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MySQL锁机制/管理(并发锁,行锁,表锁,预加锁,全局锁等等)

MySQL实验室

1. MySQL中并发和隔离控制机制

  • Meta-data元数据锁:在table cache缓存里实现的,为DDL(Data Definition Language)提供隔离操作。一种特别的meta-data元数据类型,叫Name Lock。(SQL层)
  • 表级table-level数据锁(SQL层)
  • 存储引擎特有机制 — row locks行锁,page locks页锁,table locks表级,版本控制(在引擎中实现)
  • 全局读锁 — FLUSH TABLES WITH READ LOCK(SQL层)

2.在语句执行中表的生命周期

DML(Data Manipulation Language):

  • 计算语句使用到的所有表
  • 在每个表:打开open表 — 从table cache缓存里得到TABLE对象,并在此表加上meta-data元数据锁
  • 等待全局读锁后改变数据
  • 在每个表:锁lock表 — 在表加上table-level数据锁
  • 执行语句:调用:handler::write_row()/read_rnd()/read_index(),等;隐式地调用引擎级engine-level锁机制
  • 在每个表:释放表的数据锁
  • 在每个表:释放表的DDL锁并把表放回table cache缓存里
  • DDL语句也是一样,没有典型的执行计划。

3.获取meta-data元数据锁

  • meta-data元数据锁的实现作为TABLE对象的一个属性,TABLE对象代表了table cache缓存。
  • meta-data元数据锁为如下任何一种:
    • shared共享锁 — 隐式地加锁,只通过标记TABLE对象“被使用”;
    • semi-exclusive半独享锁,也叫Name Lock,RENAME操作会在源表和目标加上此锁;
    • exclusive独享,也叫exclusive name lock,CREATE TABLE … SELECT操作会在目标表上加上此锁,如果没有的话。

4.表缓存(table cache)

  • 是一个HASH变量,叫open_cache
  • TABLE对象是HASH元素
  • 以HASH的操作被LOCK_open mutex互斥量保护

4.1内部结构(The table cache: internal structure)

  • 在缓存里,每个物理表可能被多个TABLE实例表示
  • 相同表的所有TABLE实例,通过相连的列(a linked list)连接着
  • 每个TABLE实例有一个table cache缓存版本的复制 — TABLE实例保存的版本不会和当前table cache缓存版本一致,而是保存旧的和从缓存删除的
  • 被某些语句使用的TABLE实例被会标记为对其它的语句来说是无效的 — 这就是meta-data元数据锁的本质
  • 在缓存中的TABLE实例通常地有一个有效的句柄实例连接着它

4.2内部运算(The table cache: operations)

  • 主要的代码在:sql/sql_base.cc,sql/lock.cc,sql/table.h,sql/sql_table.cc
  • 主要的方法:open_table(),close_thread_tables(),close_cached_table(),lock_table_names()
  • 事实上,一个概念/对象组合不仅用于缓存或锁定:LOCK_open mutex互斥量也用到其它的操作,如:使磁盘上和处理中的表创建的原子性
  • 典型的操作,来自隔离等级Pov的重要(注:isolation PoV没研究出是什么意思):语句查询时,打开和关闭表 — shared共享锁;强制和等待直到表的所有实例被关闭 —  exclusive独享(但不完全);Name Lock — 特殊地情况,当手上没有TABLE实例,只能使用一个特殊的占位符(甚至表可能不存在)。

4.4锁多表(The table cache: locking multiple tables)

  • 使用一种尝试和回退(try and back-off)的技术来避免死锁(乐观锁)
  • 为了DDL操作的一套诀窍,如使锁升级或者防止DDL失效
  • LOCK_open问题
  • Lock_open互斥量:
  • 保护table cache缓存内的结构
  • 分组存储引擎内的表和对象的.frm文件的创建,也为RENAME操作提供原子性操作
  • 在每个语句访问表时会使用它两次:在open_tables()和close_thread_tables()
  • 在使用DDL操作时,磁盘读写和甚至同步(sync)都会使用它

5.ALTER TABLE例子

ALTER TABLE执行的简化计划:

  • 以TL_WRITE_ALLOW_READ的打开和加锁表(新版 InnoDB Plugin已改为:TL-READ-NO-INSERT)
  • 创建一个以临时名字的被ALTER的复制表
  • 强制并等待直到表的所有实例都关闭(锁升级)
  • 交换新和旧的版本
  • 删除旧的版本

这是一般情况,当然还有优化的情况。

A debug trace for ALTER TABLE

  1. T@8: | query: alter table t1 add column k int
  2. T@8: | >mysql_parse
  3. T@8: | | >mysql_execute_command
  4. T@8: | | | >mysql_alter_table
  5. T@8: | | | | >open_ltable
  6. T@8: | | | | | >open_table
  7. T@8: | | | | | <open_table
  8. T@8: | | | | | >mysql_lock_tables
  9. T@8: | | | | | | >get_lock_data
  10. T@8: | | | | | | | >ha_innobase::store_lock
  11. T@8: | | | | | | | <ha_innobase::store_lock
  12. T@8: | | | | | | <get_lock_data
  13. T@8: | | | | | | >lock_external
  14. T@8: | | | | | | | >ha_innobase::external_lock
  15. T@8: | | | | | | | | enter: lock_type: 1
  16. T@8: | | | | | | | | >trans_register_ha
  17. T@8: | | | | | | | | | enter: stmt
  18. T@8: | | | | | | | | <trans_register_ha
  19. T@8: | | | | | | | <ha_innobase::external_lock
  20. T@8: | | | | | | <lock_external
  21. T@8: | | | | | | >thr_multi_lock
  22. T@8: | | | | | | | >thr_lock
  23. T@8: | | | | | | | <thr_lock
  24. T@8: | | | | | | <thr_multi_lock
  25. T@8: | | | | | <mysql_lock_tables
  26. T@8: | | | | <open_ltable
  27. T@8: | | | | >mysql_create_table
  28. T@8: | | | | <mysql_create_table
  29. T@8: | | | | >open_temporary_table
  30. T@8: | | | | | >openfrm
  31. T@8: | | | | | | >handler::ha_open
  32. T@8: | | | | | | | enter: name: ./test/#sql-3081_1 db_type: 12 db_stat: 7 mode: 2 lock_test: 2
  33. T@8: | | | | | | | >ha_innobase::open
  34. T@8: | | | | | | | <ha_innobase::open
  35. T@8: | | | | | | <handler::ha_open
  36. T@8: | | | | | <openfrm
  37. T@8: | | | | <open_temporary_table
  38. T@8: | | | | >copy_data_between_tables
  39. T@8: | | | | <copy_data_between_tables
  40. T@8: | | | | >closefrm
  41. T@8: | | | | <closefrm
  42. T@8: | | | | >close_cached_table
  43. T@8: | | | | | enter: table: t1
  44. T@8: | | | | | >wait_while_table_is_used
  45. T@8: | | | | | | >get_lock_data
  46. T@8: | | | | | | <get_lock_data
  47. T@8: | | | | | | >thr_abort_locks
  48. T@8: | | | | | | <thr_abort_locks
  49. T@8: | | | | | | >remove_table_from_cache
  50. T@8: | | | | | | | enter: Table: ‘test.t1′ flags: 2
  51. T@8: | | | | | | <remove_table_from_cache
  52. T@8: | | | | | <wait_while_table_is_used
  53. T@8: | | | | | >mysql_unlock_tables
  54. T@8: | | | | | | >thr_multi_unlock
  55. T@8: | | | | | | | lock: data: 0x8b7f9b0 count: 1
  56. T@8: | | | | | | | >thr_unlock
  57. T@8: | | | | | | | <thr_unlock
  58. T@8: | | | | | | <thr_multi_unlock
  59. T@8: | | | | | | >unlock_external
  60. T@8: | | | | | | | >ha_innobase::external_lock
  61. T@8: | | | | | | | <ha_innobase::external_lock
  62. T@8: | | | | | | <unlock_external
  63. T@8: | | | | | <mysql_unlock_tables
  64. T@8: | | | | | >unlink_open_table
  65. T@8: | | | | | | >hash_delete
  66. T@8: | | | | | | | >free_cache_entry
  67. T@8: | | | | | | | | >closefrm
  68. T@8: | | | | | | | | | >ha_innobase::close
  69. T@8: | | | | | | | | | <ha_innobase::close
  70. T@8: | | | | | | | | <closefrm
  71. T@8: | | | | | | | <free_cache_entry
  72. T@8: | | | | | | <hash_delete
  73. T@8: | | | | | <unlink_open_table
  74. T@8: | | | | <close_cached_table
  75. T@8: | | | | >mysql_rename_table
  76. T@8: | | | | | >ha_innobase::rename_table
  77. T@8: | | | | | <ha_innobase::rename_table
  78. T@8: | | | | <mysql_rename_table
  79. T@8: | | | | >mysql_rename_table
  80. T@8: | | | | | >ha_innobase::rename_table
  81. T@8: | | | | | <ha_innobase::rename_table
  82. T@8: | | | | <mysql_rename_table
  83. T@8: | | | | >my_delete
  84. T@8: | | | | | my: name ./test/#sql2-3081-1.frm MyFlags 0
  85. T@8: | | | | <my_delete
  86. T@8: | | | | >ha_delete_table
  87. T@8: | | | | | >ha_innobase::delete_table
  88. T@8: | | | | | <ha_innobase::delete_table
  89. T@8: | | | | <ha_delete_table
  90. T@8: | | | | >ha_commit_trans T@8: | | | | <ha_commit_trans T@8: | | | | >ha_commit_trans T@8: | | | | <ha_commit_trans T@8: | | | <mysql_alter_table
  91. T@8: | | <mysql_execute_command
  92. T@8: | <mysql_parse
  93. T@8: <dispatch_command

6.RENAME TABLE例子

  • 得到源表和目的表的name-lock锁:在table cache缓存内插入特殊的TABLE实例的占位符并等待直到这些表的所有实例都关闭
  • 重命名这些表的.frm文件和调用handler::rename_table()方法
  • 删除name-lock锁

在整个解析过程中,都使用LOCK_open

Simplified debug trace for RENAME TABLE

  1. T@10: | query: rename table t1 to t2
  2. T@10: | >mysql_parse
  3. T@10: | | >mysql_execute_command
  4. T@10: | | | >mysql_rename_tables
  5. T@10: | | | | >lock_table_names
  6. T@10: | | | | | >lock_table_name
  7. T@10: | | | | | | enter: db: test name: t1
  8. T@10: | | | | | <lock_table_name
  9. T@10: | | | | | >remove_table_from_cache
  10. T@10: | | | | | | enter: Table: ‘test.t1′ flags: 0
  11. T@10: | | | | | | >hash_delete
  12. T@10: | | | | | | | >free_cache_entry
  13. T@10: | | | | | | | | >closefrm
  14. T@10: | | | | | | | | | >ha_innobase::close
  15. T@10: | | | | | | | | | <ha_innobase::close
  16. T@10: | | | | | | | | <closefrm
  17. T@10: | | | | | | | <free_cache_entry
  18. T@10: | | | | | | <hash_delete
  19. T@10: | | | | | <remove_table_from_cache
  20. T@10: | | | | | >lock_table_name
  21. T@10: | | | | | | enter: db: test name: t2
  22. T@10: | | | | | <lock_table_name
  23. T@10: | | | | | >remove_table_from_cache
  24. T@10: | | | | | | enter: Table: ‘test.t2′ flags: 0
  25. T@10: | | | | | <remove_table_from_cache
  26. T@10: | | | | <lock_table_names
  27. T@10: | | | | >rename_tables
  28. T@10: | | | | | >do_rename
  29. T@10: | | | | | | >mysql_rename_table
  30. T@10: | | | | | | | >ha_innobase::rename_table
  31. T@10: | | | | | | | <ha_innobase::rename_table
  32. T@10: | | | | | | | >my_rename
  33. T@10: | | | | | | | | my: from ./test/t1.frm to ./test/t2.frm MyFlags 16
  34. T@10: | | | | | | | <my_rename
  35. T@10: | | | | | | <mysql_rename_table
  36. T@10: | | | | | <do_rename
  37. T@10: | | | | <rename_tables
  38. T@10: | | | | >unlock_table_names
  39. T@10: | | | | | >unlock_table_name
  40. T@10: | | | | | | >hash_delete
  41. T@10: | | | | | | | >free_cache_entry
  42. T@10: | | | | | | | <free_cache_entry
  43. T@10: | | | | | | <hash_delete
  44. T@10: | | | | | <unlock_table_name
  45. T@10: | | | | | >unlock_table_name
  46. T@10: | | | | | | >hash_delete
  47. T@10: | | | | | | | >free_cache_entry
  48. T@10: | | | | | | | <free_cache_entry
  49. T@10: | | | | | | <hash_delete
  50. T@10: | | | | | <unlock_table_name
  51. T@10: | | | | <unlock_table_names
  52. T@10: | | | <mysql_rename_tables
  53. T@10: | | <mysql_execute_command
  54. T@10: | <mysql_parse

7.表级table-level锁

  • 主要源代码见:sql/lock.cc,mysys/thr_lock.cc。mysql_lock/unlock_tables()(SQL层操作)和thr_multi_lock()/thr_lock()(锁兼容逻辑lock-compatibility logic)
  • 表是以打开着被加锁的。被加锁的对象被句柄关联着;存储引擎会调整锁的类型。如innodb/bdb,事实上大量的对象被加锁的,如merge/partition,见handler::store_lock()方法。
  • 使用锁等级避免死锁。所有表一次性加锁;如果存储引擎调整锁造成死锁,由存储引擎负责
  • 在一些情况下,表会更早地被解锁

8 .预加锁(pre-locking)

  • 历史上避免死锁方案用于表级table-level数据锁,是要求一次性加锁一个语句内的所有表
  • 因此,对语句使用的函数/触发,我们不得不打开所有直接地或间接地用到的表,且对它们加锁。为这个,我们建立一个被使用表的可传送闭包
  • 为了有效实现,我们混合层次和访问(layers and access)成某些解析/语句上下文(parser/statement context),这些上下文来自主要处理表的模板

9.全局读锁(global read lock)

  • 实现为FLUSH TABLES WITH READ LOCK,用来备份
  • 从执行上防止DDL和DML
  • 建议:每个DDL/DML语句检查是否有一个正挂着的全局读锁和停止是否有任何一个。
    • 通过直接调用wait_if_global_read_lock()(在这个情况我们会设置来自全局读锁的保护,且只有调用start_waiting_global_read_lock()来消除这个保护,通常在这情况下没有打开的表);
    • 或者通过mysql_lock_tables()(在后一种情况下,我们还重新打开表)
  • 线程操作FLUSH TABLES WITH READ LOCK来设置一个全局读锁的标识,初始一个FLUSH TABLES语句,然后等待直到所有的表缓存都清空

参考:http://forge.mysql.com/wiki/MySQL_Lock_Management

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分类: MySQL 标签: , , ,
  1. banq
    2010年10月15日13:51 | #1

    这个得顶一下

  1. 2010年9月29日13:55 | #1
  2. 2012年8月9日22:29 | #2