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详细分析mysql MDL元数据锁

前言:

当你在MySQL中执行一条SQL时,语句并没有在你预期的时间内执行完成,这时候我们通常会登陆到MySQL数据库上查看是不是出了什么问题,通常会使用的一个命令就是 show processlist,看看有哪些session,这些session在做什么事情。当你看到 waiting for table metadata lock 时,那就是遇到MDL元数据锁了。本篇文章将会介绍MDL锁的产生与排查过程。

1.什么是MDL锁

MDL全称为metadata lock,即元数据锁。MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性,在表上有活动事务(显式或隐式)的时候,不可以对元数据进行写入操作。因此从MySQL5.5版本开始引入了MDL锁,来保护表的元数据信息,用于解决或者保证DDL操作与DML操作之间的一致性。

对于引入MDL,其主要解决了2个问题,一个是事务隔离问题,比如在可重复隔离级别下,会话A在2次查询期间,会话B对表结构做了修改,两次查询结果就会不一致,无法满足可重复读的要求;另外一个是数据复制的问题,比如会话A执行了多条更新语句期间,另外一个会话B做了表结构变更并且先提交,就会导致slave在重做时,先重做alter,再重做update时就会出现复制错误的现象。

元数据锁是server层的锁,表级锁,每执行一条DML、DDL语句时都会申请MDL锁,DML操作需要MDL读锁,DDL操作需要MDL写锁(MDL加锁过程是系统自动控制,无法直接干预,读读共享,读写互斥,写写互斥),申请MDL锁的操作会形成一个队列,队列中写锁获取优先级高于读锁。一旦出现写锁等待,不但当前操作会被阻塞,同时还会阻塞后续该表的所有操作。事务一旦申请到MDL锁后,直到事务执行完才会将锁释放。(这里有种特殊情况如果事务中包含DDL操作,mysql会在DDL操作语句执行前,隐式提交commit,以保证该DDL语句操作作为一个单独的事务存在,同时也保证元数据排他锁的释放)。

注意:支持事务的InnoDB引擎表和不支持事务的MyISAM引擎表,都会出现Metadata Lock Wait等待现象。一旦出现Metadata Lock Wait等待现象,后续所有对该表的访问都会阻塞在该等待上,导致连接堆积,业务受影响。

2.模拟与查找MDL锁

MDL锁通常发生在DDL操作挂起的时候,原因是有未提交的事务对该表进行DML操作。而MySQL的会话那么多,不知道哪个会话的操作没有及时提交影响了DDL。通常我们排查这类问题,往往需要从information_schema.innodb_trx表中查询当前在执行的事务,但当SQL已经执行过了,没有commit,这个时候这个表中是看不到SQL的。

在MySQL5.7中,performance_schema库中新增了metadata_locks表,专门记录MDL的相关信息。首先要开启MDL锁记录,执行如下SQL开启:

UPDATE performance_schema.setup_instruments
SET ENABLED = 'YES', TIMED = 'YES'
WHERE NAME = 'wait/lock/metadata/sql/mdl';

下面展示下模拟及查找MDL锁的过程:

3.如何优化与避免MDL锁

MDL锁一旦发生会对业务造成极大影响,因为后续所有对该表的访问都会被阻塞,造成连接积压。我们日常要尽量避免MDL锁的发生,下面给出几点优化建议可供参考:

  • 开启metadata_locks表记录MDL锁。
  • 设置参数lock_wait_timeout为较小值,使被阻塞端主动停止。
  • 规范使用事务,及时提交事务,避免使用大事务。
  • 增强监控告警,及时发现MDL锁。
  • DDL操作及备份操作放在业务低峰期执行。
  • 少用工具开启事务进行查询,图形化工具要及时关闭。

总结:

本篇文章主要分三方面来详解MDL锁,首先介绍了MDL锁产生的原因及作用,然后我们模拟出MDL锁,并给出查找及解决方法,最后给出几点避免MDL锁的建议。其实,MDL锁在DB运维过程中经常遇到,它不是洪水猛兽,只是为了保护数据库对象,保证数据一致性。希望大家看完这篇文章后能对MDL锁有更清晰的认识。

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