06 | 全局锁和表锁 ：给表加个字段怎么有这么多阻碍？

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。下面看一下全局锁和表级锁。

全局锁

全局锁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)。执行这个命令之后，整个就库处于只读状态。

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。但是使用这种方法时会有问题：

• 如果在主库上备份，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。

下面看一个反例，如果备份不加锁，在备份过程允许写入，会出现什么问题。

假设现在要维护“极客时间”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：

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”。

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。

加锁会出问题，不加锁又拿不到一致性视图。那么，有没有一种方法，可以既不加锁，又能够拿到一致性视图呢？那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。当然，数据库比如支持“可重复度”这个隔离级别，向MyISAM这样的引擎，就不得不使用FTWRL了。

既然FTWRL方法是将整个库设置为只读状态，那么可不可以使用set global readonly=true 的方式来代替呢？最好不要，原因有两个：

• 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(在存在主从复制的库时，备库一般只用来读，所以会将其设置为只读状态)。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。

在数据库中，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）`。即使没有被全局锁住，加字段也不是就能一帆风顺的，因为还有表级锁。

注意：

• DML（data manipulation language）数据操纵语言：就是我们最经常用到的 SELECT、UPDATE、INSERT、DELETE)。主要用来对数据库的数据进行一些操作)。
• DDL（data definition language）数据库定义语言：其实就是我们在创建表的时候用到的一些sql，比如说：CREATE、ALTER、DROP等。DDL主要是用在定义或改变表的结构。
• DCL（Data Control Language）数据库控制语言：是用来设置或更改数据库用户或角色权限的语句，包括（grant,deny,revoke等）语句。

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。

另一类表级的锁是 MDL（metadata lock)。MDL主要解决在访问数据的时候对表做DDL操作从而导致访问数据出错。MDL 不需要显式使用，在访问一个表的时候会被自动加上。

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。

但是，需要注意MDL的一个机制：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。

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，需要特别小心，以免对线上服务造成影响。而实际上，即使是小表，操作不慎也会出问题。

下面看一个例子，假设表 t 是一个小表(基于mysql5.6)：

上图中， 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。<并且之后所有要在表 t 上新申请 MDL 读锁的请求也会被 session C 阻塞。

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。

如何给一个小表加字段

• 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。
• 如果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，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。

对于第二种情况，MariaDB 和 AliSQL 具有这个功能，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 ...