в идеале 3 sql строчки, одна на одну табличку, одна на вторую и alter

да, попробую с них начать

чтобы можно было в других версиях затестить и зарепортить хотя бы на 5.6, в котором будут чинить багу

Сорян. Подумал это мне 😊

select @@wait_timeout;

бекап отваливается после большего количества секунд?

можно комментарий что за 3 строчки?
я подумал, что сначала alter table2; а затем alter table1;
но такой вариант тоже не проходит

Нет. Но если изменить тайм аут, тоже отваливается, уже через этот тайминг. Всегда на одной и той же строке. Пытался чинить эту строку, тоже бесполезно. Таблицу в режим чтения переводил до 6.

для бага нужно create table table1 ..  ; create table table2 ... ; SET FOREIGN_KEY_CHECKS=0; alter ...;

тогда поднять max_allowed_packet и на mysqldump и на серваке

10G ставил. Тоже ноль эффекта.

set global max_allowed_packet=1073741824;
mysqldump ... --max_allowed_packet=1073741824 ....

10G не катит, 1GB лимит

Точно, он режит их. В консоле об этом писал, но я тот ещё читатель)

так и есть:
Server version: 5.5.61-38.13 Percona Server (GPL), Release 38.13, Revision 812705b

mysql> CREATE TABLE table1 (
   ->     id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
   ->     PRIMARY KEY (id)
   -> ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1238576152 DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_unicode_ci;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> CREATE TABLE table2 (
   ->     id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
   ->     external_id int(11) NOT NULL,
   ->     PRIMARY KEY (id),
   ->     CONSTRAINT FK_table2_123 FOREIGN KEY (external_id) REFERENCES table1 (id)
   -> ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_unicode_ci;
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

mysql> INSERT INTO table1 (id) VALUES (123);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> INSERT INTO table2 (id, external_id) VALUES (1, 123);
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> SET FOREIGN_KEY_CHECKS=0;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> ALTER TABLE table1 MODIFY id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT;
ERROR 1025 (HY000): Error on rename of './/#sql-1_15c' to './/table1' (errno: 150)
mysql> SHOW ENGINE INNODB STATUS;

------------------------
LATEST FOREIGN KEY ERROR
------------------------
200527 19:03:00 Error in foreign key constraint of table /table2:
there is no index in referenced table which would contain
the columns as the first columns, or the data types in the
referenced table do not match the ones in table. Constraint:
,
 CONSTRAINT "FK_table2_123" FOREIGN KEY ("external_id") REFERENCES "table1" ("id")
The index in the foreign key in table is "FK_table2_123"
See http://dev.mysql.com/doc/refman/5.5/en/innodb-foreign-key-constraints.html
for correct foreign key definition.
--------

на 5.7 тоже не работает, сделайте репорт на bugs.mysql.com

походу только дропать FK, альтерить и создавать заново

ну или перезалить из логического

это by design
When foreign_key_checks is disabled, foreign key constraints are ignored, with the following exceptions:
The table must have the correct column names and types.
Altering a table returns an error (errno: 150) if a foreign key definition is incorrectly formed for the altered table.

rtfm, прежде чем заводить багу
https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/create-table-foreign-keys.html