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MySQL全局锁和表锁实际业务开发到底咋用你真的会了?

互联网 diligentman 1周前 (02-21) 6次浏览

数据库也需要合理控制资源的访问规则,而锁就是用来实现这些访问规则的数据结构。

根据加锁的范围,MySQL里面的锁大致可以分成

  • 全局锁
  • 表级锁
  • 行锁

今天先说全局锁和表级锁。

全局锁

对整个数据库实例加锁。MySQL提供了一个加全局读锁的命令

 Flush tables with read lock (FTWRL)

当需要让整个库只读时,可使用该命令,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)
  • 更新类事务的提交语句

典型使用场景

做全库逻辑备份。即整库每个表都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更新,然后对整库备份。

备份过程中,整个库都处于只读。

但是让整库都只读,听着就危险:

  • 如果你在主库备份,那么在备份期间都不能执行更新,业务基本停业
  • 如果你在从库备份,那么备份期间从库不能执行主库同步过来的binlog,导致主从延迟

看来加全局锁不太好。认真思考

备份为何须加锁?

不加锁产生的问题

假设现在要维护购买系统,关注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)
    MySQL全局锁和表锁实际业务开发到底咋用你真的会了?

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。

不加锁时,备份系统备份得到的库不是一个逻辑时间点,这个视图是逻辑不一致的。
事务隔离的时候,其实是有一个方法能够拿到一致性视图
是的,就是在可重复读隔离级别下开启一个事务。

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

有这功能,为何还需FTWRL?
一致性读是好,但得引擎支持这隔离级别。
MyISAM这种不支持事务引擎,备份过程中有更新,总是只能取到最新数据,就破坏了备份的一致性。就需要使用FTWRL。

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。

既然要全库只读,为什么不使用

set global readonly=true

readonly方式可让全库只读,但建议用FTWRL

  1. 有些系统,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
  2. 异常处理机制有差异
    • 执行FTWRL后,由于客户端异常断开,MySQL会自动释放该全局锁,整库回到可正常更新的状态。
    • 而将整库设为readonly后,若客户端异常,则数据库就一直保持readonly,导致整库长时间不可写
      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。

但是,即使没有被全局锁住,加字段也不是就能一帆风顺的,因为你还会碰到接下来我们要介绍的表级锁。

表级别的锁

表级别的锁有两种:

  • 表锁
  • 元数据锁(meta data lock,MDL)

表锁的语法 lock tables … read/write。与FTWRL类似,可以用unlock tables主动释放锁,也可在客户端断开时自动释放。
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。

如果在线程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。

MDL

MDL无需显式使用,在访问一个表的时候会被自动加上。用于保证读写的正确性。
设想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,肯定不行。

因此MySQL 5.5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、写锁之间互斥,以保证变更表结构操作的安全性。所以有两个线程要同时给一个表加字段,其中一个就要等另一个执行完才能开始执行。

虽然MDL锁默认就会加,但你必须清楚知道这点。
比如有人给一个小表加个字段,导致整个库挂了。

给一个表加字段或修改字段或加索引,需扫描全表数据。在对大表操作时,你肯定会特别小心,以免对线上服务造成影响。即使是小表,操作不慎也有问题。

假设表t是一个小表。

MySQL 5.6。

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session C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。

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。

那如何安全地给小表加字段?

首先要解决长事务,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?
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语法。

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


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