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Database Migrations
ASecurity数据库迁移的最佳实践,涵盖架构更改、数据迁移、回滚以及跨 PostgreSQL、MySQL 和常用 ORM(Prisma、Drizzle、Kysely、Django、TypeORM、golang-migrate)的零停机部署。
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- Added September 12, 2026
Security analysis
100/100npx -y skills add lza6/Claude-code-cli-config --skill database-migrations --agent claude-codeAre you the author of Database Migrations?
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[](https://www.skillsdirectory.com/skills/lza6-database-migrations)---
name: database-migrations
description: 数据库迁移的最佳实践,涵盖架构更改、数据迁移、回滚以及跨 PostgreSQL、MySQL 和常用 ORM(Prisma、Drizzle、Kysely、Django、TypeORM、golang-migrate)的零停机部署。
origin: ECC
---
# 数据库迁移模式
为生产系统提供安全、可逆的数据库架构更改。
## 何时激活
- 创建或更改数据库表
- 添加/删除列或索引
- 运行数据迁移(回填、转换)
- 规划零停机架构更改
- 为新项目设置迁移工具
## 核心原则
1. **每一次更改都是一次迁移** —— 绝不要手动更改生产数据库
2. **生产环境中的迁移仅限向前** —— 回滚需使用新的向前迁移
3. **架构迁移和数据迁移是分离的** —— 绝不要在一次迁移中混合 DDL 和 DML
4. **针对生产规模的数据测试迁移** —— 在 100 行数据上可行的迁移在 1000 万行上可能会导致锁定
5. **迁移一旦部署即不可变** —— 绝不要编辑已在生产环境中运行过的迁移
## 迁移安全检查清单
在应用任何迁移之前:
- [ ] 迁移同时具备 UP 和 DOWN(或明确标记为不可逆)
- [ ] 大型表上没有全表锁定(使用并发操作)
- [ ] 新列具有默认值或可为空(绝不要在没有默认值的情况下添加 NOT NULL)
- [ ] 索引是并发创建的(对于现有表,不要在 CREATE TABLE 中内联创建)
- [ ] 数据回填是与架构更改分离的迁移
- [ ] 已针对生产数据的副本进行过测试
- [ ] 已记录回滚计划
## PostgreSQL 模式
### 安全添加列
```sql
-- 推荐:可为空的列,无锁定
ALTER TABLE users ADD COLUMN avatar_url TEXT;
-- 推荐:带有默认值的列(Postgres 11+ 是即时的,无需重写)
ALTER TABLE users ADD COLUMN is_active BOOLEAN NOT NULL DEFAULT true;
-- 不推荐:在现有表上添加不带默认值的 NOT NULL(需要完整重写)
ALTER TABLE users ADD COLUMN role TEXT NOT NULL;
-- 这会锁定表并重写每一行
```
### 无停机添加索引
```sql
-- 不推荐:在大型表上会阻塞写入
CREATE INDEX idx_users_email ON users (email);
-- 推荐:非阻塞,允许并发写入
CREATE INDEX CONCURRENTLY idx_users_email ON users (email);
-- 注意:CONCURRENTLY 不能在事务块内运行
-- 大多数迁移工具需要对此进行特殊处理
```
### 重命名列(零停机)
绝不要在生产环境中直接重命名。使用“扩展-收缩”模式:
```sql
-- 第 1 步:添加新列(迁移 001)
ALTER TABLE users ADD COLUMN display_name TEXT;
-- 第 2 步:回填数据(迁移 002,数据迁移)
UPDATE users SET display_name = username WHERE display_name IS NULL;
-- 第 3 步:更新应用程序代码以同时读取/写入这两个列
-- 部署应用程序更改
-- 第 4 步:停止写入旧列,将其删除(迁移 003)
ALTER TABLE users DROP COLUMN username;
```
### 安全删除列
```sql
-- 第 1 步:删除应用程序中对该列的所有引用
-- 第 2 步:部署不带该列引用的应用程序
-- 第 3 步:在下一次迁移中删除列
ALTER TABLE orders DROP COLUMN legacy_status;
-- 对于 Django:使用 SeparateDatabaseAndState 从模型中删除
-- 而不生成 DROP COLUMN(然后在下一次迁移中删除)
```
### 大型数据迁移
```sql
-- 不推荐:在一次事务中更新所有行(会锁定表)
UPDATE users SET normalized_email = LOWER(email);
-- 推荐:带进度的批量更新
DO $$
DECLARE
batch_size INT := 10000;
rows_updated INT;
BEGIN
LOOP
UPDATE users
SET normalized_email = LOWER(email)
WHERE id IN (
SELECT id FROM users
WHERE normalized_email IS NULL
LIMIT batch_size
FOR UPDATE SKIP LOCKED
);
GET DIAGNOSTICS rows_updated = ROW_COUNT;
RAISE NOTICE 'Updated % rows', rows_updated;
EXIT WHEN rows_updated = 0;
COMMIT;
END LOOP;
END $$;
```
## Prisma (TypeScript/Node.js)
### 工作流
```bash
# 从架构更改创建迁移
npx prisma migrate dev --name add_user_avatar
# 在生产环境中应用待处理的迁移
npx prisma migrate deploy
# 重置数据库(仅限开发环境)
npx prisma migrate reset
# 架构更改后生成客户端
npx prisma generate
```
### 架构示例
```prisma
model User {
id String @id @default(cuid())
email String @unique
name String?
avatarUrl String? @map("avatar_url")
createdAt DateTime @default(now()) @map("created_at")
updatedAt DateTime @updatedAt @map("updated_at")
orders Order[]
@@map("users")
@@index([email])
}
```
### 自定义 SQL 迁移
对于 Prisma 无法表达的操作(并发索引、数据回填):
```bash
# 创建仅限创建的迁移,然后手动编辑 SQL
npx prisma migrate dev --create-only --name add_email_index
```
```sql
-- migrations/20240115_add_email_index/migration.sql
-- Prisma 无法生成 CONCURRENTLY,因此我们手动编写它
CREATE INDEX CONCURRENTLY IF NOT EXISTS idx_users_email ON users (email);
```
## Drizzle (TypeScript/Node.js)
### 工作流
```bash
# 从架构更改生成迁移
npx drizzle-kit generate
# 应用迁移
npx drizzle-kit migrate
# 直接推送架构(仅限开发环境,无迁移文件)
npx drizzle-kit push
```
### 架构示例
```typescript
import { pgTable, text, timestamp, uuid, boolean } from "drizzle-orm/pg-core";
export const users = pgTable("users", {
id: uuid("id").primaryKey().defaultRandom(),
email: text("email").notNull().unique(),
name: text("name"),
isActive: boolean("is_active").notNull().default(true),
createdAt: timestamp("created_at").notNull().defaultNow(),
updatedAt: timestamp("updated_at").notNull().defaultNow(),
});
```
## Kysely (TypeScript/Node.js)
### 工作流 (kysely-ctl)
```bash
# 初始化配置文件 (kysely.config.ts)
kysely init
# 创建新的迁移文件
kysely migrate make add_user_avatar
# 应用所有待处理的迁移
kysely migrate latest
# 回滚上一个迁移
kysely migrate down
# 显示迁移状态
kysely migrate list
```
### 迁移文件
```typescript
// migrations/2024_01_15_001_create_user_profile.ts
import { type Kysely, sql } from 'kysely'
// 重要:始终使用 Kysely<any>,而不是您的类型化 DB 接口。
// 迁移在时间上是冻结的,不得依赖当前的架构类型。
export async function up(db: Kysely<any>): Promise<void> {
await db.schema
.createTable('user_profile')
.addColumn('id', 'serial', (col) => col.primaryKey())
.addColumn('email', 'varchar(255)', (col) => col.notNull().unique())
.addColumn('avatar_url', 'text')
.addColumn('created_at', 'timestamp', (col) =>
col.defaultTo(sql`now()`).notNull()
)
.execute()
await db.schema
.createIndex('idx_user_profile_avatar')
.on('user_profile')
.column('avatar_url')
.execute()
}
export async function down(db: Kysely<any>): Promise<void> {
await db.schema.dropTable('user_profile').execute()
}
```
### 程序化迁移器
```typescript
import { Migrator, FileMigrationProvider } from 'kysely'
import { promises as fs } from 'fs'
import * as path from 'path'
// 仅限 ESM —— CJS 可以直接使用 __dirname
import { fileURLToPath } from 'url'
const migrationFolder = path.join(
path.dirname(fileURLToPath(import.meta.url)),
'./migrations',
)
// `db` 是您的 Kysely<any> 数据库实例
const migrator = new Migrator({
db,
provider: new FileMigrationProvider({
fs,
path,
migrationFolder,
}),
// 警告:仅在开发环境中启用。禁用时间戳排序验证,这可能会导致环境之间的架构漂移。
// allowUnorderedMigrations: true,
})
const { error, results } = await migrator.migrateToLatest()
results?.forEach((it) => {
if (it.status === 'Success') {
console.log(`迁移 "${it.migrationName}" 执行成功`)
} else if (it.status === 'Error') {
console.error(`执行迁移 "${it.migrationName}" 失败`)
}
})
if (error) {
console.error('迁移失败', error)
process.exit(1)
}
```
## Django (Python)
### 工作流
```bash
# 从模型更改生成迁移
python manage.py makemigrations
# 应用迁移
python manage.py migrate
# 显示迁移状态
python manage.py showmigrations
# 为自定义 SQL 生成空迁移
python manage.py makemigrations --empty app_name -n description
```
### 数据迁移
```python
from django.db import migrations
def backfill_display_names(apps, schema_editor):
User = apps.get_model("accounts", "User")
batch_size = 5000
users = User.objects.filter(display_name="")
while users.exists():
batch = list(users[:batch_size])
for user in batch:
user.display_name = user.username
User.objects.bulk_update(batch, ["display_name"], batch_size=batch_size)
def reverse_backfill(apps, schema_editor):
pass # 数据迁移,无需反向操作
class Migration(migrations.Migration):
dependencies = [("accounts", "0015_add_display_name")]
operations = [
migrations.RunPython(backfill_display_names, reverse_backfill),
]
```
### SeparateDatabaseAndState
在不立即从数据库中删除列的情况下从 Django 模型中删除列:
```python
class Migration(migrations.Migration):
operations = [
migrations.SeparateDatabaseAndState(
state_operations=[
migrations.RemoveField(model_name="user", name="legacy_field"),
],
database_operations=[], # 暂不触动数据库
),
]
```
## golang-migrate (Go)
### 工作流
```bash
# 创建迁移对
migrate create -ext sql -dir migrations -seq add_user_avatar
# 应用所有待处理的迁移
migrate -path migrations -database "$DATABASE_URL" up
# 回滚上一个迁移
migrate -path migrations -database "$DATABASE_URL" down 1
# 强制版本(修复脏状态)
migrate -path migrations -database "$DATABASE_URL" force VERSION
```
### 迁移文件
```sql
-- migrations/000003_add_user_avatar.up.sql
ALTER TABLE users ADD COLUMN avatar_url TEXT;
CREATE INDEX CONCURRENTLY idx_users_avatar ON users (avatar_url) WHERE avatar_url IS NOT NULL;
-- migrations/000003_add_user_avatar.down.sql
DROP INDEX IF EXISTS idx_users_avatar;
ALTER TABLE users DROP COLUMN IF EXISTS avatar_url;
```
## 零停机迁移策略
对于关键的生产更改,请遵循“扩展-收缩”模式:
```
第 1 阶段:扩展 (EXPAND)
- 添加新列/表(可为空或带有默认值)
- 部署:应用程序同时向旧列和新列写入
- 回填现有数据
第 2 阶段:迁移 (MIGRATE)
- 部署:应用程序从新列读取,向两列写入
- 验证数据一致性
第 3 阶段:收缩 (CONTRACT)
- 部署:应用程序仅使用新列
- 在单独的迁移中删除旧列/表
```
### 时间线示例
```
第 1 天:迁移添加 new_status 列(可为空)
第 1 天:部署应用 v2 —— 同时向 status 和 new_status 写入
第 2 天:运行现有行的回填迁移
第 3 天:部署应用 v3 —— 仅从 new_status 读取
第 7 天:迁移删除旧的 status 列
```
## 反模式
| 反模式 | 失败原因 | 更好的方法 |
|-------------|-------------|-----------------|
| 在生产中使用手动 SQL | 无审计轨迹,不可重复 | 始终使用迁移文件 |
| 编辑已部署的迁移 | 导致环境之间的漂移 | 创建新的迁移 |
| 不带默认值的 NOT NULL | 锁定表,重写所有行 | 添加可为空的列,回填,然后添加约束 |
| 在大型表上使用内联索引 | 在构建期间阻塞写入 | 使用 CREATE INDEX CONCURRENTLY |
| 在一次迁移中混合架构和数据 | 难以回滚,长事务 | 将迁移分离 |
| 在移除代码前删除列 | 应用程序因缺少列而报错 | 先移除代码,在下一次部署中删除列 |
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