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。而锁就是用来实现这些访问规则的重要数据结构。

锁的分类

根据加锁的范围,MySQL 里面的锁大致可以分成全局锁、表级锁和行锁三类。

全局锁

顾名思义,就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)。当你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:

  1. 数据更新语句(数据的增删改)
  2. 数据定义语句(包括建表、修改表结构等)
  3. 更新类事务的提交语句

为什么不使用 set global readonly=true ?
你也许会问,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,但我还是会建议你用 FTWRL 方式,主要有两个原因:

  1. 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,我不建议你使用。
  2. 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。

    使用全局锁的风险

    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。
    但是这个过程存在如下风险:
  • 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。

但是如果不使用全局锁的话,备份又会存在表之间状态不一致的风险,简而言之就是,由于不加锁,表之间的数据依然可以更改,但是表之间的备份存在延迟,也就是说,表 A 备份的是 3s 前的状态,而表 B 备份的是 1s 前的状态。
以转账为例,余额表 A 和转账记录表 B,张三现在想要转账给李四 200 块钱,恰好此时银行数据库开始备份,转账的具体操作是余额 -200 ,然后在转账记录表 B中添加一条转账记录。那么就可能发生一下这种情况:

  1. 张三发起转账,余额表 A -200
  2. 数据库备份余额表A,备份转账记录表B
  3. 转账记录表插入新的转账记录
  4. 李四余额 +200

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。

官方逻辑备份工具 mysqldump

官方自带的逻辑备份工具是 mysqldump。当 mysqldump 使用参数–single-transaction 的时候,备份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。
你一定在疑惑,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,我们就需要使用 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。

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

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。

MDL

MDL是MySQL 5.5 版本引入的一个功能。MDL 不需要显式使用,在访问一个表的时候会被自动加上。它的作用是防止DDL和DML并发的冲突,保证读写的正确性。
MDL的机制如下:

  1. 当对一个表做增删改查操作的时候,加 MDL 读锁;
  2. 当要对表做结构变更操作的时候,加 MDL 写锁。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。