title: Alembic迁移脚本：让数据库变身时间旅行者
date: 2025/05/09 13:08:18
updated: 2025/05/09 13:08:18
author: cmdragon

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Alembic 是一个用于数据库迁移的工具，通过迁移脚本记录数据库结构的变化，确保不同环境的数据库保持同步。其核心工作原理包括模型扫描、数据库快照和差异分析三个阶段。通过 alembic revision --autogenerate 命令，可以自动生成迁移脚本，对比模型定义与数据库实际结构的差异。高级配置技巧包括自定义上下文配置和处理复杂字段变更。常见错误如数据库版本不一致或字段类型不识别，可通过升级、回滚或添加类型映射解决。最佳实践建议包括及时生成迁移脚本、测试环境保持最新、生产环境变更前备份等。

categories:

后端开发
FastAPI

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Alembic
数据库迁移
SQLAlchemy
自动生成脚本
数据库版本管理
FastAPI
数据库模式变更

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1. Alembic 迁移脚本自动生成原理与实践

1.1 什么是数据库迁移？

数据库迁移（Database Migration）是跟踪数据库模式变化的系统化方法。就像我们使用Git管理代码版本一样，Alembic
通过迁移脚本记录数据库结构的变更历史。当我们在开发过程中修改数据表结构时，通过迁移可以确保不同环境（开发、测试、生产）的数据库保持同步。

1.2 Alembic 核心工作原理

Alembic 的自动生成功能基于模型对比实现，其工作流程分为三个阶段：

模型扫描：读取SQLAlchemy的Base类元数据
数据库快照：连接目标数据库获取当前结构
差异分析：对比模型定义与数据库实际结构的差异

# 示例：典型模型定义（models.py）
from sqlalchemy import Column, Integer, String
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base

Base = declarative_base()


class User(Base):
    __tablename__ = 'users'

    id = Column(Integer, primary_key=True)
    name = Column(String(50))
    email = Column(String(100))  # 新增字段示例

1.3 自动生成迁移脚本实战

1.3.1 环境配置

安装必要依赖：

pip install alembic sqlalchemy fastapi

项目目录结构：

/project
  /alembic
    /versions
    env.py
  alembic.ini
  main.py
  models.py

1.3.2 初始化Alembic

alembic init alembic

修改alembic.ini配置：

[alembic]
script_location = alembic
sqlalchemy.url = postgresql://user:pass@localhost/dbname

1.3.3 生成迁移脚本

alembic revision --autogenerate -m "add email column"

生成的迁移文件示例（alembic/versions/xxxx_add_email_column.py）：

def upgrade():
    op.add_column('users', Column('email', String(100)))


def downgrade():
    op.drop_column('users', 'email')

1.4 高级配置技巧

1.4.1 自定义上下文配置

在env.py中添加模型导入：

# 修改后的env.py核心部分
from models import Base  # 导入模型基类

target_metadata = Base.metadata


def run_migrations_online():
    connectable = engine_from_config(
        config.get_section(config.config_ini_section),
        prefix="sqlalchemy.",
        poolclass=pool.NullPool,
    )

    with connectable.connect() as connection:
        context.configure(
            connection=connection,
            target_metadata=target_metadata,
            compare_type=True,  # 启用字段类型比对
            compare_server_default=True  # 比对默认值
        )

1.4.2 处理复杂字段变更

当修改字段类型时，建议分步骤操作：

# 迁移脚本示例：安全修改字段类型
def upgrade():
    with op.batch_alter_table('users') as batch_op:
        batch_op.alter_column('phone',
                              existing_type=String(20),
                              type_=Integer(),
                              existing_nullable=True)

1.5 课后Quiz

问题1：当新增模型类后执行alembic revision --autogenerate没有生成迁移脚本，最可能的原因是？
A. 忘记保存模型文件
B. 模型未正确导入到env.py
C. 数据库连接失败
D. 未安装sqlalchemy

答案：B。Alembic需要正确导入包含Base类的模型定义才能进行元数据比对，如果未在env.py中正确设置target_metadata，会导致无法检测模型变化。

问题2：哪个命令可以查看当前数据库版本？
A. alembic current
B. alembic show
C. alembic history
D. alembic heads

答案：A。alembic current命令显示当前数据库所处的迁移版本。

1.6 常见报错解决方案

错误1：FAILED: Target database is not up to date

alembic upgrade head

原因：存在未应用的迁移版本
解决：执行升级命令更新数据库

错误2：SAWarning: Did not recognize type 'geometry'...

# 在env.py中添加自定义类型映射
from sqlalchemy.dialects.postgresql import JSONB


def include_name(name, type_, parent_names):
    if type_ == "geometry":
        return False
    return True


context.configure(
    ...
include_name = include_name,
user_module_prefix = 'sa.'
)

原因：使用了数据库特定的字段类型
解决：在env.py中添加类型过滤逻辑

错误3：Can't locate revision identified by 'xxxxx'

alembic history --verbose
alembic downgrade -1

原因：版本链断裂或历史记录不完整
解决：检查迁移历史记录，必要时回滚到有效版本

1.7 最佳实践建议

每次修改模型后立即生成迁移脚本
测试环境始终执行alembic upgrade head保证最新
生产环境变更前必须备份数据库
复杂变更建议分多个迁移步骤完成
保持开发、测试、生产环境的数据库版本一致

通过掌握这些核心原理和实践技巧，您可以在FastAPI项目中实现安全可靠的数据库版本管理。下次当您修改模型时，记得用--autogenerate
参数让Alembic自动生成迁移脚本，这将极大提升开发效率并减少人为错误。

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