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Day870.全局锁和表锁 -MySQL实战

全局锁和表锁

Hi,我是阿昌,今天学习记录的是关于全局锁和表锁的内容。

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,数据库需要合理地控制资源的访问规则。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行锁三类。

一、全局锁

全局锁 是对整个数据库实例加锁

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(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

全局锁的典型使用场景是,做全库逻辑备份。也就是把整库每个表都 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。

让整库都只读,听上去就很危险:

  • 如果你在主库上备份,那么在备份期间都不能执行更新,业务基本上就得停摆;
  • 如果你在从库上备份,那么备份期间从库不能执行主库同步过来的 binlog,会导致主从延迟

看来加全局锁不太好。那备份为什么要加锁呢?来看一下不加锁会有什么问题。

假设现在要维护“阿昌”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?

可以看一下这个图:

图 1 业务和备份状态图

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。

作为用户可别觉得这样可真好啊,可以试想一下:如果备份表的顺序反过来,先备份用户课程表再备份账户余额表,又可能会出现什么结果?

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。

说到视图你肯定想起来了,在事务隔离中,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。

有了这个功能,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,就需要使用 FTWRL 命令了。

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 的方式呢?

确实 readonly 方式也可以让全库进入只读状态,但还是会建议用 FTWRL 方式,主要有两个原因:

  • 一是,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,不建议你使用。
  • 二是,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。

但是,即使没有被全局锁住,加字段也不是就能一帆风顺的。


二、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。需要注意,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。举个例子, 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。

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。


另一类表级的锁是 MDL(metadata lock)。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。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。因此,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。

  • 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,但却是不能忽略的一个机制。

比如下面这个例子,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。

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

在对大表操作的时候,肯定会特别小心,以免对线上服务造成影响。

实际上,即使是小表,操作不慎也会出问题。

来看一下下面的操作序列,假设表 t 是一个小表。

备注:这里的实验环境是 MySQL 5.6。

在这里插入图片描述

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。

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。

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。

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。


基于上面的分析,来讨论一个问题,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,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。

但考虑一下这个场景。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,该怎么做呢?这时候 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 这个语法。

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

三、总结

MySQL 的全局锁和表级锁。

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

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。

如果发现应用程序里有 lock tables 这样的语句,需要追查一下,比较可能的情况是:

  • 要么是系统现在还在用 MyISAM 这类不支持事务的引擎,那要安排升级换引擎;
  • 要么是引擎升级了,但是代码还没升级。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。

MDL 会直到事务提交才释放,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。


备份一般都会在备库上执行,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?

DDL binlog同步到备库后,此时备库有MDL读锁,而同步过来的DDL变更到备库上需要MDL写锁,那么这个DDL会被阻塞,所以该DDL不会反应在备份的数据里面。当使用该备份数据进行恢复时,由于加了一列,那么恢复会异常


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文章目录 一、什么是WLAN1.1、WLAN发展史1.2、WLAN工作频段二、高通相关文件2.1、配置文件2.2、开机启动2.3、wpa_supplicant沉淀、分享、成长,让自己和他人都能有所收获!😄 📢本文将基于高通平台介绍什么是无线局域网。 一、什么是WLAN 在WLAN领域被大规模推广和商用的是…...

JavaScript 变量

JavaScript 变量 变量是什么? 变量是计算机中用来存储数据的“容器”&#xff0c;它可以让计算机变得有记忆&#xff0c;通俗的理解变量就是使用【某个符号】来代表【某个具体的数值】&#xff08;数据&#xff09; JavaScript 变量 与代数一样&#xff0c;JavaScript 变量…...

C语言进阶——文件管理

每当我们写好一段代码运行结束之后&#xff0c;再次运行的时候就会发现&#xff0c;之前在终端上输入的数据都会消失&#xff0c;那么如何把之前输入的数据保存下来呢&#xff1f; 我们一般把数据持久化的方式有把数据存放在磁盘文件中、存放到数据库。打印等方式进行保存。 …...

[Rust笔记] 规则宏的“卫生保健”

规则宏代码的“卫生保健”规则宏mbe即是由macro_rules!宏所定义的宏。它的英文全称是Macro By Example。相比近乎“徒手攀岩”的Cpp模板元编程&#xff0c;rustc提供了有限的编译时宏代码检查功能&#xff08;名曰&#xff1a;Mixed Hygiene宏的混合保健&#xff09;。因为rust…...

芒果改进YOLOv7系列:超越ConvNeXt结构,原创结合Conv2Former改进结构,Transformer 风格的卷积网络视觉基线模型,高效涨点

💡该教程为改进进阶指南,包含大量的原创首发改进方式, 所有文章都是全网首发原创改进内容🚀💡本篇文章 基于 YOLOv5、YOLOv7芒果改进YOLO系列:芒果改进YOLOv7系列:超越ConvNeXt结构,原创结合Conv2Former改进结构,Transformer 风格的卷积网络视觉基线模型,高效涨点、…...

Milvus 向量数据库:如何基于docker-compose在本地快速搭建测试环境

文章目录 1. 安装 milvus1.1. milvus v2.3.12版本信息1.2. 安装milvus步骤1.3. 安装管理工具Attu1.4. 将Attu由docker-compose启动参考Milvus 向量数据库专为向量查询与检索设计,能够为万亿级向量数据建立索引,详见介绍请参见: milvus: 专为向量查询与检索设计的向量数据库 …...

21.Kubernetes RBAC 管理工具Permission Manager

Permission Manager 简介 Permission Manager 是SIGHUP开发的一款应用程序,可以为 Kubernetes提供超级简单且用户友好的RBAC 管理。 如果您正在寻找一种简单直观的方法来管理 Kubernetes 集群中的用户,那么Permission Manager就是一个很好的选择。 使用Permission Manager…...

【快速解决】解决谷歌自动更新的问题,禁止谷歌自动更新,如何防止chrome自动升级 chrome浏览器禁止自动升级设置方法

目录 问题描述 解决方法 1、搜索栏搜索控制面板 2、搜索&#xff1a;服务 ​编辑 3、点击Windows工具 4、点击服务 ​5、禁止谷歌更新 问题描述 由于我现在需要装一个谷歌的驱动系统&#xff0c;但是目前的谷歌驱动系统的版本都太旧了&#xff0c;谷歌自身的版本又太新了…...

LVS负载均衡-DR模式配置

LVS&#xff1a;Linux virtual server ,即Linux虚拟服务器 LVS自身是一个负载均衡器&#xff08;Director&#xff09;&#xff0c;不直接处理请求&#xff0c;而是将请求转发至位于它后端的真实服务器real server上。 LVS是四层&#xff08;传输层 tcp/udp&#xff09;负载均衡…...

lora-scripts 训练IP形象

CodeWithGPU | 能复现才是好算法CodeWithGPU | GitHub AI算法复现社区&#xff0c;能复现才是好算法https://www.codewithgpu.com/i/Akegarasu/lora-scripts/lora-trainstable-diffusion打造自己的lora模型&#xff08;使用lora-scripts&#xff09;-CSDN博客文章浏览阅读1.1k次…...

姿态生成smpl

目录 这个感觉靠谱,可以试试 easymocap smpl_from_skel Minimal-IK 根据3d姿态预测smpl参数HybrIK...