MySQL的表级别线程锁机制

本文基于MySQL 8.0的源代码总结了 MySQL数据库 中表级别线程锁的实现机制, 底层仅关注Linux平台, Windows平台的实现可能有差异. 虽然不涉及到某个特定的存储引擎, 但会讨论MySQL的handler(实现plugin的接口) API中与锁相关的部分. 
　　数据结构 
　　MySQL的锁实现是基于POSIX的read-lock 锁, 底层使用 mutex 和 conditional variable 等API实现. 为了避免死锁, 每个线程在访问数据前需要调用 thr_multi_lock()一次性获取所有相关表的锁, 一个线程可以持有多个表的锁. 
　　为了便于理解, 需要区分一下 master lock 和 lock instance 两个概念: * master lock 是指每个table share结构中的 THR_LOCK 对象,也就是我们创建的每个表都有且仅有一个对应的 THR_LOCK 对象. * lock instance 是指每个open table handler 中的 THR_LOCK_DATA 对象, 也就是说多个线程并发访问一个表的时候, 每个线程需要有一个 THR_LOCK_DATA 
　　可以这样简单的类比, 如果master lock对应一个磁盘文件, 那么lock instance对应了一个打开该文件的句柄FD.
　　数据结构定义如下: 
　　typedef struct st_thr_lock_info 
　　{ 
　　my_thread_id thread_id; 
　　mysql_cond_t *suspend; 
　　} THR_LOCK_INFO; 
　　typedef struct st_thr_lock_data { 
　　THR_LOCK_INFO *owner; 
　　struct st_thr_lock_data *next,**prev; 
　　struct st_thr_lock *lock; 
　　mysql_cond_t *cond; 
　　enum thr_lock_type type; 
　　void *status_param;  
　　void *debug_print_param; 
　　struct PSI_table *m_psi; 
　　} THR_LOCK_DATA; 
　　struct st_lock_list { 
　　THR_LOCK_DATA *data,**last; 
　　}; 
　　typedef struct st_thr_lock { 
　　LIST list; 
　　mysql_mutex_t mutex; 
　　struct st_lock_list read_wait; 
　　struct st_lock_list read; 
　　struct st_lock_list write_wait; 
　　struct st_lock_list write; 
　　ulong write_lock_count;  
　　uint read_no_write_count; 
　　void (*get_status)(void*, int);  
　　void (*copy_status)(void*,void*); 
　　void (*update_status)(void*);  
　　void (*restore_status)(void*);  
　　my_bool (*check_status)(void *); 
　　} THR_LOCK; 
　　THR_LOCK 
　　THR_LOCK 是每个表的多个实例共享的结构, 是锁管理的核心结构. 它的成员有: 
　　· list 链接到全局链表 thr_lock_thread_list 中的list node, 使用 mysqladmin debug 命令可以打印出所有的lock信息. 
　　· mutex 用于保护THR_LOCK对象自身的互斥量 
　　· read_wait/read/write_wait/write 持有以及等待读写锁的链表, 参见 THR_LOCK_DATA 结构的 next / prev 成员 
　　· write_lock_count 参考 max_write_lock_count 系统变量, 用于记录连续满足的写请求数, 以允许读请求在多个写请求期间得到满足. 因为默认某些写操作的优先级高于读, 连续的写请求会导致读请求饿死. 
　　· read_no_write_count 记录 TL_READ_NO_INSERT 锁类型的数目 
　　· void (*get_status)(void*, int) 等callback函数,用于实现 WRITE_CONCURRENT_INSERT 锁 
　　THR_LOCK_DATA 
　　THR_LOCK_DATA 的成员: 
　　· owner 指向所属的线程信息, 条件变量用于wake up该线程 
　　· next / prev 用于链表构造 
　　· lock 指向所属的 THR_LOCK 对象 
　　· cond 等待锁时指向 owner->suspend , 以唤起该线程 
　　· type 锁类型, 后面详细解释 
　　· status_param status functions 的参数 
　　· debug_print_param 用于打印调试信息 
　　· m_psi 用于performance schema instrumentation 
　　锁类型和优先级 
　　锁请求的类型定义如下: 
　　enum thr_lock_type { 
　　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_DEFAULT, 
　　 
　　TL_WRITE_CONCURRENT_INSERT, 
　　 
　　TL_WRITE_DEFAULT, 
　　 
　　TL_WRITE_LOW_PRIORITY, 
　　 
　　TL_WRITE, 
　　 
　　TL_WRITE_ONLY 
　　}; 
　　抛开parser-only类型, 这些类型的优先级从高到底排列如下: 
　　· TL_WRITE_ALLOW_WRITE 
　　· TL_WRITE_CONCURRENT_INSERT 
　　· TL_WRITE_LOW_PRIORITY 
　　· TL_READ 
　　· TL_WRITE 
　　· TL_READ_HIGH_PRIORITY 
　　· TL_WRITE_ONLY 
　　同一类型的锁请求会按照FIFO(first-in-first-out)策略调度. 

文章来源：foobar