深入理解MySQL的MDL元数据锁

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前言

好久没更新,主要是因为Inside君最近沉迷于一部动画片——《新葫芦娃兄弟》。终于抽得闲,完成了本篇关于MySQLMDL锁的深入分析与介绍。虽然之前有很多小伙伴分析过,但总感觉少了点什么,故花了点时间翻看了下源码。Inside君或许不是最牛掰的内核开发人员,但自认为应该是业界最会讲故事的码农,希望本篇能做到通俗易懂,因为MDL锁其实并不好理解。如果同学们还有问题,也可以直接看源码文件mdl.cc。

MDL锁与实现

MySQL5.5版本引入了MDL锁(metadatalock),用于解决或者保证DDL操作与DML等操作之间的一致性。例如下面的这种情形:
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若没有MDL锁的保护,则事务2可以直接执行DDL操作,并且导致事务1出错,5.1版本即是如此。5.5版本加入MDL锁就在于保护这种情况的发生,由于事务1开启了查询,那么获得了MDL锁,锁的模式为SHARED_READ,事务2要执行DDL,则需获得EXCLUSIVE锁,两者互斥,所以事务2需要等待。

InnoDB层已经有了IS、IX这样的意向锁,有同学觉得可以用来实现上述例子的并发控制。但由于MySQL是Server-Engine架构,所以MDL锁是在Server中实现。另外,MDL锁还能实现其他粒度级别的锁,比如全局锁、库级别的锁、表空间级别的锁,这是InnoDB存储引擎层不能直接实现的锁。

但与InnoDB锁的实现一样,MDL锁也是类似对一颗树的各个对象从上至下进行加锁(对树进行加锁具体见:《MySQL技术内幕:InnoDB存储引擎》)。但是MDL锁对象的层次更多,简单来看有如下的层次:

 

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上图中显示了最常见的4种MDL锁的对象,并且注明了常见的SQL语句会触发锁。与InnoDB层类似的是,某些类型的MDL锁会从上往下一层层进行加锁。比如LOCKTABLE … WRITE这样的SQL语句,其首先会对GLOBAL级别加INTENTION_EXCLUSIVE锁,再对SCHEMA级别加INTENTION_EXCLUSIVE锁,最后对TABLE级别加SHARED_NO_READ_WRITE锁。

这里最令人意外的是还有COMMIT对象层次的锁,其实这主要用于XA事务中。比如分布式事务已经PREPARE成功,但是在XACOMMIT之前有其他会话执行了FLUSHTABLES WITH READ LOCK这样的操作,那么分布式事务的提交就需要等待。

除了上图标注的对象,其实还有TABLESPACE、FUNCTION、PROCEDURE、EVENT等其他对象类型,其实都是为了进行并发控制。只是这些在MySQL数据库中都不常用,故不再赘述(当然也是为了偷懒)。

目前MDL有如下锁模式,锁之间的兼容性可见源码mdl.cc:

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MDL锁的性能与并发改进

讲到这同学们会发现MDL锁的开销并不比InnoDB层的行锁要小,而且这可能是一个更为密集的并发瓶颈。MySQL5.6和5.5版本通常通过调整如下两个参数来进行并发调优:

  • metadata_locks_cache_size: MDL锁的缓存大小
  • metadata_locks_hash_instances:通过分片来提高并发度,与InnoDB AHI类似

MySQL 5.7 MDL锁的最大改进之处在于将MDL锁的机制通过lock free算法来实现,从而提高了在多核并发下数据库的整体性能提升。

MDL锁的诊断

MySQL 5.7版本之前并没有提供一个方便的途径来查看MDL锁,github上有一名为mysql-plugin-mdl-info的项目,通过插件的方式来查看,非常有想法的实现,大赞。好在官方也意识到了这个问题,于是在MySQL5.7中的performance_schea库下新增了一张表metadata_locks,用其来查看MDL锁那是相当的方便:

不过默认PS并没有打开此功能,需要手工将wait/lock/metadata/sql/mdl监控给打开:

(root@localhost) [performance_schema]> update  setup_instruments

-> set enabled=’yes’,timed=’yes’  where name = ‘wait/lock/metadata/sql/mddl’;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

文:姜承尧

原文出处:InsideMySQL

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  1. yixiu说道:

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