MySQL的全局锁和表级锁

我会带着你远行 2022-11-03 10:58 4阅读 0赞

## 前言 ##

在真实的企业开发环境中使用MySQL，MySQL肯定不会只有我一个人使用，而是一个团队显式的使用MySQL，或者是业务隐式的使用MySQL，那么多个用户或者客户端连接使用的时候，我们应该考虑一个问题：**如果保证数据并发访问的一致性呢**？这一篇我就来聊聊MySQL的锁，不涉及MySQL的事务隔离级别。

## 全局锁 ##

MySQL的全局锁会关闭所有打开的表，并使全部的表处于只读状态，它们的命令为：

# 全局锁，简称FTWRL
    FLUSH TABLES WITH READ LOCK;
    
    # 解锁命令
    UNLOCK TABLES;

对FTWRL进行实验：**（以下的所有实验都是在MySQL8.0.22完成的）**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>session1</th> 
   <th>session2</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>FLUSH TABLES WITH READ LOCK;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>select * from test limit 1; <br><strong>(正常返回结果)</strong></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>select * from test limit 1;<br> <strong>(正常返回结果)</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>insert into test(a,b,c) values(6,6,6); <br><strong>(报错)</strong></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>insert into test(a,b,c) values(8,8,8);# sql1 <br><strong>(阻塞)</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>UNLOCK TABLES;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>insert into test(a,b,c) values(8,8,8);# sql1 <br><strong>(session1解锁后，sql1立马执行成功)</strong></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

从以上实验可以得出：**当执行FTWRL后，所有的表变成了只读状态，其他更新的操作将会被阻塞。**

全局锁的主要作用就是做全库逻辑备份，也就是把数据库的每个表都select出来存成文本。

当备份过程中，整个数据库处于只读状态，风险也是及其的大。如果是在主库备份，将会导致所有的业务表都不能修改数据；如果是在从库备份，这个时候从库不能执行主库传过来的binlog，会导致主从延迟。

好在InnoDB存储引擎支持事务，mysqldump有一个参数single-transaction，可以在事务中创建一致性快照，然后进行所有表备份。在有这个参数下，备份期间可以进行数据修改，所以正常开发中建议使用InnoDB存储引擎。

## 表级锁 ##

表级锁分为两种，一种是表锁，另一种是元数据锁。

### 表锁 ###

表锁分为表读锁和表写锁，在MySQL的命令是：

# 表读锁
    lock tables test read;
    
    # 表写锁
    lock tables test write;

接下来通过实验看下表读锁和表写锁有什么区别吧

#### 表读锁 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>session1</th> 
   <th>session2</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>lock tables test read;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>select * from test limit1; <br><strong>(正常返回结果)</strong></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>select * from test limit 1; <br><strong>(正常返回结果)</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>insert into test(a,b,c) values(6,6,6); <br><strong>(报错)</strong></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>insert into test(a,b,c) values(8,8,8); # sql1 <br><strong>(阻塞)</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>unlock tables;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>insert into test(a,b,c) values(8,8,8); # sql1 <br><strong>(session1解锁后，sql1立马写入成功)</strong></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在session1会话加上了表读锁，这个时候session1和session2都可以正常的读数据，但是session1写数据会报错，session2写数据会被阻塞，等到session1解锁了，session2的写数据才能执行成功。

从这个实验可以得出：**表加上了表读锁之后，本线程和其他线程都可以读数据，本线程写数据会报错，其他线程写数据会阻塞。**

#### 表写锁 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>session1</th> 
   <th>session2</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>lock tables test write;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>select * from test limi1; <br><strong>(正常返回结果)</strong></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>select * from test limit 1; # sql1 <br><strong>(阻塞)</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>unlock tables;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>select * from test limit; # sql1 <br><strong>(session1解锁后，sql1立马返回结果)</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>lock tables test write;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>insert into test(a,b,c) values(6,6,6); <br><strong>(插入成功)</strong></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>insert into test(a,b,c) values(8,8,8);# sql 2 <br><strong>(阻塞)</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>unlock tables;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>insert into test(a,b,c) values(8,8,8);# sql2 <br><strong>(session1解锁后，sql2立马执行成功)</strong></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

从以上实验可以得出：**表加上了表写锁之后，本线程可以进行读写操作，其他线程的读写操作都会被阻塞。**

### 元数据锁（Metadata Locking，简称：MDL锁） ###

在MySQL中，数据库的DDL不属于事务范畴，如果你在session1中select一行数据，这个时候session2给这张表新增了一列xxx，这个时候可能会出现事务特性被破坏、binlog顺序错乱等bug（MySQL官网上有公布出类似的bug，感兴趣可以自行去了解）。

为了解决以上的问题，从MySQL5.5.3引入了元数据锁，MDL锁不需要显式使用，MySQL会默认加上，它的作用就是保证数据库读写正确性。以下全部用MDL表示元数据锁。

当你对一张表进行增删查改的时候会默认加上MDL读锁；当你对一张表进行表结构更改的时候会默认加上MDL写锁。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>session1</th> 
   <th>session2</th> 
   <th>session3</th> 
   <th>session4</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>begin;</td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>select * from test lmi1; <br><strong>(正常返回结果)</strong></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>select * from test limit 1; <br><strong>(正常返回结果)</strong></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td>alter table test add d int;<br> <strong>(阻塞)</strong></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td>select * from test limit 1; <br><strong>(阻塞)</strong></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

一开始session1会话查询test的时候，获取到了MDL读锁，可以正常查询到数据。然后session2会话查询数据也会获取MDL读锁，不冲突，也可以正常查询到数据返回。

但是到了session3会话的时候，需要获取MDL写锁，这个时候因为session1的MDL读锁没有释放，所以会阻塞。后面session4也需要MDL读锁，但是因为session3被阻塞了，所以session4也会被阻塞。

假如这是一张线上业务表，这种场景将会使后面的任何操作都失效，表现出来就是这张表变得无法写和读。如果客户端配置了MySQL重试机制的话，会在超时的时候重新建立一个session会话重新请求，然后MySQL就会因为线程不停新增而崩溃。

从上面的例子可以知道**MDL锁是在语句执行的时候默认加上的，但是语句执行完是不会释放的，只有等整个事务提交了才会释放MDL锁。**

所以对于我们开发者来说，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，对于DBA来说，也应该尽量避免在业务高峰期执行DDL操作。

## 总结 ##

*  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
 *  表读锁是本线程和其他线程都可以读，本线程写会报错，其他线程写会阻塞
 *  表写锁是本线程可以读写，其他线程读写都会阻塞
 *  引入MDL锁解决事务和DDL同时执行引发的bug

## 参考资料 ##

*  《深入浅出MySQL》第二版：20.3.8 什么时候使用表锁
 *  《MySQL实战45讲》林晓斌