MySQL45讲——学习极客时间MySQL实战45讲笔记—— 06 | 全局锁和表锁_给表加个字段怎么有这么多阻碍

06 | 全局锁和表锁_给表加个字段怎么有这么多阻碍

本文是 MySQL 实战 45 讲 (geekbang.org) 的学习笔记

请各位一定要支持作者大大，写的太棒了~

这里只是小付对文章学习的笔记~

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MySQL 锁

数据库锁设计的初衷是处理并发问题作为多用户共享的资源，当出现并发访问的时候，数据库就需要合理地控制资源的访问规则。而锁就是用来实现这些访问规则的重要数据结构。

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。

今天这篇文章，我会和你分享全局锁和表级锁。

全局锁

什么是全局锁？

全局锁就是对整个数据库实例加锁。

如何全局加锁？

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DML（数据的增删改）、数据定义语句DDL（包括建表、修改表结构等）和更新类事务的提交语句。

什么时候会用到全局锁？

全局锁的典型使用场景是——做全库逻辑备份。

也就是把整个库的每张表 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。

全局锁带来的危害

1️⃣ 如果你在 主库 上进行全局锁备份，那么备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。

2️⃣ 如果你在 从库 上进行全局锁备份，那么备份期间从库不能执行主库同步过来的 binlog（归档日志）会导致主从延迟。

为什么备份要加锁？不加锁会有什么问题？

举个

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：

可以看到，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。

当然事事都有对立性，如果先备份的用户课程表（u_course） 那么你就会神奇的发现——钱扣了，课却并没有加入到你的课程表当中。

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，这个视图是逻辑不一致的。

此时就发生了前后数据不一致的情况。

说到视图你肯定想起来了，我们在前面讲事务隔离的时候，其实是有一个方法能够拿到一致性视图的，对吧？

是的，就是在可重复读隔离级别（RR）下开启一个事务。

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。

面试官：换人，他怎么连MVCC和事务隔离级别的关系都不知道？

此时你就会存有疑惑了——有了MVCC的支持，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。

注意点：

1️⃣ single-transaction 方法只适用于所有的表使用事务引擎的库

2️⃣ 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。

既然全库只读，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，主要有两个原因：

1️⃣ 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。

2️⃣ 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。

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。

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

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.

注意点：

1️⃣ 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

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

小结：写是排他锁，写锁意味着其他线程不能读也不能写。读锁是共享锁，加上后其他锁只能读不能写，本线程也不能写

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。

MDL（元数据锁）

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。

• 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。

1️⃣ 读锁之间并不互斥，因此你可以有多个线程同时对一张表增删改查。

2️⃣ 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。

举个

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。

索引要根据表中的每一行的记录值来创建，所以需要全表扫描；加字段或修改字段，也要修改每一行记录中的对应列的数据，所以也要全表扫描

** 注意点：**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。

正常流程如下：

mysql MDL读写锁阻塞，以及online ddl造成的“插队”现象_

A(读锁) - > B(读锁) - > C(申请写锁(写锁等待) block) - > D(申请读锁,因为写锁等待,阻塞) - > A,B(Commit) - > C(得到写锁) - > D(申请读锁 block) - > C(ddl online 写锁蜕化读锁) - > D(得到读锁) - > C(升级写锁 block By D) - > D(commit,读锁释放) - > C(完成ddl ,释放写锁)

ps:申请MDL锁的操作会形成一个队列 ,写锁申请 优先级高于 读锁

1️⃣ 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。

2️⃣ 之后 session C 会被 blocked，是因为 session A 的 MDL 读锁还没有释放，而 session C 需要 MDL 写锁，因此只能被阻塞。

3️⃣ 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。前面我们说了，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。

4️⃣ 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。你现在应该知道了，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。

如何安全地给小表加字段？

1️⃣ 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。

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？

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。

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

小结

1️⃣ 全局锁主要用在逻辑备份过程中。对于全部是 InnoDB 引擎的库，我建议你选择使用–single-transaction 参数，对应用会更友好。

2️⃣ **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 lock tables 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 lock tables 和 unlock tables 改成 begin 和 commit，问题就解决了。

注意点：

1️⃣ 原本需要用到表锁的场景都可以直接用事务替代，因为事务自动添加 MDL 锁，MDL 锁能够区别对待表结构的修改和普通增删改查，粒度更细。

课后题

备份一般都会在备库上执行，你在用–single-transaction 方法做逻辑备份的过程中，如果主库上的一个小表做了一个 DDL，比如给一个表上加了一列。这时候，从备库上会看到什么现象呢？

1️⃣ 情况1： master上对小表t1的DDL传输到slave去应用的时刻，mysqldump已经备份完了t1表的数据，此时slave 同步正常，不会有问题。

2️⃣ 情况2：master上对小表t1的DDL传输到slave去应用的时刻，mysqldump正在备份t1表的数据,此时会发生MDL 锁，从库上t1表的所有操作都会阻塞住。主从延迟，直到 Q6 执行完成。

3️⃣ 情况3： master 上对小表t1的DDL传输到slave去应用的时刻，mysqldump 还没对t1表进行备份，该DDL会在slave的t1表应用成功，但是当导出到t1表的时候会报“ERROR 1412 (HY000): Table definition has changed, please retry transaction” 错误，导致导出失败！

本节总结

总结： 根据加锁范围：MySQL里面的锁可以分为：全局锁、表级锁、行级锁、

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一、全局锁：

对整个数据库实例加锁。

MySQL提供加全局读锁的方法：Flush tables with read lock(FTWRL) 这个命令可以使整个库处于只读状态。使用该命令之后，数据更新语句、数据定义语句和更新类事务的提交语句等操作都会被阻塞。

使用场景：全库逻辑备份。

风险：

1.如果在主库备份，在备份期间不能更新，业务停摆

2.如果在从库备份，备份期间不能执行主库同步的binlog，导致主从延迟

官方自带的逻辑备份工具mysqldump，当mysqldump使用参数–single-transaction的时候，会启动一个事务，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。

一致性读是好，但是前提是引擎要支持这个隔离级别。

如果要全库只读，为什么不使用set global readonly=true的方式？

1.在有些系统中，readonly的值会被用来做其他逻辑，比如判断主备库。所以修改global变量的方式影响太大。

2.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。

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二、表级锁

MySQL里面表级锁有两种，一种是表锁，一种是元数据所(meta data lock,MDL)

表锁的语法是:lock tables … read/write

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。

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。

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。

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：保证读写的正确性。

在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。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。

MDL 会直到事务提交才会释放，在做表结构变更的时候，一定要小心不要导致锁住线上查询和更新。

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