详细分析mysql MDL元数据锁

前言：

当你在mysql中执行一条sql时，语句并没有在你预期的时间内执行完成，这时候我们通常会登陆到mysql数据库上查看是不是出了什么问题，通常会使用的一个命令就是 show processlist，看看有哪些session，这些session在做什么事情。当你看到 waiting for table metadata lock 时，那就是遇到mdl元数据锁了。本篇文章将会介绍mdl锁的产生与排查过程。

1.什么是mdl锁

mdl全称为metadata lock，即元数据锁。mdl锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务（显式或隐式）的时候，不可以对元数据进行写入操作。因此从mysql5.5版本开始引入了mdl锁，来保护表的元数据信息，用于解决或者保证ddl操作与dml操作之间的一致性。

对于引入mdl，其主要解决了2个问题，一个是事务隔离问题，比如在可重复隔离级别下，会话a在2次查询期间，会话b对表结构做了修改，两次查询结果就会不一致，无法满足可重复读的要求；另外一个是数据复制的问题，比如会话a执行了多条更新语句期间，另外一个会话b做了表结构变更并且先提交，就会导致slave在重做时，先重做alter，再重做update时就会出现复制错误的现象。

元数据锁是server层的锁，表级锁，每执行一条dml、ddl语句时都会申请mdl锁，dml操作需要mdl读锁，ddl操作需要mdl写锁（mdl加锁过程是系统自动控制，无法直接干预，读读共享，读写互斥，写写互斥），申请mdl锁的操作会形成一个队列，队列中写锁获取优先级高于读锁。一旦出现写锁等待，不但当前操作会被阻塞，同时还会阻塞后续该表的所有操作。事务一旦申请到mdl锁后，直到事务执行完才会将锁释放。（这里有种特殊情况如果事务中包含ddl操作，mysql会在ddl操作语句执行前，隐式提交commit，以保证该ddl语句操作作为一个单独的事务存在，同时也保证元数据排他锁的释放）。

注意：支持事务的innodb引擎表和不支持事务的myisam引擎表，都会出现metadata lock wait等待现象。一旦出现metadata lock wait等待现象，后续所有对该表的访问都会阻塞在该等待上，导致连接堆积，业务受影响。

2.模拟与查找mdl锁

mdl锁通常发生在ddl操作挂起的时候，原因是有未提交的事务对该表进行dml操作。而mysql的会话那么多，不知道哪个会话的操作没有及时提交影响了ddl。通常我们排查这类问题，往往需要从information_schema.innodb_trx表中查询当前在执行的事务，但当sql已经执行过了，没有commit，这个时候这个表中是看不到sql的。

在mysql5.7中，performance_schema库中新增了metadata_locks表，专门记录mdl的相关信息。首先要开启mdl锁记录，执行如下sql开启：

update performance_schema.setup_instruments
set enabled = 'yes', timed = 'yes'
where name = 'wait/lock/metadata/sql/mdl';

下面展示下模拟及查找mdl锁的过程：

# 会话1 事务中执行dml操作
mysql> begin;
query ok, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> insert into student_tb (stu_id,stu_name) values (1009,'xin');
query ok, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> select * from student_tb;
+--------------+--------+----------+---------------------+---------------------+
| increment_id | stu_id | stu_name | create_time   | update_time   |
+--------------+--------+----------+---------------------+---------------------+
|   1 | 1001 | from1 | 2019-11-28 16:36:14 | 2019-11-28 16:36:14 |
|   2 | 1002 | dfsfd | 2019-11-28 16:36:14 | 2019-11-28 16:36:14 |
|   3 | 1003 | fdgfg | 2019-11-28 16:36:14 | 2019-11-28 16:36:14 |
|   4 | 1004 | sdfsdf | 2019-11-28 16:36:14 | 2019-11-28 16:36:14 |
|   5 | 1005 | dsfsdg | 2019-11-28 16:36:14 | 2019-11-28 16:36:14 |
|   6 | 1006 | fgd  | 2019-11-28 16:36:14 | 2019-11-28 16:36:14 |
|   7 | 1007 | fgds  | 2019-11-28 16:36:14 | 2019-11-28 16:36:14 |
|   8 | 1008 | dgfsa | 2019-11-28 16:36:14 | 2019-11-28 16:36:14 |
|   9 | 1009 | xin  | 2019-11-28 17:05:29 | 2019-11-28 17:05:29 |
+--------------+--------+----------+---------------------+---------------------+

# 会话2 对该表加字段 执行ddl操作 发现ddl挂起
mysql> alter table student_tb add stu_age int after stu_name;

# 会话3 查询所有会话 发现发生mdl锁
mysql> show processlist;
+----+------+-----------+--------+---------+------+---------------------------------+-------------------------------------------------------+
| id | user | host  | db  | command | time | state       | info             |
+----+------+-----------+--------+---------+------+---------------------------------+-------------------------------------------------------+
| 31 | root | localhost | testdb | sleep | 125 |         | null             |
| 32 | root | localhost | testdb | query | 7 | waiting for table metadata lock | alter table student_tb add stu_age int after stu_name |
| 33 | root | localhost | testdb | query | 0 | starting      | show processlist          |
+----+------+-----------+--------+---------+------+---------------------------------+-------------------------------------------------------+

# 会话3 查看metadata_locks表记录 发现student_tb表有mdl锁冲突
mysql> select * from performance_schema.metadata_locks;
+-------------+--------------------+----------------+-----------------------+---------------------+---------------+-------------+--------+-----------------+----------------+
| object_type | object_schema  | object_name | object_instance_begin | lock_type   | lock_duration | lock_status | source | owner_thread_id | owner_event_id |
+-------------+--------------------+----------------+-----------------------+---------------------+---------------+-------------+--------+-----------------+----------------+
| table  | testdb    | student_tb  |  94189250717664 | shared_write  | transaction | granted  |  |    56 |    34 |
| global  | null    | null   |  139764477045472 | intention_exclusive | statement  | granted  |  |    57 |    18 |
| schema  | testdb    | null   |  139764477697808 | intention_exclusive | transaction | granted  |  |    57 |    18 |
| table  | testdb    | student_tb  |  139764477697904 | shared_upgradable | transaction | granted  |  |    57 |    18 |
| table  | testdb    | student_tb  |  139764477697696 | exclusive   | transaction | pending  |  |    57 |    18 |
| table  | performance_schema | metadata_locks |  139764544135120 | shared_read   | transaction | granted  |  |    58 |    20 |
+-------------+--------------------+----------------+-----------------------+---------------------+---------------+-------------+--------+-----------------+----------------+

# 会话3 联合其他系统表 查找出会话id
mysql> select m.*,t.processlist_id from performance_schema.metadata_locks m left join performance_schema.threads t on m.owner_thread_id=t.thread_id;
+-------------+--------------------+----------------+-----------------------+---------------------+---------------+-------------+--------+-----------------+----------------+----------------+
| object_type | object_schema  | object_name | object_instance_begin | lock_type   | lock_duration | lock_status | source | owner_thread_id | owner_event_id | processlist_id |
+-------------+--------------------+----------------+-----------------------+---------------------+---------------+-------------+--------+-----------------+----------------+----------------+
| table  | testdb    | student_tb  |  94189250717664 | shared_write  | transaction | granted  |  |    56 |    34 |    31 |
| global  | null    | null   |  139764477045472 | intention_exclusive | statement  | granted  |  |    57 |    18 |    32 |
| schema  | testdb    | null   |  139764477697808 | intention_exclusive | transaction | granted  |  |    57 |    18 |    32 |
| table  | testdb    | student_tb  |  139764477697904 | shared_upgradable | transaction | granted  |  |    57 |    18 |    32 |
| table  | testdb    | student_tb  |  139764477697696 | exclusive   | transaction | pending  |  |    57 |    18 |    32 |
| table  | performance_schema | metadata_locks |  139764544135120 | shared_read   | transaction | granted  |  |    58 |    22 |    33 |
| table  | performance_schema | threads  |  139764549217280 | shared_read   | transaction | granted  |  |    58 |    22 |    33 |
+-------------+--------------------+----------------+-----------------------+---------------------+---------------+-------------+--------+-----------------+----------------+----------------+

# 结果解读：从上面结果明显可以看出会话31持有student_tb表的shared_write锁，
# 需要等待其提交后或手动杀掉该会话方可解除mdl锁。

3.如何优化与避免mdl锁

mdl锁一旦发生会对业务造成极大影响，因为后续所有对该表的访问都会被阻塞，造成连接积压。我们日常要尽量避免mdl锁的发生，下面给出几点优化建议可供参考：

• 开启metadata_locks表记录mdl锁。
• 设置参数lock_wait_timeout为较小值，使被阻塞端主动停止。
• 规范使用事务，及时提交事务，避免使用大事务。
• 增强监控告警，及时发现mdl锁。
• ddl操作及备份操作放在业务低峰期执行。
• 少用工具开启事务进行查询，图形化工具要及时关闭。

总结：

本篇文章主要分三方面来详解mdl锁，首先介绍了mdl锁产生的原因及作用，然后我们模拟出mdl锁，并给出查找及解决方法，最后给出几点避免mdl锁的建议。其实，mdl锁在db运维过程中经常遇到，它不是洪水猛兽，只是为了保护数据库对象，保证数据一致性。希望大家看完这篇文章后能对mdl锁有更清晰的认识。

以上就是详细分析mysql mdl元数据锁的详细内容，更多关于mysql mdl元数据锁的资料请关注其它相关文章！