mysql FTWRL

转自：https://www.modb.pro/db/401005

【1】Flush Tables With Read Lock

一、FTWRL的原理

实际上这部分我们可以在函数mysql_execute_command寻找case SQLCOM_FLUSH 的部分，实际上主要调用函数为reload_acl_and_cache，其中核心部分为：

if (thd->global_read_lock.lock_global_read_lock(thd))//加 MDL GLOBAL 级别S锁
 return 1;                               // Killed
      if (close_cached_tables(thd, tables, //关闭表操作释放 share 和 cache
                              ((options & REFRESH_FAST) ?  FALSE : TRUE),
                              thd->variables.lock_wait_timeout)) //等待时间受lock_wait_timeout影响
      {
        /*
          NOTE: my_error() has been already called by reopen_tables() within
          close_cached_tables().
        */
        result= 1;
      }

      if (thd->global_read_lock.make_global_read_lock_block_commit(thd)) // MDL COMMIT 锁
      {
        /* Don't leave things in a half-locked state */
        thd->global_read_lock.unlock_global_read_lock(thd);
        return 1;
      }

更具体的关闭表的操作和释放table缓存的部分包含在函数close_cached_tables中，我就不详细写了。但是我们需要明白table缓存实际上包含两个部分：

table cache define：每一个表第一次打开的时候都会建立一个静态的表定义结构内存，当多个会话同时访问同一个表的时候，从这里拷贝成相应的instance供会话自己使用。由参数table_definition_cache定义大小，由状态值Open_table_definitions查看当前使用的个数。对应函数get_table_share。
table cache instance：同上所述，这是会话实际使用的表定义结构是一个instance。由参数table_open_cache定义大小，由状态值Open_tables查看当前使用的个数。对应函数open_table_from_share。

这里我统称为table缓存，好了下面是我总结的FTWRl的大概步骤：

第一步： 加MDL LOCK类型为GLOBAL 级别为S。如果出现等待状态为‘Waiting for global read lock’。注意select语句不会上GLOBAL级别上锁，但是DML/DDL/FOR UPDATE语句会上GLOBAL级别的IX锁，IX锁和S锁不兼容会出现这种等待。下面是这个兼容矩阵：

          | Type of active   |
  Request |   scoped lock    |
   type   | IS(*)  IX   S  X |
 ---------+------------------+
 IS       |  +      +   +  + |
 IX       |  +      +   -  - |
 S        |  +      -   +  - |
 X        |  +      -   -  - |

第二步：推进全局表缓存版本。源码中就是一个全局变量 refresh_version++。

第三步：释放没有使用的table 缓存。可自行参考函数close_cached_tables函数。

第四步：判断是否有正在占用的table缓存，如果有则等待，等待占用者释放。等待状态为’Waiting for table flush’。这一步会去判断table缓存的版本和全局表缓存版本是否匹配，如果不匹配则等待而等待的结束就是占用的table缓存的占用者释放，这个释放操作存在于函数close_thread_table中，如下：

if (table->s->has_old_version() || table->needs_reopen() ||
      table_def_shutdown_in_progress)
  {
    tc->remove_table(table);//关闭 table cache instance
    mysql_mutex_lock(&LOCK_open);
    intern_close_table(table);//去掉 table cache define
    mysql_mutex_unlock(&LOCK_open);
  }

最终会调用函数MDL_wait::set_status将FTWRL唤醒，也就是说对于正在占用的table缓存释放者不是FTWRL会话而是占用者自己。不管怎么样最终整个table缓存将会被清空，如果经过FTWRL后去查看Open_table_definitions和Open_tables将会发现重新计数了。下面是唤醒函数的代码，也很明显：

bool MDL_wait::set_status(enum_wait_status status_arg) open_table
{
  bool was_occupied= TRUE;
  mysql_mutex_lock(&m_LOCK_wait_status);
  if (m_wait_status == EMPTY)
  {
    was_occupied= FALSE;
    m_wait_status= status_arg;
    mysql_cond_signal(&m_COND_wait_status);//唤醒
  }
  mysql_mutex_unlock(&m_LOCK_wait_status);//解锁
  return was_occupied;
}

第五步：加MDL LOCK类型COMMIT 级别为S。如果出现等待状态为‘Waiting for commit lock’。如果有大事务的提交很可能出现这种等待。

二、FTWRL堵塞和被堵塞场景

（1）被什么堵塞

长时间的DDL/DML/FOR UPDATE堵塞FTWRL，因为FTWRL需要获取 GLOBAL的S锁，而这些语句都会对GLOBAL持有IX（MDL_INTENTION_EXCLUSIVE）锁，根据兼容矩阵不兼容。等待为：Waiting for global read lock 。本文的案例1就是这种情况。
长时间的select堵塞FTWRL，因为FTWRL会释放所有空闲的table缓存，如果有占用者占用某些table缓存，则会等待占用者自己释放这些table缓存。等待为：Waiting for table flush 。即便KILL FTWRL会话也不行，除非KILL掉长时间的select操作才行。实际上flush table也会存在这种堵塞情况。
长时间的commit(如大事务提交)也会堵塞FTWRL，因为FTWRL需要获取COMMIT的S锁，而commit语句会对commit持有IX（MDL_INTENTION_EXCLUSIVE）锁，根据兼容矩阵不兼容。

（2）堵塞什么

FTWRL会堵塞DDL/DML/FOR UPDATE操作，堵塞点为 GLOBAL级别的S锁，等待为：Waiting for global read lock 。
FTWRL会堵塞commit操作，堵塞点为COMMIT的S锁，等待为Waiting for commit lock 。
FTWRL不会堵塞select操作，因为select不会在GLOBAL级别上锁。

最后提醒一下很多备份工具都要执行FTWRL操作，包含mysqldump和5.7的XTRBACKUP ，一定要注意它的堵塞/被堵塞场景和特殊场景，当然xtrbackup 8.0有所改善，我们后面进行分析

三、慢查询对FTWRL的记录方式

通常来讲DML(SELECT FOR UPDATE)和SELECT都会堵塞FTWRL，具体参见上面，而且我们知道这都是MDL LOCK堵塞，在以往的慢查询认知中，MDL LOCK堵塞是计入到慢查询的LOCK time，但是FTWRL却不一样。因为FTWRL不会过接口mysql_lock_tables，因此MDL LOCK堵塞时间不会被慢查询记录，正常的语句关于慢查询的部分大概如下：

1、语句开始， 记录开始时间点为 X
2、获取MDL LOCK   -> 正常语句如果本处超时（超过lock_wait_timeout）直接退出，也不会记录到下面一步记录的lock time时间中，因此lock time为0。
3、上MySQL层锁（比如myisam，记录lock time时间差量（1-3的时间差量Y）
4、优化器优化语句。
5、执行器开始执行语句，与innodb层交互,  如果每行需要等待innodb行锁，记录每次获取的lock time时间差量（第5步的每次等待innodb行锁的时间差量综合为Y）
6、语句结束，触发记录慢查询接口，并且获取当前时间点为（Z）判定记录慢查询如下。
如果(Z-X)-Y > 慢查询设置的时间则需要记录
也就是慢查询 query time：Z-X  lock time为：Y
需要注意的是语句异常结束也会记录慢查询。

但是FTWRL不记录Y这个时间，因此慢查询中对于FTWRL 统计的方式变为了(Z-X)，也就是它执行了多久就是多久，且lock time为0。*

超时（lock_wait_timeout设置为120）
# Time: 2022-05-04T16:26:35.226862+08:00
# User@Host: root[root] @ localhost []  Id: 10534
# Query_time: 120.004726  Lock_time: 0.000000 Rows_sent: 0  Rows_examined: 0
SET timestamp=1651652675;
flush table with read lock;

 kill FTWRL
# Time: 2022-05-04T16:27:22.215598+08:00
# User@Host: root[root] @ localhost []  Id: 10534
# Query_time: 30.727657  Lock_time: 0.000000 Rows_sent: 0  Rows_examined: 0
SET timestamp=1651652811;
flush table with read lock;

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上面两个例子表明了这一点，我们注意到Lock_time为0。还需要注意的是如果正常语句遇到lock_wait_timeout超时记录的慢查询的Lock_time也是0，原因一致(不过接口mysql_lock_tables)，如下：

# Time: 2022-05-06T11:06:29.665024Z
# User@Host: root[root] @ localhost []  Id:   257
# Schema: test  Last_errno: 1205  Killed: 0
# Query_time: 120.004564  Lock_time: 0.000000  Rows_sent: 0  Rows_examined: 0  Rows_affected: 0
# Bytes_sent: 67
SET timestamp=1651835189;
select * from testup11;

可以看到这是一个select由于Waiting for table flush等待超时，但是语句Lock_time为0，执行时间大约为120秒，也就是超时时间（lock_wait_timeout设置为120）。

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