独家揭秘丨 GreatSQL 的 MDL 锁策略升级对执行的影响

一、MDL 锁策略介绍

GreatSQL 的 MDL 锁有个策略方法类 MDL_lock_strategy，它根据对象的类型分为了 scope 类型和 object 类型，前者主要用于 GLOBAL, COMMIT, TABLESPACE, BACKUP_LOCK and SCHEMA ,RESOURCE_GROUPS,FOREIGN_KEY,CHECK_CONSTRAINT,BACKUP_TABLES 类型，后者主要用于 DD 表的锁表，本次主要介绍后者的策略原理和策略改变的动机以及对执行的影响。

MDL 以表为单位进行锁表，包括 3 个主要的存储方式：m_fast_path_state 位图、m_granted 队列、m_waiting 队列。

二、MDL 策略级别

mdl 锁可以被申请条件：参考 MDL_lock::can_grant_lock

1. granted 队列别的线程没有不兼容锁

2. waiting 队列没有更高等级的锁在等待

具体按照以下的矩阵表来选出 mdl 是否可以被申请，其中 waiting 策略有四个矩阵，这四个矩阵主要是为了防止低优先级的锁等待太久产生锁饥饿，因此按照锁类型的数量必要的时候进行等待锁策略升级，说明见以下。

具体策略矩阵图：（以下+号代表可以被满足，-号代表不能被满足需要进入 waiing 队列等待）

grangted 队列策略：m_granted_incompatible

waiting0 队列策略：m_waiting_incompatible[0]，正常申请时候 waiting 队列的矩阵

waiting1 队列策略：m_waiting_incompatible[1]，使 SW 优先级比 SRO 低

waiting2 队列策略：m_waiting_incompatible[2],S, SH, SR, SW, SNRW, SRO and SU 优先度比 SNW、SNRW、X 高

waiting3 队列策略：m_waiting_incompatible[3]，优先选择 SRO 锁，而非 SW/SWLP 锁。此外，除 SW/SWLP 之外，非“hog”锁优先于“hog”锁。

三、策略升级对实际执行的影响

当有多线程多资源在抢同一张表的锁资源的时候，如果想要低优先级的锁先得到授权，那么可以通过修改系统变量 max_write_lock_count 来实现目的。下面通过 2 个例子来看看修改 max_write_lock_count 如何影响多线程的锁等待动作。

首先创建一张表。

greatsql> CREATE TABLE `t20` (  `s1` int NOT NULL,  `s2` varchar(100) DEFAULT NULL,  `s3` timestamp(3) NULL DEFAULT NULL,  `i` varchar(100) DEFAULT NULL,  PRIMARY KEY (`s1`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci;
greatsql> INSERT INTO t2 VALUES (1,'aaaa','2021-01-19 03:14:07.123'),(2,null,'2022-01-19 03:14:07.123'),(3,'bbbb',null),(4,null,null),(15,'cccc','2025-01-19 03:14:07.123');

1、max_write_lock_count 设置为 100

SET GLOBAL max_write_lock_count=100; 打开 6 个 session 进行实验。分别敲入以下 SQL 命令。因为 m_piglet_lock_count<max_write_lock_count 因此以下的 6 个 session 都是执行 waiting 的策略 0。

接着第一个 session 执行 commit，观察一下后面几个 session 锁的变化，可以看到最后一个 session 的 SW 锁因为实行的是策略 0 因此 commit 之后按照 SW 优先度比 SRO 高获取到了 SW 锁。

2、max_write_lock_count 设置为 1

SET GLOBAL max_write_lock_count=1; 这里在执行完 session4 的时候因为 m_piglet_lock_count>=max_write_lock_count，因此进行了一次 waiting 策略升级，升级为了策略 1。

接着第一个 session 执行 commit 释放 SHARED_WRITE 锁，可以看到最后一个 session 的 SW 锁应该在策略 1 优先度比 SRO 低，因此还处于等待状态。而在之前第一个例子里，因为实行的是策略 0 因此 commit 之后最后一个 session 因为优先度比 SRO 高因此获取到了 SW 锁。

在 session5 的 SRO 获取到锁以后，因为已经没有 SRO 锁在等待了，因此进行了一次 waiting 策略降级，重新降级为了 0。

用命令查看一下锁状态

greatsql> SELECT * FROM performance_schema.metadata_locks where object_schema='db1' and object_name='t20';+-------------+---------------+-------------+-------------+-----------------------+------------------+---------------+-------------+-------------------+-----------------+----------------+| OBJECT_TYPE | OBJECT_SCHEMA | OBJECT_NAME | COLUMN_NAME | OBJECT_INSTANCE_BEGIN | LOCK_TYPE        | LOCK_DURATION | LOCK_STATUS | SOURCE            | OWNER_THREAD_ID | OWNER_EVENT_ID |+-------------+---------------+-------------+-------------+-----------------------+------------------+---------------+-------------+-------------------+-----------------+----------------+| TABLE       | db1           | t20         | NULL        |       140733798645792 | SHARED_READ_ONLY | TRANSACTION   | GRANTED     | sql_parse.cc:6723 |              73 |             20 || TABLE       | db1           | t20         | NULL        |       140733664568448 | SHARED_READ_ONLY | TRANSACTION   | GRANTED     | sql_parse.cc:6723 |              56 |             22 || TABLE       | db1           | t20         | NULL        |       140733327666736 | SHARED_READ_ONLY | TRANSACTION   | GRANTED     | sql_parse.cc:6723 |              75 |             27 || TABLE       | db1           | t20         | NULL        |       140733396820960 | SHARED_WRITE     | TRANSACTION   | PENDING     | sql_parse.cc:6723 |              77 |              9 |+-------------+---------------+-------------+-------------+-----------------------+------------------+---------------+-------------+-------------------+-----------------+----------------+# 最后一个session的SW锁在等待

3、锁改变策略时机

锁唤醒时机，参考 MDL_lock::reschedule_waiters：

可以看到上面的例子就是在 commit 以后执行了锁唤醒才导致了策略升级，于是产生了跟第一个例子不同的结果。

四、总结

实际生产中如果在多个线程抢同一张表的锁资源的时候，如果想要低优先级的锁优先获得锁，可以尝试修改系统变量 max_write_lock_count，改小可以防止锁饥饿，但是可能会影响别的线程正在执行的业务，因此也要谨慎使用。当然如果想要高优先级锁先获得锁也可以改大 max_write_lock_count 值，看具体业务需求。