MySQL锁系列2 表锁

上一篇介绍了MySQL源码中保护内存结构或变量的锁,这里开始介绍下MySQL事务中的表锁。

注1: 在表锁的实现上面,使用【mutex+condition+queue】的结构实现并发,阻塞,唤醒的表锁功能。

注2: 本文进行的一些实验,重要的配置项:

1.  autocommit=0
2.  tx_isolation=read-commited
3.  engine=innodb

1. MySQL加锁的顺序:

      MySQL锁系列2 表锁

这里包括了一个sql在执行的过程中,包括commit,所添加和释放跟事务相关的锁以及加不同锁的加锁顺序,这一篇先重点介绍一下MySQL的表锁。

2. MySQL的表锁

    注:通过测试看到,MySQL的表锁,是落入innodb层的代码中实现的。

2.1 重要的数据结构

      struct st_thr_lock_info

      struct st_thr_lock_data

      struct st_thr_lock

      通过这三个主要的struct,来实现表锁,这三者之间的关系是:

MySQL锁系列2 表锁

说明:

      1. 每一张表,在打开的时候,创建一个innobase_share对象,并初始化一个st_thr_lock结构进行关联,所有请求这个表的表锁,需要关联这个对象

   2. 每一次sql请求,在open table的过程中,会创建一个table,handler对象,这个handler会初始化一个st_thr_lock_data,关联st_thr_lock结构。

2.2 测试

     1. 测试用例:

        session1:        session2:

        lock table pp write;    select * from pp;

  2. 测试的主要步骤:

     1. open table

     2. lock table

      3. 表锁相关的case场景:

      1. 加锁

      2. 阻塞

      3. 唤醒 

  2.2.1 open table

  open table的细节也可以参考:open table

  这里主要介绍innodb层在open table时创建的主要的数据结构:

  1. innobase_share

          innodb层表示一个table的结构,包括初始化一个thr_lock,所有请求表锁的关联结构

  2. ib_table

    innodb层表示一个table的统计信息

  3. handler

    提供给sever层table的结构,所有对innodb层的操作,都通过handler,并初始化了一个st_thr_lock_data

  

主要函数调用栈:

      open_table

         open_table_from_share

      ha_innobase::open: get_share/thr_lock_init/thr_lock_data_init

        1. 在第一次open 这个表时,创建innobase_share, 初始化THD_LOCK, 初始化 ib_table

        2. 初始化handler,初始化THD_LOCK_DATA。

说明:

  1. 所有的innobase_share结构,保存到一个全局hash表中:innobase_open_tables,全局共享

  2. open结束后,创建完成的所有的相关的数据结构关联图如下:

    MySQL锁系列2 表锁

     解释: 红色的部分是表锁的关键结构,mutex用于保护thr_lock queue结构,所有的加锁,wait 锁,线层结构都需要进入thr_lock中的queue,一共有四个queue: read,read_wait, write, write_wait.

      每一个handler都关联thread的一个condition,所有的wait,wakeup,都使用这个condition来完成,这样可以实现定向唤醒,避免广播。

 

2.2.2 lock table

    session1:请求的lock_type = TL_WRITE

    session2:请求的lock_type = TL_READ

一共的thr_lock_type有14种,分别是:

tl_ignore=-1,
tl_unlock,            
tl_read_default,
tl_read,            
tl_read_with_shared_locks,
tl_read_high_priority,
tl_read_no_insert,
tl_write_allow_write,
tl_write_concurrent_insert,
tl_write_delayed,
tl_write_default,
tl_write_low_priority,
tl_write,
tl_write_only

主要函数调用栈:

  mysql_lock_tables:把所有table的thr_lock_data放到MYSQL_LOCK的结构中。
    get_lock_data
      ha_innobase::store_lock:把之前的lock清理掉。换成目前要请求的lock类型。

  thr_multi_lock:请求锁表

    thr_lock: 单个thr_lock_data锁表

 

下面看下关键的三个步骤:锁表,阻塞,唤醒

  锁表:session 1

    session1 使用lock write来加锁,这里加的是排他锁,thr_lock结构上没有其他锁,这里会加成功,

    主要的代码:

       mysql_mutex_lock(&lock->mutex); 锁住这个表的mutex,开始进入这个表锁的串行操作。
       lock_type=TL_WRITE
       (*lock->write.last)=data;                  /* Add to running FIFO */
       data->prev=lock->write.last;
       statistic_increment(locks_immediate,&THR_LOCK_lock); 累计locks_immediate计数

  阻塞:session 2

    session 2申请pp表的read表锁,但session1已经获得的排他锁,这里会阻塞,并wait 这个线程的condition。

    wait_for_lock(wait_queue, data, 0, lock_wait_timeout)
      statistic_increment(locks_waited, &THR_LOCK_lock);  累计locks_waited计数
      (*wait->last)=data; /* Wait for lock */  加入wait队列
      data->prev= wait->last;
      wait->last= &data->next;
      mysql_cond_timedwait(cond, &data->lock->mutex, &wait_timeout);  等待这个thread的condition

            这里的condition要注意,是THD结构中的condition,线程的阻塞,不管是因为什么原因,只需要一个condition就可以完成,没有必要对于不同的锁等待,创建不同的condition。

 

  唤醒:session 1 unlock。

    session1:使用unlock tables操作。

    /* Unlock lock and free next thread on same lock */
    thr_unlock:
     wake_up_waiters(lock); 唤醒等待同一个lock的thread,这里需要判断lock请求的兼容模式,并且因为使用queue保存了请求wait队列,防止了饿死。
        mysql_cond_signal(cond);

 

注意:

  对于innodb来说,不论autocommit的设置如何,每一个dml select结束后,都使用thr_unlock释放掉了表锁,这里的理解是:innodb倾向使用行级锁来支持事务,对于保护表metadata信息,则使用MDL来保护,所以innodb对于表锁来说,并没有使用意愿。

 

后话:

  对于上面的测试,大家可以试一下,先操作session2. 后操作session1。结果是一样的,都是阻塞,但是这里阻塞在什么锁上,完全不同。

简略测试一下:

  session 2: select * from pp : 

    open

    获取mdl锁,

    获取表锁,

    执行结束

    释放表锁: (因为autocommit=0,这里并没有释放mdl锁)

  session 1: lock table pp write

    open

    获取mdl排他锁: (阻塞:因为session2没有释放mdl锁,所以这里阻塞)

大家可以看到,这里是因为ddl需要拿到mdl排他锁,而阻塞。

 

下一篇blog,我们就来看看mdl锁的情况。

 

    

    

 

      

 

 

 

              

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