkelti vartotojo duomenis į naują duomenų bazės schemą, kuri apima kelių kalbų palaikymą. Jie naudoja partinio apdorojimo, foninių užduočių ir duomenų patvirtinimo derinį, siekdami užtikrinti, kad migracija būtų sėkmingai baigta be duomenų praradimo ar sugadinimo. Migracijos scenarijai yra sukurti taip, kad būtų idempotentiniai, todėl juos galima pakartoti, jei reikia.

Pažangūs migracijos metodai

Be pagrindinės darbo eigos, Django migracijos siūlo kelis pažangius metodus, skirtus sudėtingiems scenarijams valdyti:

1. Duomenų migracijos

Duomenų migracijos leidžia modifikuoti duomenis savo duomenų bazėje kaip migracijos dalį. Tai gali būti naudinga atliekant duomenų valymą, transformuojant duomenis arba užpildant naujus laukus pagal esamus duomenis.

            # migrations/0002_populate_discount_percentage.py
from django.db import migrations

def populate_discount_percentage(apps, schema_editor):
    Product = apps.get_model('myapp', 'Product')
    for product in Product.objects.all():
        if product.price > 100:
            product.discount_percentage = 0.10  # 10% discount
            product.save()

def reverse_populate_discount_percentage(apps, schema_editor):
    Product = apps.get_model('myapp', 'Product')
    for product in Product.objects.all():
        product.discount_percentage = 0.00
        product.save()

class Migration(migrations.Migration):
    dependencies = [
        ('myapp', '0001_initial'),
    ]

    operations = [
        migrations.RunPython(populate_discount_percentage, reverse_populate_discount_percentage),
    ]
            

              
                Copy
              
            
          

Šis pavyzdys užpildo lauką discount_percentage produktams, kurių kaina didesnė nei 100.

2. Pasirinktinės migracijos operacijos

Django leidžia apibrėžti savo migracijos operacijas, jei įdiegtos operacijos neatitinka jūsų poreikių. Tai gali būti naudinga atliekant sudėtingas duomenų bazės operacijas arba bendraujant su išorinėmis sistemomis.

            # myapp/migrations/operations.py
from django.db.migrations.operations import Operation

class CreateHStoreExtension(Operation):
    reversible = True

    def state_forwards(self, app_label, state):
        pass

    def database_forwards(self, app_label, schema_editor, from_state, to_state):
        schema_editor.execute("CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS hstore;")

    def database_backwards(self, app_label, schema_editor, from_state, to_state):
        schema_editor.execute("DROP EXTENSION IF EXISTS hstore;")

    def describe(self):
        return "Creates the hstore extension"

            

              
                Copy
              
            
          

            # migrations/0003_create_hstore_extension.py
from django.db import migrations
from myapp.migrations.operations import CreateHStoreExtension

class Migration(migrations.Migration):
    dependencies = [
        ('myapp', '0002_populate_discount_percentage'),
    ]

    operations = [
        migrations.SeparateDatabaseAndState(
            database_operations=[CreateHStoreExtension()],
            state_operations=[]
        ),
    ]
            

              
                Copy
              
            
          

Šis pavyzdys sukuria pasirinktinę migracijos operaciją, kuri sukuria hstore plėtinį PostgreSQL.

3. Migracijų suspaudimas

Laikui bėgant jūsų projektas gali sukaupti daug migracijos failų. Migracijų suspaudimas leidžia sujungti kelias migracijas į vieną migraciją, todėl jūsų projektas tampa švaresnis ir lengviau valdomas.

            python manage.py squashmigrations myapp 0005
            

              
                Copy
              
            
          

Ši komanda suspaus visas migracijas myapp programoje iki migracijos 0005 imtinai į naują migracijos failą.

Geriausia Django migracijų praktika

Norėdami užtikrinti, kad jūsų Django migracijos būtų patikimos ir prižiūrimos, laikykitės šios geriausios praktikos:

• Rašykite atomines migracijas: Kiekviena migracija turėtų atlikti vieną, aiškiai apibrėžtą užduotį. Tai palengvina migracijų supratimą ir derinimas.
• Išbandykite savo migracijas: Visada išbandykite savo migracijas kūrimo arba parengimo aplinkoje, prieš taikydami jas į gamybą.
• Naudokite grįžtamąsias migracijas: Užtikrinkite, kad jūsų migracijos būtų grįžtamos, kad prireikus galėtumėte lengvai atšaukti pakeitimus.
• Dokumentuokite savo migracijas: Pridėkite komentarus prie savo migracijos failų, kad paaiškintumėte kiekvienos operacijos tikslą.
• Reguliariai atnaujinkite savo migracijas: Reguliariai paleiskite python manage.py migrate, kad jūsų duomenų bazės schema būtų sinchronizuota su jūsų programos kodu.
• Naudokite nuoseklią pavadinimų konvenciją: Naudokite aiškią ir nuoseklią pavadinimų konvenciją savo migracijos failams.
• Atidžiai spręskite konfliktus: Kai keli kūrėjai dirba tame pačiame projekte, gali kilti migracijos konfliktų. Išspręskite šiuos konfliktus atsargiai, kad išvengtumėte duomenų praradimo ar sugadinimo.
• Atsižvelkite į konkrečios duomenų bazės funkcijas: Jei naudojate konkrečios duomenų bazės funkcijas, įsitikinkite, kad jūsų migracijos yra suderinamos su tiksline duomenų baze.

Dažniausių migracijos problemų sprendimas

Net ir kruopščiai planuojant, dirbdami su Django migracijomis galite susidurti su problemomis. Čia yra keletas dažniausiai pasitaikančių problemų ir kaip jas išspręsti:

• Migracijos konfliktai: Išspręskite konfliktus išnagrinėdami migracijos failus ir rankiniu būdu sujungdami pakeitimus.
• Trūkstamos priklausomybės: Prieš paleisdami komandą migrate, įsitikinkite, kad visos priklausomybės yra patenkintos.
• Ciklinės priklausomybės: Perkurkite savo modelius, kad išvengtumėte ciklinių priklausomybių.
• Ilgai veikiančios migracijos: Optimizuokite savo migracijas, kad pagerintumėte našumą. Apsvarstykite galimybę naudoti internetinius schemos keitimo įrankius didelėms lentelėms.
• Duomenų praradimas: Visada sukurkite atsarginę savo duomenų bazės kopiją prieš paleisdami migracijas, kurios modifikuoja duomenis.

Išvada

Django migracijos yra esminis įrankis duomenų bazės schemos evoliucijai valdyti kontroliuojamu ir nuspėjamu būdu. Suprasdami pagrindines koncepcijas, taikydami schemos evoliucijos strategijas ir vadovaudamiesi geriausia praktika, galite užtikrinti, kad jūsų Django programos išliks patikimos, prižiūrimos ir mastelio keitimo, net ir visame pasaulyje diegiamose aplinkose. Nepamirškite kruopščiai planuoti, kruopščiai išbandyti ir dokumentuoti savo migracijas, kad sumažintumėte prastovų ir duomenų neatitikimų riziką.

Šis vadovas pateikė išsamią Django migracijų apžvalgą. Pasinaudoję aptartomis strategijomis ir metodais, galite užtikrintai valdyti savo duomenų bazės schemą, užtikrindami duomenų vientisumą ir optimalų našumą savo pasauliniams taikymams.