今天我要跟你聊聊MySQL的鎖。資料庫鎖設計的初衷是處理併發問題。作為多使用者共享的資源，當出現併發訪問的時候，資料庫需要合理地控制資源的訪問規則。而鎖就是用來實現這些訪問規則的重要資料結構。

根據加鎖的範圍，MySQL裡面的鎖大致可以分成全域性鎖、表級鎖和行鎖三類。

全域性鎖

顧名思義，全域性鎖就是對整個資料庫例項加鎖。MySQL提供了一個加全域性讀鎖的方法，命令是 Flush tables with read lock (FTWRL)。當你需要讓整個庫處於只讀狀態的時候，可以使用這個命令，之後其他執行緒的以下語句會被阻塞：資料更新語句（資料的增刪改）、資料定義語句（包括建表、修改表結構等）和更新類事務

全域性鎖的典型使用場景是，做全庫邏輯備份。也就是把整庫每個表都select出來存成文字。

以前有一種做法，是通過FTWRL確保不會有其他執行緒對資料庫做更新，然後對整個庫做備份。注意，在備份過程中整個庫完全處於只讀狀態。

但是讓整庫都只讀，聽上去就很危險：

• 如果你在主庫上備份，那麼在備份期間都不能執行更新，業務基本上就得停擺；
• 如果你在從庫上備份，那麼備份期間從庫不能執行主庫同步過來的binlog，會導致主從延遲。

看來加全域性鎖不太好。但是細想一下，備份為什麼要加鎖呢？我們來看一下不加鎖會有什麼問題。

假設你現在要維護“極客時間”的購買系統，關注的是使用者賬戶餘額表和使用者課程表。

現在發起一個邏輯備份。假裝置份期間，有一個使用者，他購買了一門課程，業務邏輯裡就要扣掉他的餘額，然後往已購課程裡面加上一門課。

如果時間順序上是先備份賬戶餘額表(u_account)，然後使用者購買，然後備份使用者課程表(u_course)，會怎麼樣呢？你可以看一下這個圖：

可以看到，這個備份結果裡，使用者A的資料狀態是“賬戶餘額沒扣，但是使用者課程表裡面已經多了一門課”。如果後面用這個備份來恢復資料的話，使用者A就發現，自己賺了。

作為使用者可別覺得這樣可真好啊，你可以試想一下：如果備份表的順序反過來，先備份使用者課程表再備份賬戶餘額表，又可能會出現什麼結果？

也就是說，不加鎖的話，備份系統備份的得到的庫不是一個邏輯時間點，這個檢視是邏輯不一致的。

說到檢視你肯定想起來了，我們在前面講事務隔離的時候，其實是有一個方法能夠拿到一致性檢視的，對吧？

是的，就是在可重複讀隔離級別下開啟一個事務。

你一定在疑惑，有了這個功能，為什麼還需要FTWRL呢？一致性讀是好，但前提是引擎要支援這個隔離級別。比如，對於MyISAM這種不支援事務的引擎，如果備份過程中有更新，總是隻能取到最新的資料，那麼就破壞了備份的一致性。這時，我們就需要使用FTWRL命令了。

所以，single-transaction方法只適用於所有的表使用事務引擎的庫。如果有的表使用了不支援事務的引擎，那麼備份就只能通過FTWRL方法。這往往是DBA要求業務開發人員使用InnoDB替代MyISAM的原因之一。

你也許會問，既然要全庫只讀，為什麼不使用set global readonly=true的方式呢？確實readonly方式也可以讓全庫進入只讀狀態，但我還是會建議你用FTWRL方式，主要有兩個原因：

• 一是，在有些系統中，readonly的值會被用來做其他邏輯，比如用來判斷一個庫是主庫還是備庫。因此，修改global變數的方式影響面更大，我不建議你使用。
• 二是，在異常處理機制上有差異。如果執行FTWRL命令之後由於客戶端發生異常斷開，那麼MySQL會自動釋放這個全域性鎖，整個庫回到可以正常更新的狀態。而將整個庫設定為readonly之後，如果客戶端發生異常，則資料庫就會一直保持readonly狀態，這樣會導致整個庫長時間處於不可寫狀態，風險較高。

業務的更新不只是增刪改資料（DML)，還有可能是加欄位等修改表結構的操作（DDL）。不論是哪種方法，一個庫被全域性鎖上以後，你要對裡面任何一個表做加欄位操作，都是會被鎖住的。

但是，即使沒有被全域性鎖住，加欄位也不是就能一帆風順的，因為你還會碰到接下來我們要介紹的表級鎖。

表級鎖

MySQL裡面表級別的鎖有兩種：一種是表鎖，一種是元資料鎖（meta data lock，MDL)。

表鎖的語法是 lock tables … read/write。與FTWRL類似，可以用unlock tables主動釋放鎖，也可以在客戶端斷開的時候自動釋放。需要注意，lock tables語法除了會限制別的執行緒的讀寫外，也限定了本執行緒接下來的操作物件。

舉個例子, 如果在某個執行緒A中執行lock tables t1 read, t2 write; 這個語句，則其他執行緒寫t1、讀寫t2的語句都會被阻塞。同時，執行緒A在執行unlock tables之前，也只能執行讀t1、讀寫t2的操作。連寫t1都不允許，自然也不能訪問其他表。

在還沒有出現更細粒度的鎖的時候，表鎖是最常用的處理併發的方式。而對於InnoDB這種支援行鎖的引擎，一般不使用lock tables命令來控制併發，畢竟鎖住整個表的影響面還是太大。

另一類表級的鎖是MDL（metadata lock)。MDL不需要顯式使用，在訪問一個表的時候會被自動加上。MDL的作用是，保證讀寫的正確性。你可以想象一下，如果一個查詢正在遍歷一個表中的資料，而執行期間另一個執行緒對這個表結構做變更，刪了一列，那麼查詢執行緒拿到的結果跟表結構對不上，肯定是不行的。

因此，在MySQL 5.5版本中引入了MDL，當對一個表做增刪改查操作的時候，加MDL讀鎖；當要對錶做結構變更操作的時候，加MDL寫鎖。

• 讀鎖之間不互斥，因此你可以有多個執行緒同時對一張表增刪改查。

• 讀寫鎖之間、寫鎖之間是互斥的，用來保證變更表結構操作的安全性。因此，如果有兩個執行緒要同時給一個表加欄位，其中一個要等另一個執行完才能開始執行。

雖然MDL鎖是系統預設會加的，但卻是你不能忽略的一個機制。比如下面這個例子，我經常看到有人掉到這個坑裡：給一個小表加個欄位，導致整個庫掛了。

你肯定知道，給一個表加欄位，或者修改欄位，或者加索引，需要掃描全表的資料。在對大表操作的時候，你肯定會特別小心，以免對線上服務造成影響。而實際上，即使是小表，操作不慎也會出問題。我們來看一下下面的操作序列，假設表t是一個小表。

我們可以看到session A先啟動，這時候會對錶t加一個MDL讀鎖。由於session B需要的也是MDL讀鎖，因此可以正常執行。

之後session C會被blocked，是因為session A的MDL讀鎖還沒有釋放，而session C需要MDL寫鎖，因此只能被阻塞。

如果只有session C自己被阻塞還沒什麼關係，但是之後所有要在表t上新申請MDL讀鎖的請求也會被session C阻塞。前面我們說了，所有對錶的增刪改查操作都需要先申請MDL讀鎖，就都被鎖住，等於這個表現在完全不可讀寫了。

如果某個表上的查詢語句頻繁，而且客戶端有重試機制，也就是說超時後會再起一個新session再請求的話，這個庫的執行緒很快就會爆滿。

你現在應該知道了，事務中的MDL鎖，在語句執行開始時申請，但是語句結束後並不會馬上釋放，而會等到整個事務提交後再釋放。

首先我們要解決長事務，事務不提交，就會一直佔著MDL鎖。在MySQL的information_schema 庫的 innodb_trx 表中，你可以查到當前執行中的事務。如果你要做DDL變更的表剛好有長事務在執行，要考慮先暫停DDL，或者kill掉這個長事務。

但考慮一下這個場景。如果你要變更的表是一個熱點表，雖然資料量不大，但是上面的請求很頻繁，而你不得不加個欄位，你該怎麼做呢？

這時候kill可能未必管用，因為新的請求馬上就來了。比較理想的機制是，在alter table語句裡面設定等待時間，如果在這個指定的等待時間裡面能夠拿到MDL寫鎖最好，拿不到也不要阻塞後面的業務語句，先放棄。之後開發人員或者DBA再通過重試命令重複這個過程。

MariaDB已經合併了AliSQL的這個功能，所以這兩個開源分支目前都支援DDL NOWAIT/WAIT n這個語法。

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

小結

全域性鎖主要用在邏輯備份過程中。對於全部是InnoDB引擎的庫，我建議你選擇使用–single-transaction引數，對應用會更友好。

表鎖一般是在資料庫引擎不支援行鎖的時候才會被用到的。如果你發現你的應用程式裡有lock tables這樣的語句，你需要追查一下，比較可能的情況是：

• 要麼是你的系統現在還在用MyISAM這類不支援事務的引擎，那要安排升級換引擎；
• 要麼是你的引擎升級了，但是程式碼還沒升級。我見過這樣的情況，最後業務開發就是把lock tables 和 unlock tables 改成 begin 和 commit，問題就解決了。

MDL會直到事務提交才釋放，在做表結構變更的時候，你一定要小心不要導致鎖住線上查詢和更新。

最後，我給你留一個問題吧。備份一般都會在備庫上執行，你在用–single-transaction方法做邏輯備份的過程中，如果主庫上的一個小表做了一個DDL，比如給一個表上加了一列。這時候，從備庫上會看到什麼現象呢？

你可以把你的思考和觀點寫在留言區裡，我會在下一篇文章的末尾和你討論這個問題。感謝你的收聽，也歡迎你把這篇文章分享給更多的朋友一起閱讀。