• 数据库往往是多个用户或者客户端在连接使用的。这时,我们需要考虑一个新的问题:如何保证数据并发访问的一致性、有效性呢?
  • MySQL 中,锁就是协调多个用户或者客户端并发访问某一资源的机制,保证数据并发访问时的一致性和有效性。
  • 根据加锁的范围,MySQL 中的锁可分为三类:

    • 全局锁
    • 表级锁
    • 行锁
  • 全局锁

    • MySQL 全局锁会关闭所有打开的表,并使用全局读锁锁定所有表。其命令为:
FLUSH TABLES WITH READ LOCK;

简称:FTWRL,可以使用下面命令解锁:

UNLOCK TABLES;

我们来通过实验理解一下全局锁:
首先创建测试表,并写入数据:

use muke;
drop table if exists t14;
CREATE TABLE `t14` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `a` int(11) NOT NULL,
  `b` int(11) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_a` (`a`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
insert into t14(a,b) values(1,1);

进行 FTWRL 实验:

session1session2
FLUSH TABLES WITH READ LOCK; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
select * from t14 limit 1; … 1 row in set (0.00 sec) (能正常返回结果)select * from t14 limit 1; … 1 row in set (0.00 sec) (能正常返回结果)
insert into t14(a,b) values(2,2); ERROR 1223 (HY000): Can’t execute the query because you have a conflicting read lock (报错)insert into t14(a,b) values(2,2);/* sql1 */ (等待)
UNLOCK TABLES;insert into t14(a,b) values(2,2);/* sql1 */ Query OK, 1 row affected (5.73 sec) (session1 解锁后,在等待的 sql1 马上执行成功)

上面的实验中,当 session1 执行 FTWRL 后,本线程 session1 和其它线程 session2 都可以查询,本线程和其它线程都不能更新。

原因是:当执行 FTWRL 后,所有的表都变成只读状态,数据更新或者字段更新将会被阻塞。

那么全局锁一般什么时候会用到呢?

全局锁一般用在整个库(包含非事务引擎表)做备份(mysqldump 或者 xtrabackup)时。也就是说,在整个备份过程中,整个库都是只读的,其实这样风险挺大的。如果是在主库备份,会导致业务不能修改数据;而如果是在从库备份,就会导致主从延迟。

好在 mysqldump 包含一个参数 --single-transaction,可以在一个事务中创建一致性快照,然后进行所有表的备份。因此增加这个参数的情况下,备份期间可以进行数据修改。但是需要所有表都是事务引擎表。所以这也是建议使用 InnoDB 存储引擎的原因之一。

而对于 xtrabackup,可以分开备份 InnoDB 和 MyISAM,或者不执行 --master-data,可以避免使用全局锁。

2 表级锁
表级锁有两种:表锁和元数据锁。

2.1 表锁
表锁使用场景:

  • 事务需要更新某张大表的大部分或全部数据。如果使用默认的行锁,不仅事务执行效率低,而且可能造成其它事务长时间锁等待和锁冲突,这种情况下可以考虑使用表锁来提高事务执行速度;
  • 事务涉及多个表,比较复杂,可能会引起死锁,导致大量事务回滚,可以考虑表锁避免死锁。
    其中表锁又分为表读锁和表写锁,命令分别是:

表读锁:

lock tables t14 read;

表写锁:

lock tables t14  write;

下面我们分别用实验验证表读锁和表写锁。

表读锁实验:

session1session2
lock tables t14 read; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
select id,a,b from t14 limit 1; … 1 row in set (0.00 sec) (能正常返回结果)select id,a,b from t14 limit 1; … 1 row in set (0.00 sec) (能正常返回结果)
insert into t14(a,b) values(3,3); ERROR 1099 (HY000): Table ‘t14’ was locked with a READ lock and can’t be updated (报错)insert into t14(a,b) values(3,3);/* sql2 */ (等待)
unlock tables; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)insert into t14(a,b) values(3,3);/* sql2 */ Query OK, 1 row affected (10.97 sec) (session1 解锁后,sql2 立马写入成功)

从上面的实验我们可以看出,在 session1 中对表 t14 加表读锁,session1 和 session2 都可以查询表 t14 的数据;而 session1 执行更新会报错,session2 执行更新会等待(直到 session1 解锁后才更新成功)。

总结:对表执行 lock tables xxx read (表读锁)时,本线程和其它线程可以读,本线程写会报错,其它线程写会等待。

我们再来看一下表写锁实验:

session1session2
lock tables t14 write; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
select id,a,b from t14 limit 1; … 1 row in set (0.00 sec) (能正常返回结果)select id,a,b from t14 limit 1;/* sql3 */ (等待)
unlock tables; Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)select id,a,b from t14 limit 1;/* sql3 */ … 1 row in set (7.16 sec) (session1 解锁后,sql3 马上返回查询结果)
lock tables t14 write; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
delete from t14 limit 1; Query OK, 1 row affected, 1 warning (0.00 sec) (能正常执行删除语句)delete from t14 limit 1;/* sql4 */ (等待)
unlock tables; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)delete from t14 limit 1;/* sql4 */ Query OK, 1 row affected, 1 warning (14.94 sec) (session1 解锁后,sql4 立马执行成功)

总结:对表执行 lock tables xxx write (表写锁)时,本线程可以读写,其它线程读写都会阻塞。

2.2 元数据锁
在 MySQL 中,DDL 是不属于事务范畴的。如果事务和 DDL 并行执行同一张表时,可能会出现事务特性被破坏、binlog 顺序错乱等 bug(比如 bug#989)。为了解决这类问题,从 MySQL 5.5.3 开始,引入了元数据锁(Metadata Locking,简称:MDL 锁)(这段内容参考《淘宝数据库内核月报》MySQL · 特性分析 · MDL 实现分析)。

从上面我们知道,MDL 锁的出现解决了同一张表上事务和 DDL 并行执行时可能导致数据不一致的问题。

但是,我们在工作中,很多情况需要考虑 MDL 的存在,否则可能导致长时间锁等待甚至连接被打满的情况。如下例:

session1session2session3
select id,a,b,sleep(100) from t14 limit 1;/* sql5 */
alter table t14 add column c int;/* sql6 */ (等待)select id,a,b from t14 limit 1;/* sql7 */ (等待)
select id,a,b,sleep(100) from t14 limit 1;/* sql5 */ … 1 row in set (1 min 40.00 sec) (100秒后 sql5 返回结果)alter table t14 add column c int;/* sql6 */ Query OK, 0 rows affected (1 min 33.98 sec) Records: 0 Duplicates: 0 Warnings: 0 (session1 的查询语句执行完成后,sql6 立马执行完毕)select id,a,b from t14 limit 1;/* sql7 */ … 1 row in set (1 min 26.65 sec) (session1 的查询语句执行完成后,sql7 立马执行完毕)
  • 上面的实验中,我们在 session1 查询了表 t14 的数据,其中使用了 sleep(100) ,表示在 100 秒后才会返回结果;然后在 session2 执行 DDL 操作时会等待(原因是 session1 执行期间会对表 t14 加一个 MDL,而 session2 又会跟 session1 争抢 MDL);而 session3 执行查询时也会继续等待。因此如果 session1 的语句一直没结束,其它所有的查询都会等待。这种情况下,如果这张表查询比较频繁,很可能短时间把数据库的连接数打满,导致新的连接无法建立而报错,如果是正式业务,影响是非常恐怖的。

当然如果出现这种情况,假如你还有 session 连着数据库,可以 kill 掉 session1 中的语句或者终止 session2 中的 DDL 操作,可以让业务恢复。但是出现这种情况的根源其实是:session1 中有长时间未提交的事务。因此对于开发来说,在工作中应该尽量避免慢查询、尽量保证事务及时提交、避免大事务等,当然对于 DBA 来说,也应该尽量避免在业务高峰执行 DDL 操作。

总结(全局锁和表锁)
其中全局锁会让所有的表变成只读状态,所有更新操作都会被阻塞。
而表级锁分为表锁和元数据锁。
表锁又提到了表读锁和表写锁,并都进行了实验。两者的区别是:
表读锁:本线程和其它线程可以读,本线程写会报错,其它线程写会等待。
表写锁:本线程可以读写,其它线程读写都会阻塞。
为了保证事务和 DDl 并行执行数据一致,在 MySQL 5.5.3 引入了 MDL 锁。通过本节讲解的 MDL 锁机制,应该注意的几个点是:

  • 尽量避免慢查询
  • 事务要及时提交
  • 避免大事务
  • 避免在业务高峰执行 DDL 操作
Last modification:December 12th, 2019 at 10:12 am
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