Mysql全局锁和表锁（五）

根据加锁的范围，MySQL里面的锁大致可以分成全局锁、表级锁和行锁三类。

全局锁

对整个数据库实例加锁，mysql加全局读锁的方法：flush tables with read lock (FTWRL),当需要让整个库处于只读状态的时候，可以使用这个命令，之后其他线程的以下语句会被阻塞：数据更新语句（数据的增删改）、数据定义语句（包括建表、修改表结构等）和更新类事务的提交语句。

全局锁的典型使用场景是，做全库逻辑备份。也就是把整库每个表都select出来存成文本。
注意，在备份过程中整个库完全处于只读状态，这会让业务系统停摆，所以是很危险的操作。

加全局锁有风险。但备份为什么要加锁呢？

假设你现在要维护“极客时间”的购买系统，关注的是用户账户余额表和用户课程表。现在发起一个逻辑备份。假设备份期间，有一个用户，他购买了一门课程，业务逻辑里就要扣掉他的余额，然后往已购课程里面加上一门课。如果时间顺序上是先备份账户余额表(u_account)，然后用户购买，然后备份用户课程表(u_course)，会怎么样呢？你可以看一下这个图：

这个备份结果里，用户A的数据状态是“账户余额没扣，但是用户课程表里面已经多了一门课”。如果后面用这个备份来恢复数据的话，用户A就发现，自己赚了。作为用户可别觉得这样可真好啊，你可以试想一下：如果备份表的顺序反过来，先备份用户课程表，再备份账户余额表，发生的就是另一个不好的场景了。

官方自带的逻辑备份工具是mysqldump。当mysqldump使用参数–single-transaction的时候，导数据之前就会启动一个事务，来确保拿到一致性视图。而由于MVCC的支持，这个过程中数据是可以正常更新的。

有了这个功能，为什么还需要FTWRL呢？一致性读是好，但前提是引擎要支持这个隔离级别。比如，对于MyISAM这种不支持事务的引擎，如果备份过程中有更新，总是只能取到最新的数据，那么就破坏了备份的一致性。

这时，我们就需要使用FTWRL命令了。所以，single-transaction 方法只适用于所有的表使用事务引擎的库。 如果有的表使用了不支持事务的引擎，那么备份就只能通过FTWRL方法。

既然要全库只读，为什么不使用 set global readOnly=true 的方式呢 ？
建议用FTWRL方式，主要有两个原因：

• 在有些系统中，readonly 的值会被用来做其他逻辑，比如用来判断一个库是主库还是备库。因此，修改global变量的方式影响面更大,不建议使用。
• 在异常处理机制上有差异。如果执行FTWRL命令之后由于客户端发生异常断开，那么MySQL会自动释放这个全局锁，整个库回到可以正常更新的状态。而将整个库设置为readonly之后，如果客户端发生异常，则数据库就会一直保持readonly状态，这样会导致整个库长时间处于不可写状态，风险较高。

表级锁

MySQL里面表级别的锁有两种：一种是表锁，一种是元数据锁（meta data lock，MDL)。

表锁的语法是表锁的语法是 lock tables ... read/write 。与FTWRL类似，可以用unlock tables主动释放锁，也可以在客户端断开的时候自动释放。

需要注意，lock tables语法除了会限制别的线程的读写外，也限定了本线程接下来的操作对象。

举个例子, 如果在某个线程A中执行lock tables t1 read, t2 write; 这个语句，则其他线程写t1、读写t2的语句都会被阻塞。同时，线程A在执行unlock tables之前，也只能执行读t1、读写t2的操作。连写t1都不允许，自然也不能访问其他表。

在还没有出现更细粒度的锁的时候，表锁是最常用的处理并发的方式。而对于InnoDB这种支持行锁的引擎，一般不使用lock tables命令来控制并发，毕竟锁住整个表的影响面还是太大。

另一类表级的锁是MDL（metadata lock)。MDL不需要显式使用，在访问一个表的时候会被自动加上。MDL的作用是，保证读写的正确性。
如果一个查询正在遍历一个表中的数据，而执行期间另一个线程对这个表结构做变更，删了一列，那么查询线程拿到的结果跟表结构对不上，肯定是不行的。

因此，在MySQL 5.5版本中引入了MDL，当对一个表做增删改查操作的时候，加MDL读锁；当要对表做结构变更操作的时候，加MDL写锁。

• 读锁之间不互斥，因此你可以有多个线程同时对一张表增删改查。
• 读写锁之间、写锁之间是互斥的，用来保证变更表结构操作的安全性。因此，如果有两个线程要同时给一个表加字段，其中一个要等另一个执行完才能开始执行。

虽然MDL锁是系统默认会加的，但却是不能忽略的一个机制。
比如下面这个例子，经常有人掉到这个坑里：给一个小表加个字段，导致整个库挂了。
你肯定知道，给一个表加字段，或者修改字段，或者加索引，需要扫描全表的数据。在对大表操作的时候，你肯定会特别小心，以免对线上服务造成影响。而实际上，即使是小表，操作不慎也会出问题。我们来看一下下面的操作序列，假设表t是一个小表。

备注：这里的实验环境是MySQL 5.6。

• sessionA 先启动，会对表加一个MDL读锁，sessionB启动后也会加一个MDL读锁，读锁之间不互斥，因此可以正常执行；
• 之后sessionC会被blocked，因为sessionA的MDL读锁还没释放，而sessionC需要MDL写锁，读写锁之间是互斥的，因此只能被阻塞。
• 然后sessionD也需要一个MDL读锁，会被sessionC阻塞，也就是说这张表现在完全变成不可读写了。

如果某个表上的查语句比较频繁，而且客户端有重试机制，也就是说超时以后会再起一个session再请求，这个库的线程很快就会爆满。

事务中的MDL锁，在语句执行开始时申请，但是语句结束后并不会马上释放，而会等到整个事务提交后再释放。

注： DDL语句如修改表结构，增加列等操作是隐式提交的

基于上面的分析，我们来讨论一个问题，如何安全地给小表加字段？

首先我们要解决长事务，事务不提交，就会一直占着MDL锁。在MySQL的information_schema库的 innodb_trx 表中，你可以查到当前执行中的事务。如果你要做DDL变更的表刚好有长事务在执行，要考虑先暂停DDL，或者kill掉这个长事务。

但考虑一下这个场景。如果你要变更的表是一个热点表，虽然数据量不大，但是上面的请求很频繁，而你不得不加个字段，你该怎么做呢？
这时候kill可能未必管用，因为新的请求马上就来了。比较理想的机制是，在alter table语句里面设定等待时间，如果在这个指定的等待时间里面能够拿到MDL写锁最好，拿不到也不要阻塞后面的业务语句，先放弃。之后开发人员或者DBA再通过重试命令重复这个过程。

MariaDB已经合并了AliSQL的这个功能，所以这两个开源分支目前都支持DDL NOWAIT/WAIT n这个语法。

ALTER TABLE tbl_name NOWAIT add column ...
ALTER TABLE tbl_name WAIT N add column ...


小结

本文介绍了MySQL的全局锁和表级锁。全局锁主要用在逻辑备份过程中。对于全部是InnoDB引擎的库，建议选择使用–single-transaction参数，对应用会更友好。
表锁一般是在数据库引擎不支持行锁的时候才会被用到的。如果你发现你的应用程序里有locktables这样的语句，你需要追查一下，比较可能的情况是：要么是你的系统现在还在用MyISAM这类不支持事务的引擎，那要安排升级换引擎；要么是你的引擎升级了，但是代码还没升级。我见过这样的情况，最后业务开发就是把locktables 和 unlock tables 改成 begin 和 commit，问题就解决了。MDL会直到事务提交才释放，在做表结构变更的时候，你一定要小心不要导致锁住线上查询和更新。