MySQL全局锁和表锁的深入理解

前言

根据加锁的范围，mysql 里面的锁大致可以分成全局锁，表级锁，行锁。

行锁已经在前面几篇文章说过

1. 全局锁

全局锁就是对整个数据库实例加锁。mysql 提供了一个加全局读锁的方法，命令是flush tables with read lock (ftwrl)。

当你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。

1.1 全局锁使用场景

全局锁的典型使用场景是，做全库逻辑备份（mysqldump）。重新做主从时候

也就是把整库每个表都 select 出来存成文本。

以前有一种做法，是通过 ftwrl 确保不会有其他线程对数据库做更新，然后对整个库做备份。注意，在备份过程中整个库完全处于只读状态。

数据库只读状态的危险性：

如果你在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就能停止。如果你在从库上备份，那么备份期间从库不能执行主库同步过来的binlog，会导致主从延迟。

注：上面逻辑备份，是不加--single-transaction参数

看来加全局锁不太好。但是细想一下，备份为什么要加锁呢？来看一下不加锁会有什么问题？

1.2 不加锁产生的问题

比如手机卡，购买套餐信息

这里分为两张表 u_acount (用于余额表)，u_pricing (资费套餐表)
步骤:
1 . u_account 表中数据 用户a 余额：300
u_pricing 表中数据 用户a 套餐：空

2. 发起备份，备份过程中先备份u_account表，备份完了这个表，这个时候u_account 用户余额是300
3. 这个时候套用户购买了一个资费套餐100，餐购买完成，写入到u_print套餐表购买成功，备份期间的数据。
4. 备份完成

可以看到备份的结果是，u_account 表中的数据没有变， u_pricing 表中的数据 已近购买了资费套餐100.

哪这时候用这个备份文件来恢复数据的话，用户a 赚了100 ，用户是不是很舒服啊。但是你的想想公司利益啊。　　

也就是说，不加锁的话，备份系统备份的得到的库不是一个逻辑时间点，这个数据是逻辑不一致的。

1.3 为什么需要全局读锁(ftwrl)

可能有的人在疑惑，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，来确保拿到一致性快照视图。而由于 mvcc 的支持，这个过程中数据是可以正常更新的。

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。这往往是 dba 要求业务开发人员使用 innodb 替代 myisam 的原因之一。

1.4 全局锁两种方法

一.flush tables write read lock

二.set global readonly=true

既然要全库只读，为什么不使用 set global readonly=true 的方式呢？确实 readonly 方式也可以让全库进入只读状态，但我还是会建议你用 ftwrl 方式，主要有几个原因：

一是，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，我不建议你使用。

二是，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。

三是，readonly 对super用户权限无效

注 ：业务的更新不只是增删改数据（dml)，还有可能是加字段等修改表结构的操作（ddl）。不论是哪种方法，一个库被全局锁上以后，你要对里面任何一个表做加字段操作，都是会被锁住的。

即使没有被全局锁住，加字段也不是就能一帆风顺的，还有表级锁了

2. 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)。

2.1 表锁

lock tables 表名 read;#该表可以读，不能ddl 和 dml 中增删改，只能读取表数据

lock tables 表名 read;# 既不能读，也不能写

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

2.2 mdl 锁

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。你可以想象一下，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，但却是你不能忽略的一个机制。

比如下面这个例子，我经常看到有人掉到这个坑里：给一个小表加个字段，导致整个库挂了。

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。

show full processlist查看mdl 锁详情

我们可以看到 session a 先启动，这时候会对表 t 加一个 mdl 读锁。由于 session b 需要的也是 mdl 读锁，因此可以正常执行。

之后 session c 会被 blocked，是因为 session a 的 mdl 读锁还没有释放，而 sessionc 需要mdl 写锁，因此只能被阻塞。

如果只有 session c 自己被阻塞还没什么关系，但是之后所有要在表 t 上新申请 mdl 读锁的请求也会被 session c 阻塞。前面说了，所有对表的增删改查操作都需要先申请mdl 读锁，就都被锁住，等于这个表现在完全不可读写了。

如果某个表上的查询语句频繁，而且客户端有重试机制，也就是说超时后会再起一个新session 再请求的话，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 ： 一般行锁都有锁超时时间。但是mdl锁没有超时时间的限制，只要事务没有提交就会一直锁注。

2.2.1 怎么解决了这个mdl锁

上面不是说了吗，提交或者回滚这个事务。所以要找到这个事务

怎么找到这个事务， 通过information_schema.innodb_trx查看事务的执行时间

# 查看事务超过60s的事务
mysql> select * from information_schema.innodb_trx where time_to_sec(timediff(now(),trx_started))>60\g;
trx_started 表示什么时候执行的这个事务
 
#查看系统当前时间
mysql> select now();

事务开始时间和系统现在时间，一看事务执行了这么久。

查看这个线程id

怎么处理了这个长事务的线程id了

首先看show full processlist; 中host 哪个字段 ，到底是谁连接了数据库。例：我上面是localhost环境，进去commit或者/rollback ,哪如果不是localhost 环境了，是程序连接了这时候就要kill掉了

2.2.2 我身上发生的趣事

上次有个dba 问我， 造成很大主从延迟，说要怎么解决。

我说你怎么解决的延迟， 知道主从延迟造成的具体的原因吗？

ta给我说，开启了多线程， 但是延迟还是很大，基本没怎么用到多线程。

我说你怎么知道主从延迟，需要开启多线程复制来解决， ta给我说，网上别人blog这莫说的，我一口老血吐出来。

后来又问ta, 主从延迟正常情况下，做了什么操作， ta给我说修改了alter 表结构。

然后让ta 看是不是mdl 锁造成的，让tashow full processlist，一看果然是mdl 锁原因。

然后跟ta 说 找长事务， 找到以后跟开发商议，这个长事务在做什么操作可不可以kill掉。

注：这是我真实遇到，别人问我这样问题。首先你要知道造成这个结果，你事先做了什么操作， 然后解决这个问题，最根本你还是要知道原因，然后下次避免。

还有网上的环境，系统版本，应用版本，遇到问题的情况，跟你是不是一样，有时候不要盲目相信。

2.3 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。这也是为什么需要在低峰期做ddl 变更，当然也要考虑具体做什么ddl，参考官方的online ddl。

2.4 online ddl 过程

• 拿mdl写锁
• 降级成mdl读锁
• 真正做ddl
• 升级成mdl写锁
• 释放mdl锁

1、2、4、5如果没有锁冲突，执行时间非常短。第3步占用了ddl绝大部分时间，这期间这个个表可以正常读写数据，是因此称为”online”

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对的支持。