MySQL锁表

MySQL表的结构修改往往伴随着表级锁的问题。

• 特别是对于那些数据量较大的表，这会对业务系统的性能产生显著影响。

通过优化表结构修改的操作，开发者可以避免或最小化锁表时间，从而保证系统的正常运行。

表级锁介绍

表级锁指在执行某些操作时，为了保证数据的一致性，对整个表加锁。

具体来说：

• 当对表执行ALTER TABLE操作时，MySQL默认会对表进行加锁，阻止其他事务对该表的读写操作，直到ALTER TABLE操作完成。

这种锁表行为对于小表或非高并发场景下影响不大。

• 但当数据量巨大或业务高并发时，锁表问题可能会导致严重的性能瓶颈，甚至引发服务崩溃。

锁表的具体影响

当MySQL执行加字段操作时，锁表会导致以下问题：

• 查询等待：
  • 所有查询该表的SQL语句将被阻塞，直到表锁释放。

写操作被阻止：

• 所有写入该表的操作（如INSERT、UPDATE、DELETE）将处于等待状态，直到锁释放。

系统响应变慢：

• 当锁表操作长时间未完成时，业务系统的整体性能将会显著下降，甚至引发宕机。

不过，在新版的MySQL 中，使用 InnoDB 存储引擎给数据表增加一列时，并不一定会锁表。

InnoDB 存储引擎提供了一些机制来减少对表的锁定，以提高并发性能。

在 MySQL 中，给数据表增加一列，是否会锁表取决于使用的存储引擎以及 MySQL 的版本。

MySQL5.6之前

之前版本的 MySQL 中，如果使用 ALTER TABLE 命令来增加一列，对于使用 InnoDB 存储引擎的表，默认情况下会锁表。

• 这意味着在操作执行期间，表将被锁定，其他读取和写入操作将被阻止，直到操作完成。

这种全表锁定行为会导致在大型表上执行 ALTER TABLE 操作时，产生长时间的锁等待和应用的停顿。

所以：MySQL5.6版本之前，直接修改表结构的过程中会锁表。

具体操作步骤如下：

首先创建新的临时表，表结构通过命令ALTAR TABLE新定义的结构。

然后把原表中数据导入到临时表。

删除原表。

最后把临时表重命名为原来的表名。

MySQL5.6和MySQL8.0版本中对锁表问题做了优化！

MySQL5.6

从 MySQL5.6 开始，InnoDB 引入了在线 DDL (Online DDL)操作，允许一些表修改操作在不锁定表的情况下进行。

增加一列是一个在线操作，可以使用 ALGORITHM=INPLACE 来避免全表锁定。

ALTER TABLE your_table ADD COLUMN new_column INT ALGORITHM=INPLACE, LOCK=NONE;

ALGORITHM=INPLACE 表明使用就地算法来进行修改，这是在线DDL操作的一部分。

• 明确指示 MySQL 尝试在原地修改表结构。
• MySQL 将尝试尽可能在不重新创建整个表的情况下应用修改。

LOCK=NONE 表示尽量不锁表，最大程度减少对并发查询的影响。

• 允许其他会话对表进行读写操作。

• 但可能会导致数据不一致的情况。

这样执行效率会高很多。而且不会锁表。

不过也分为2种情况：

增加非空列：

会执行一个快速的元数据操作，不会锁定整个表：

• 在修改期间，其他会话可以继续读取和写入表数据。

增加可为空列：

会执行一个快速的元数据操作，不会锁定整个表：

• 其他会话可以继续读取和写入表数据，但在修改期间，可能会有一些短暂的行锁定。

注意：

尽管 InnoDB 存储引擎提供了较少的锁定，但在执行 ALTER TABLE 语句时仍可能会有一些性能影响。

• 由于内部的元数据操作、数据重组或日志写入等引起的。

因此，在对大型表进行结构修改时，仍建议在低负载时执行，以最小化对应用程序的影响。

MySQL8.0

MySQL8.0 引入了一些新的特性，使得大多数的 ALTER TABLE 操作可以在不锁定表的情况下完成。

• 简单说：提高了在线 DDL 操作的能力。

在 MySQL8.0 中默认情况下，简单的 ALTER TABLE 操作（如增加一列）通常不会锁定表。

要确认某个特定的 ALTER TABLE 操作是否会锁表，可以在操作执行前使用 EXPLAIN 语句：

EXPLAIN ALTER TABLE your_table ADD COLUMN new_column INT;

该命令将显示操作的执行计划信息，包括是否会锁定表。

下面是MySQL8.0的一些具体优化！

原子DDL：

MySQL8.0 引入了原子 DDL（Atomic DDL）操作，这意味着 ALTER TABLE 语句的执行过程中将会有更少的阻塞。

• 在增加字段的情况下，原子 DDL 机制可以减少对表的锁定时间，并允许其他会话继续读取和写入数据。

立即更新元数据：

MySQL8.0 在增加字段时立即更新表的元数据，而不需要等待整个操作完成。

• 这样可以更快地完成 ALTER TABLE 操作，并减少对表的锁定时间。

InnoDB引擎优化：

MySQL8.0 的 InnoDB 存储引擎针对大数据表的结构修改进行了一些优化。

• 例如，对于增加非空字段，InnoDB 不再需要复制整个表的数据。

相反，它会使用一种更轻量级的操作来添加新字段，从而减少锁定时间和资源消耗。

增量元数据更新：

MySQL8.0 引入了增量元数据更新，这意味着在 ALTER TABLE 操作期间只需更新受影响的元数据信息，而不是整个表。

• 这样可以减少锁定时间和操作的开销。

Online DDL

在线DDL（Online DDL）是指在数据库运行状态下执行（DDL）操作。

• 例如创建、修改或删除表结构、索引等操作，而不会造成数据库的长时间锁定或无法使用。

传统的DDL操作通常需要对受影响的表进行排他锁定。

• 这可能导致其他会话无法对该表进行读写操作，从而影响了数据库的正常使用。

目前支持的主流算法有三种：

COPY

• MySQL5.6之前非Online，都是执行这种算法。

INPLACE

• MySQL5.6出现的。

INSTANT

• MySQL8.0.12出现的（腾讯DBA团队贡献）。

基本原理

在DDL操作，执行时，不管何种算法，都会经历三个阶段：

• 准备阶段、执行阶段DDL、提交阶段。

不同之处是，在三个阶段中分别做了不同的优化处理。

具体实现细节可以见官方文档:

https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/innodb-online-ddl.html

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-online-ddl.html

总结

MySQL5.6之后，实际单纯的增加一个字段，表结构修改和索引添加通常不会锁定整个表。

在某些情况下，MySQL可能需要锁定整个表。

• 同时数据量过大的时候，会出现一些性能问题。

所以实际操作的过程中，要关注表的数据多小，最终的数据大小（要关注索引数据）。

同时如果你的 MySQL 版本较旧或出于某些特殊原因不支持在线 DDL 操作。

• 需要特别注意在非高峰期执行 ALTER TABLE 操作，以尽量减少对业务的影响。