Migrations من غير downtime: expand و backfill و contract

جارٍ التحميل…

01 / ملخص الدرس

Migrations من غير downtime: expand و backfill و contract

الـ migration جزء من الـ deploy، والـ app فيه نسختين شغالين في نفس الوقت أثناءه. العمليات الخطرة: CREATE INDEX من غير CONCURRENTLY، و SET NOT NULL على جدول كبير، وتغيير النوع. البدائل: CONCURRENTLY، و CHECK … NOT VALID ثم VALIDATE. تغيير اسم عمود بـ expand/contract: عمود جديد، و trigger مؤقت، و backfill على دفعات، وبعدين شيل القديم. وكتابة migration runner بـ schema_migrations و checksum و advisory lock.

02 / شرح الدرس مكتوبًا

نص شرح المعلم والكود الذي كتبه ونتيجة تشغيله، بنفس ترتيب الدرس.

أهلًا بيك. الـ migration هو أي تغيير في شكل الـ database: جدول جديد، عمود، index. والمشكلة: الـ deploy مش ضغطة زرار واحدة. بيبقى فيه دقايق النسخة القديمة من الـ app والجديدة شغالين مع بعض على نفس الـ database. فأي migration لازم: ما تقفلش الجداول لفترة طويلة. وما تكسرش النسخة القديمة. seed dot sql فيه users بمِيّة ألف صف، وبعضهم من غير إيميل. أول حاجة: CREATE INDEX CONCURRENTLY، وهنجرّبه جُوّه transaction. وبعدين SET NOT NULL مباشرة. وبعدين الطريقة الآمنة. نشغّل.

migration.sql
-- 1) CREATE INDEX العادي بيقفل الكتابة على الجدول لحد ما يخلص
--    CONCURRENTLY ما بيقفلش، بس ما ينفعش جُوّه transaction
BEGIN;
CREATE INDEX CONCURRENTLY users_email ON users (email);
ROLLBACK;
CREATE INDEX CONCURRENTLY users_email ON users (email);

-- 2) NOT NULL مباشرة: بيقفل ويقرا الجدول كله، وبيقع لو فيه NULL
ALTER TABLE users ALTER COLUMN email SET NOT NULL;

-- الطريقة الآمنة: CHECK … NOT VALID (فورًا، للصفوف الجديدة بس)، وبعدين VALIDATE (من غير قفل الكتابة)
ALTER TABLE users ADD CONSTRAINT users_email_not_null CHECK (email IS NOT NULL) NOT VALID;
INSERT INTO users (fullname) VALUES ('بدون إيميل');
UPDATE users SET email = 'missing-' || id || '@x.com' WHERE email IS NULL;
ALTER TABLE users VALIDATE CONSTRAINT users_email_not_null;
SELECT conname, convalidated FROM pg_constraint WHERE conname = 'users_email_not_null';

المخرجات

$ psql -q -f seed.sql -f migration.sql
psql:migration.sql:4: ERROR:  CREATE INDEX CONCURRENTLY cannot run inside a transaction block
psql:migration.sql:9: ERROR:  column "email" of relation "users" contains null values
psql:migration.sql:13: ERROR:  new row for relation "users" violates check constraint "users_email_not_null"
DETAIL:  Failing row contains (100001, بدون إيميل, null).
       conname        | convalidated 
----------------------+--------------
 users_email_not_null | t
(1 row)

CONCURRENTLY جُوّه transaction: cannot run inside a transaction block. فلازم migration لوحده من غير BEGIN. وبره الـ transaction اشتغل. SET NOT NULL وقع: column contains null values، وحتى لو مكانش فيه NULL، كان هيقفل الجدول ويقراه كله. الطريقة الآمنة: CHECK NOT VALID بيتضاف فورًا، وبيتطبق على الكتابة الجديدة بس: الـ INSERT من غير إيميل اترفض. نصلّح القديم. و VALIDATE بيراجع الصفوف القديمة من غير ما يقفل الكتابة. و convalidated بقت true. دلوقتي أصعب حالة: تغيير اسم عمود، من fullname لـ name. لو عملت RENAME، النسخة القديمة من الـ app لسه بتقرا fullname، هتقع فورًا. الحل: expand و contract، على كام deploy. expand: عمود جديد جنب القديم. trigger مؤقت: أي حد يكتب في واحد، التاني يتملي. backfill: ننقل البيانات القديمة على دفعات صغيرة، كل دفعة transaction لوحدها، علشان ما نمسكش locks على مِيّة ألف صف مرة واحدة. ونجرّب app قديم بيكتب fullname بس. وبعد ما كل النسخ بقت جديدة: contract، نشيل القديم.

نشغّل، ونخلي الـ NOTICE يبان علشان نشوف الدفعات.

migration.sql
-- عايزين نغيّر fullname لـ name، والـ app شغال، ونسختين منه شغالين (قديمة وجديدة) وقت الـ deploy

-- EXPAND (migration 1): زوّد الجديد، ومن غير ما تلمس القديم
ALTER TABLE users ADD COLUMN name text;

-- (الـ app الجديد بيكتب في الاتنين، والقديم لسه بيكتب في fullname)
-- trigger مؤقت يخلي الاتنين متطابقين أيًا كان مين بيكتب
CREATE FUNCTION users_sync_name() RETURNS trigger AS $$
BEGIN
  NEW.name := COALESCE(NEW.name, NEW.fullname);
  NEW.fullname := COALESCE(NEW.fullname, NEW.name);
  RETURN NEW;
END $$ LANGUAGE plpgsql;
CREATE TRIGGER users_sync_name BEFORE INSERT OR UPDATE ON users
  FOR EACH ROW EXECUTE FUNCTION users_sync_name();

-- BACKFILL على دفعات صغيرة (مش UPDATE واحد على 100 ألف صف)
DO $$
DECLARE n int;
BEGIN
  LOOP
    UPDATE users SET name = fullname
    WHERE id IN (SELECT id FROM users WHERE name IS NULL LIMIT 20000);
    GET DIAGNOSTICS n = ROW_COUNT;
    RAISE NOTICE 'batch: % rows', n;
    EXIT WHEN n = 0;
    COMMIT; -- كل دفعة transaction لوحدها
  END LOOP;
END $$;

-- app قديم لسه بيكتب fullname بس
INSERT INTO users (fullname, email) VALUES ('من النسخة القديمة', '[email protected]');
SELECT count(*) FILTER (WHERE name IS NULL) AS missing FROM users;

-- CONTRACT (migration 3، بعد ما كل النسخ بقت جديدة): شيل القديم
DROP TRIGGER users_sync_name ON users;
DROP FUNCTION users_sync_name();
ALTER TABLE users DROP COLUMN fullname;
\d users

المخرجات

$ PGOPTIONS='-c client_min_messages=notice' psql -q -f seed.sql -f migration.sql
psql:migration.sql:29: NOTICE:  batch: 20000 rows
psql:migration.sql:29: NOTICE:  batch: 20000 rows
psql:migration.sql:29: NOTICE:  batch: 20000 rows
psql:migration.sql:29: NOTICE:  batch: 20000 rows
psql:migration.sql:29: NOTICE:  batch: 20000 rows
psql:migration.sql:29: NOTICE:  batch: 0 rows
 missing 
---------
       0
(1 row)

                         Table "public.users"
 Column |  Type  | Collation | Nullable |           Default            
--------+--------+-----------+----------+------------------------------
 id     | bigint |           | not null | generated always as identity
 email  | text   |           |          | 
 name   | text   |           |          | 
Indexes:
    "users_pkey" PRIMARY KEY, btree (id)

خمس دفعات بعشرين ألف، وبعدين zero، فالـ loop خلص. الـ insert من النسخة القديمة: الـ trigger ملا name، و missing بقت zero. وبعد الـ contract: الجدول فيه name بس. في الواقع، الخطوات دي بتبقى تلات migrations في تلات deploys، مش ملف واحد. التحدي: migration runner. الـ migrations ملفات مترقمة، والـ runner بيطبّق اللي لسه ما اتطبقش. جدول schema_migrations بالاسم والـ checksum. advisory lock: علشان لو تلات نسخ من الـ app قاموا مع بعض، واحدة بس تطبّق. كل migration في transaction، إلا اللي أول سطر فيها no-transaction، زي CONCURRENTLY. ولو حد عدّل migration قديمة، الـ checksum يكشفه. التفاصيل في الكومنت.

تمرين

migrate(): schema_migrations + pg_advisory_lock، والملفات مرتبة، و checksum بـ sha256، وكل واحدة في transaction ما عدا "-- no-transaction". التانية تطبع nothing to do.

الحل. الجدول، والـ lock. الملفات المتطبقة في Map بالـ checksum. لكل ملف: لو متطبق وقارن الـ checksum. لو جديد: BEGIN لو مسموح، والـ SQL، والتسجيل في نفس الـ transaction، علشان يا الاتنين يا ولا حاجة. والـ unlock في finally. نشغّل.

main.js
import pg from "pg";
import fs from "node:fs";
import crypto from "node:crypto";

const client = new pg.Client({ connectionString: process.env.DATABASE_URL });
await client.connect();
await client.query("DROP TABLE IF EXISTS schema_migrations, courses CASCADE");


async function migrate() {
  await client.query(`CREATE TABLE IF NOT EXISTS schema_migrations (
    name text PRIMARY KEY, checksum text NOT NULL, applied_at timestamptz NOT NULL DEFAULT now())`);
  await client.query("SELECT pg_advisory_lock(42)");
  try {
    const { rows } = await client.query("SELECT name, checksum FROM schema_migrations");
    const done = new Map(rows.map((r) => [r.name, r.checksum]));
    let applied = 0;
    for (const name of fs.readdirSync("migrations").sort()) {
      const sql = fs.readFileSync(`migrations/${name}`, "utf8");
      const sum = crypto.createHash("sha256").update(sql).digest("hex");
      if (done.has(name)) {
        if (done.get(name) !== sum) throw new Error(`${name} اتعدّل بعد ما اتطبّق`);
        continue;
      }
      const tx = !sql.startsWith("-- no-transaction");
      try {
        if (tx) await client.query("BEGIN");
        await client.query(sql);
        await client.query("INSERT INTO schema_migrations (name, checksum) VALUES ($1, $2)", [name, sum]);
        if (tx) await client.query("COMMIT");
      } catch (err) {
        if (tx) await client.query("ROLLBACK");
        throw err;
      }
      console.log("applied", name);
      applied++;
    }
    if (!applied) console.log("nothing to do");
  } finally {
    await client.query("SELECT pg_advisory_unlock(42)");
  }
}

await migrate();
await migrate();
await client.end();

المخرجات

$ node main.js
applied 001_courses.sql
applied 002_price.sql
applied 003_title_index.sql
nothing to do

التلاتة اتطبقوا بالترتيب، والتشغيل التاني: nothing to do. الأدوات الجاهزة زي node-pg-migrate و Prisma Migrate بتعمل نفس الحاجة، دلوقتي إنتَ عارف بتعمل إيه من جُوّه. الدرس الجاي: الـ backups والـ point in time recovery.

migrations/001_courses.sql
CREATE TABLE courses (id bigint GENERATED ALWAYS AS IDENTITY PRIMARY KEY, title text NOT NULL);
migrations/002_price.sql
ALTER TABLE courses ADD COLUMN price_cents int NOT NULL DEFAULT 0;
migrations/003_title_index.sql
-- no-transaction
CREATE INDEX CONCURRENTLY courses_title ON courses (title);
03 / دروس المسار (122)
  1. 01أهلًا بيك: يعني إيه backend، والكورس ده ماشي إزاي
  2. 02الملفات والفولدرات والـ terminal: تتحرك على جهازك زي المبرمجين
  3. 03Node وأول برنامج: تشغّل وتقرا رسالة الخطأ
  4. 04القيم والمتغيرات والأنواع: const و let و typeof
  5. 05القرارات والتكرار: if و === والـ truthy والـ loops
  6. 06الـ functions: parameters و return والـ arrow functions والـ scope
  7. 07الـ objects والـ arrays: destructuring و spread و map و filter و reduce
  8. 08JSON والنصوص والتواريخ: اللغة اللي الـ backend بيتكلم بيها
  9. 09الـ callbacks والـ closures وأول لمسة async: setTimeout
  10. 10الـ classes والـ errors: throw و try/catch و stack trace
  11. 11git: تحفَظ كل خطوة وترجعلها، وما تسرّبش أسرارك
  12. 12ESM و CommonJS و package exports: Node بيلاقي الـ modules إزاي
  13. 13الـ Promises و async/await: sequential و parallel والأخطاء والإلغاء
  14. 14الـ event loop والـ microtasks: Node بيعمل كل حاجة بـ thread واحد إزاي
  15. 15الـ Streams والـ Backpressure: ملفات أكبر من الـ memory
  16. 16الـ File System والـ paths: قراية وكتابة صح، ومن غير path traversal
  17. 17الـ Buffers والبيانات الـ binary: الـ bytes من جُوّه
  18. 18Crypto APIs والأسرار: random و hash و HMAC و AES-GCM
  19. 19الـ Worker Threads: شغل CPU تقيل من غير ما توقف الـ server
  20. 20الـ Errors على مستوى الـ process: operational و programmer و crash-only
  21. 21الـ Node test runner والـ debugging: tests من غير مكتبات
  22. 22HTTP من جُوّه: الـ methods والـ status codes والـ headers
  23. 23Express والـ Routing: الـ params والـ query والترتيب والـ Router
  24. 24Express 5: إيه اللي اتغيّر، وإزاي تنقل مشروع قديم
  25. 25الـ Middleware ودورة حياة الـ request جُوّه Express
  26. 26Validation للمدخلات بـ Zod: ما تصدّقش أي حاجة جاية من برة
  27. 27تصنيف الأخطاء و Problem Details: شكل واحد لكل الـ errors
  28. 28الـ CORS والـ Cookies: المتصفح بيحمي المستخدم إزاي
  29. 29رفع الملفات وحدود الحجم: multer من غير ثغرات
  30. 30الـ Realtime: Server-Sent Events و WebSockets
  31. 31OpenAPI والـ API Versioning: عقد مكتوب، وتغيير من غير ما تكسر حد
  32. 32PostgreSQL: الـ DDL وأنواع البيانات الصح لكل عمود
  33. 33الـ Constraints: PK و FK و UNIQUE و CHECK — الـ database بتحمي نفسها
  34. 34الـ Normalization والـ ERD: تقسّم البيانات صح من أول يوم
  35. 35الـ JOINs والتجميع: INNER و LEFT و GROUP BY و HAVING و window functions
  36. 36JSONB في PostgreSQL: إمتى تستخدمه، وإزاي تسأله وتعمله index
  37. 37الـ Indexes من جُوّه: B-tree و GIN و BRIN
  38. 38Partial و Covering indexes: indexes أصغر وأسرع
  39. 39الـ Pagination بالـ Keyset: ليه OFFSET بيبطّأ وبيكرر
  40. 40Full Text Search في Postgres: بحث بالكلمات، بالعربي والإنجليزي
  41. 41EXPLAIN ANALYZE والـ Planner: اقرا الـ plan وصلّح الـ query
  42. 42الـ Transactions بـ node-postgres: كله أو ولا حاجة
  43. 43الـ MVCC ومستويات الـ Isolation: transactions كتير في نفس الوقت
  44. 44الـ Locks والـ Deadlocks: مين مستني مين
  45. 45SKIP LOCKED و Job Leasing: Postgres كـ job queue
  46. 46Row Level Security والـ Multi-tenancy: كل عميل يشوف بياناته بس
  47. 47Migrations من غير downtime: expand و backfill و contractانت هنا
  48. 48الـ Replication والـ Read Replicas: نسخ حية من الـ database
  49. 49الـ Connection Pooling و PgBouncer: connections أقل، requests أكتر
  50. 50الـ Partitioning والـ VACUUM والمراقبة: Postgres على المدى الطويل
  51. 51Redis وأنواع البيانات: strings و hashes و lists و sets و sorted sets
  52. 52Cache-aside والـ TTL: Redis قدام الـ database
  53. 53الـ Cache invalidation والـ Stampede: لما الـ key الشهير يموت
  54. 54Lua والـ Atomicity في Redis: كام أمر كأنهم أمر واحد
  55. 55الـ Rate Limiting في Redis: fixed window و sliding window و token bucket
  56. 56الـ Sessions في Redis: تسجيل دخول تقدر تلغيه في أي وقت
  57. 57Redis Streams والـ Consumer Groups: log بيتوزع على workers
  58. 58Pub/Sub و BullMQ: إشارات بين الـ instances، وطوابير شغل محترمة
  59. 59Redis لما يقع: الـ persistence (RDB و AOF) والـ replication
  60. 60Redis في الإنتاج: الـ ACLs والـ Cluster والمراقبة
  61. 61تخزين الـ Passwords بـ Argon2id: صح من أول مرة
  62. 62Session Fixation والـ Rotation: id جديد مع كل صلاحية جديدة
  63. 63الـ Cookie Flags والـ CSRF: المتصفح بيبعت الـ cookie، فلازم تتأكد مين اللي طلب
  64. 64الـ XSS والـ Content Security Policy: ما تخليش النص يتحوّل لـ code
  65. 65الـ OAuth و OpenID Connect و PKCE: login بـ Google من غير ما تشوف الـ password
  66. 66التأكد من الـ JWT صح: التوقيع والـ claims والـ scopes
  67. 67الـ BOLA و BFLA: الـ token السليم مش معناه إن الطلب مسموح
  68. 68الـ RBAC و ABAC والملكية: policy واحدة بدل ifs متفرقة
  69. 69الـ MFA والـ recovery: التاني factor اللي بجد
  70. 70الـ Passkeys و WebAuthn: login من غير password وضد الـ phishing
  71. 71الـ Threat Modeling بـ STRIDE: فكّر زي المهاجم قبل ما تكتب code
  72. 72الـ SQL Injection والـ Parameterization: الـ data ما تبقاش code
  73. 73الـ SSRF والـ Egress: ما تخليش الـ server بتاعك يزور الشبكة الداخلية
  74. 74الـ Security Headers والـ TLS: كل response يقول للـ browser يحمي المستخدم إزاي
  75. 75توقيع الـ Webhooks والـ Replay: الـ webhook ده جاي فعلًا من Stripe؟
  76. 76تغيير الأسرار والـ HMAC: إزاي تغيّر مفتاح من غير ما كل حاجة تقع
  77. 77سلسلة التوريد والـ SBOM: إنت واثق في ألف package ما تعرفهمش؟
  78. 78الـ Audit والـ Privacy Logs: سجّل مين عمل إيه، من غير ما تسجّل الأسرار
  79. 79اختبار الأمان و OWASP ASVS: الأمن جُوّه الـ CI، مش audit آخر السنة
  80. 80الـ Prototype Pollution والـ Resource DoS: request واحد يخلّي الكل admin أو يوقّع الـ server
  81. 81الـ SLI والـ SLO والـ Error Budget: إمتى تصحّي الـ on-call وإمتى تسيبه نايم
  82. 82الـ Event Loop Delay والـ ELU: لما Node نفسه يتخنق
  83. 83الـ Worker Threads والـ CPU Profiling: الشغل التقيل بره الـ event loop، والوقت راح فين
  84. 84الـ Memory والـ GC والـ Leaks: الـ process اللي بيكبر لحد ما يقع
  85. 85الـ N+1 Queries والـ DataLoader: صفحة واحدة بمِيّتين query
  86. 86الـ HTTP Caching والـ Compression: أسرع request هو اللي ما بيوصلش
  87. 87الـ Load Testing والـ Soak Testing: الـ server بيستحمل قد إيه بجد
  88. 88الـ Concurrency Limits والـ Bulkheads: dependency بطيئة ما توقعش الـ app كله
  89. 89الـ Timeouts والـ Retries والـ Circuit Breakers: إزاي تتعامل مع dependency بطيئة أو واقعة
  90. 90OpenTelemetry والـ Distributed Tracing: الـ request راح فين وضاع وقته فين
  91. 91Docker Layers والـ Build Context: ليه الـ build بياخد دقيقة وفيه الـ .env بتاعك
  92. 92Multi-stage Builds و Non-root: image صغيرة ومن غير root
  93. 93Docker Compose والـ Networks: الـ services بتلاقي بعض إزاي
  94. 94Docker Volumes: الـ data بتتحفَظ فين
  95. 95Healthcheck و Restart و Resource Limits: running مش معناها شغّال
  96. 96BuildKit والـ Build Secrets: الـ token ما يدخلش الـ image
  97. 97Reverse Proxy و TLS: اللي واقف قدام الـ app
  98. 98Multi-arch Images والـ Native Modules: اشتغلت عندي
  99. 99CI/CD و Rollback و Canary: الـ deploy يبقى ممل
  100. 100Kubernetes من الأول: Pods و Deployments و Services و Probes
  101. 101Modular Monolith و DDD: حدود واضحة من غير network
  102. 102Transactional Outbox و Inbox: الـ event ما يضيعش وما يتنفذش مرتين
  103. 103Sagas: عملية واحدة على تلات services من غير transaction واحدة
  104. 104CQRS و Event Sourcing: الـ events هي الحقيقة
  105. 105الـ Queues والـ Brokers: BullMQ و RabbitMQ و Kafka و SQS
  106. 106Realtime على أكتر من instance: Redis pub/sub و presence و resume
  107. 107الـ Object Storage والـ Media: presigned URLs و uploads مباشرة
  108. 108التكامل مع الـ Email والـ Search: retries و webhooks و indexes
  109. 109GraphQL و gRPC في الإنتاج: contracts و DataLoader و limits و deadlines
  110. 110Kafka على أكتر من zone و region: الـ replication والـ ISR والـ acks والـ MirrorMaker والـ failover
  111. 111TypeScript و runtime boundaries: الـ types بتختفي، والـ schemas لأ
  112. 112ORM ولا SQL: query builders و repositories و migrations و transactions
  113. 113الـ Serverless من جُوّه: cold starts و freeze و timeouts و connections
  114. 114الـ Testing Pyramid: unit و integration و e2e على Postgres حقيقية
  115. 115Contract Testing و Property-Based Testing بـ fast-check
  116. 116الـ Payments: idempotency و webhooks و refunds و reconciliation
  117. 117الـ Timezones والـ Internationalization: UTC و DST والـ locales والـ plurals والفلوس
  118. 118الـ Privacy والـ Data Retention: consent و export و erasure و crypto shredding
  119. 119الـ ADRs والـ Feature Flags: القرارات المكتوبة والـ rollout من غير deploy
  120. 120Multi-region active-active: حل الـ conflicts بـ HLC و CRDTs
  121. 121Readiness و Liveness و Startup Probes: الـ pod جاهز ولا عايش؟
  122. 122Incident Runbooks: من الـ alert للـ postmortem