1、概念
數據庫鎖設計的初衷是處理並發問題。作為多用戶共享的資源，當出現並發訪問的時候，數據庫需要合理地控制資源的訪問規則。而鎖就是用來實現這些訪問規則的重要數據結構。
2、鎖的分類
根據加鎖的范圍，MySQL里面的鎖大致可以分成全局鎖、表級鎖和行鎖三類。
因為鎖的設計比較復雜，所以這篇文章不會涉及到鎖的具體實現細節，主要是介紹是碰到鎖時的現象和背后的原理。
3、全局鎖
顧名思義，全局鎖就是對整個數據庫實例加鎖。MySQL提供了一個加全局讀鎖的方法，命令是 Flush tables with read lock (FTWRL)。當你需要讓整個庫處於只讀狀態的時候，可以使用這個命令，之后其他線程的以下語句會被阻塞：數據更新語句（數據的增刪改）、數據定義語句（包括建表、修改表結構等）和更新類事務的提交語句。
全局鎖的典型使用場景是，做全庫的邏輯備份。也就是把整庫每個表都select出來存成文本。
以前有一種做法，是通過FTWRL確保不會有其他線程對數據庫做更新，然后對整個庫做備份。注意，在備份過程中整個庫完全處於只讀狀態。
但是讓整庫都只讀，聽上去就很危險：
如果你在主庫上備份，那么在備份期間都不能執行更新，業務基本上就得停擺；
如果你在從庫上備份，那么備份期間從庫不能執行主庫同步過來的binlog，會導致主從延遲。
看來加全局鎖不太好。但是細想一下，備份為什么要加鎖呢？我們來看一下不加鎖會有什么問題。
假設你現在要維護“某網站”的購買系統，關注的是用戶賬戶余額表和用戶訂單表。
現在發起一個邏輯備份。假設備份期間，有一個用戶，他下了一定訂單，業務邏輯里就要扣掉他的余額，然后往已購課程里面加上一個訂單。
如果時間順序上是先備份賬戶余額表(u_account)，然后用戶購買，然后備份用戶訂單表(u_course)，會怎么樣呢？可以看一下這個圖：
可以看到，這個備份結果里，用戶A的數據狀態是“賬戶余額沒扣，但是用戶課程表里面已經多了一門課”。如果后面用這個備份來恢復數據的話，用戶A就發現，自己賺了。
作為用戶可別覺得這樣可真好啊，你可以試想一下：如果備份表的順序反過來，先備份用戶課程表再備份賬戶余額表，又可能會出現什么結果？
也就是說，不加鎖的話，備份系統備份的得到的庫不是一個邏輯時間點，這個視圖是邏輯不一致的。
說到視圖你肯定想起來了，在前面說事務隔離的時候，其實是有一個方法能夠拿到一致性視圖的，對吧？
是的，就是在可重復讀隔離級別下開啟一個事務。
官方自帶的邏輯備份工具是mysqldump。當mysqldump使用參數–single-transaction的時候，導數據之前就會啟動一個事務，來確保拿到一致性視圖。而由於MVCC的支持，這個過程中數據是可以正常更新的。
你一定在疑惑，有了這個功能，為什么還需要FTWRL呢？一致性讀是好，但前提是引擎要支持這個隔離級別。比如，對於MyISAM這種不支持事務的引擎，如果備份過程中有更新，總是只能取到最新的數據，那么就破壞了備份的一致性。這時，我們就需要使用FTWRL命令了。
所以，single-transaction方法只適用於所有的表使用事務引擎的庫。如果有的表使用了不支持事務的引擎，那么備份就只能通過FTWRL方法。這往往是DBA要求業務開發人員使用InnoDB替代MyISAM的原因之一。
為什么建議使用FTWRL而不使用set global readonly=true的方式呢？
確實是readonly方法也是可以讓全庫進入只讀狀態，利用FTWRL的原因主要有兩個：
（1） 在有些系統中，readonly的值會被用來做其他邏輯，比如用來判斷一個庫是主庫還是備庫。因此，修改global變量的方式影響面更大，不建議使用。
（2） 在異常處理機制上有差異。如果執行FTWRL命令之后由於客戶端發生異常斷開，那么MySQL會自動釋放這個全局鎖，整個庫回到可以正常更新的狀態。而將整個庫設置為readonly之后，如果客戶端發生異常，則數據庫就會一直保持readonly狀態，這樣會導致整個庫長時間處於不可寫狀態，風險較高。
業務的更新不只是增刪改數據（DML)，還有可能是加字段等修改表結構的操作（DDL）。不論是哪種方法，一個庫被全局鎖上以后，你要對里面任何一個表做加字段操作，都是會被鎖住的。
但是，即使沒有被全局鎖住，加字段也不是就能一帆風順的，因為還會碰到接下來我們要介紹的表級鎖。
4、表級鎖
MySQL里面表級別的鎖有兩種：一種是表鎖，一種是元數據鎖（meta data lock，MDL)。
表鎖的語法是 lock tables … read/write。與FTWRL類似，可以用unlock tables主動釋放鎖，也可以在客戶端斷開的時候自動釋放。需要注意，lock tables語法除了會限制別的線程的讀寫外，也限定了本線程接下來的操作對象。
舉個例子, 如果在某個線程A中執行lock tables t1 read, t2 write; 這個語句，則其他線程寫t1、讀寫t2的語句都會被阻塞。同時，線程A在執行unlock tables之前，也只能執行讀t1、讀寫t2的操作。連寫t1都不允許，自然也不能訪問其他表。
在還沒有出現更細粒度的鎖的時候，表鎖是最常用的處理並發的方式。而對於InnoDB這種支持行鎖的引擎，一般不使用lock tables命令來控制並發，畢竟鎖住整個表的影響面還是太大。
另一類表級的鎖是MDL（metadata lock)。MDL不需要顯式使用，在訪問一個表的時候會被自動加上。MDL的作用是，保證讀寫的正確性。你可以想象一下，如果一個查詢正在遍歷一個表中的數據，而執行期間另一個線程對這個表結構做變更，刪了一列，那么查詢線程拿到的結果跟表結構對不上，肯定是不行的。
因此，在MySQL 5.5版本中引入了MDL，當對一個表做增刪改查操作的時候，加MDL讀鎖；當要對表做結構變更操作的時候，加MDL寫鎖。
讀鎖之間不互斥，因此你可以有多個線程同時對一張表增刪改查。
讀寫鎖之間、寫鎖之間是互斥的，用來保證變更表結構操作的安全性。因此，如果有兩個線程要同時給一個表加字段，其中一個要等另一個執行完才能開始執行。
雖然MDL鎖是系統默認會加的，但卻是你不能忽略的一個機制。比如下面這個例子，我經常看到有人掉到這個坑里：給一個小表加個字段，導致整個庫掛了。
你肯定知道，給一個表加字段，或者修改字段，或者加索引，需要掃描全表的數據。在對大表操作的時候，你肯定會特別小心，以免對線上服務造成影響。而實際上，即使是小表，操作不慎也會出問題。我們來看一下下面的操作序列，假設表t是一個小表。
我們可以看到session A先啟動，這時候會對表t加一個MDL讀鎖。由於session B需要的也是MDL讀鎖，因此可以正常執行。
之后session C會被blocked，是因為session A的MDL讀鎖還沒有釋放，而session C需要MDL寫鎖，因此只能被阻塞。
如果只有session C自己被阻塞還沒什么關系，但是之后所有要在表t上新申請MDL讀鎖的請求也會被session C阻塞。前面我們說了，所有對表的增刪改查操作都需要先申請MDL讀鎖，就都被鎖住，等於這個表現在完全不可讀寫了。
如果某個表上的查詢語句頻繁，而且客戶端有重試機制，也就是說超時后會再起一個新session再請求的話，這個庫的線程很快就會爆滿。
你現在應該知道了，事務中的MDL鎖，在語句執行開始時申請，但是語句結束后並不會馬上釋放，而會等到整個事務提交后再釋放。
5、如何安全的給小表加字段
首先我們要解決長事務，事務不提交，就會一直占着MDL鎖。在MySQL的information_schema 庫的 innodb_trx 表中，你可以查到當前執行中的事務。如果你要做DDL變更的表剛好有長事務在執行，要考慮先暫停DDL，或者kill掉這個長事務。
但考慮一下這個場景。如果你要變更的表是一個熱點表，雖然數據量不大，但是上面的請求很頻繁，而你不得不加個字段，你該怎么做呢？
這時候kill可能未必管用，因為新的請求馬上就來了。比較理想的機制是，在alter table語句里面設定等待時間，如果在這個指定的等待時間里面能夠拿到MDL寫鎖最好，拿不到也不要阻塞后面的業務語句，先放棄。之后開發人員或者DBA再通過重試命令重復這個過程。
MariaDB已經合並了AliSQL的這個功能，所以這兩個開源分支目前都支持DDL NOWAIT/WAIT n這個語法。
ALTER TABLE tbl_name NOWAIT add column ...
ALTER TABLE tbl_name WAIT N add column ...
6、小結
全局鎖主要用在邏輯備份過程中。對於全部是InnoDB引擎的庫，我建議你選擇使用–single-transaction參數，對應用會更友好。
表鎖一般是在數據庫引擎不支持行鎖的時候才會被用到的。如果你發現你的應用程序里有lock tables這樣的語句，你需要追查一下，比較可能的情況是：
要么是你的系統現在還在用MyISAM這類不支持事務的引擎，那要安排升級換引擎；
要么是你的引擎升級了，但是代碼還沒升級。我見過這樣的情況，最后業務開發就是把lock tables 和 unlock tables 改成 begin 和 commit，問題就解決了。
MDL會直到事務提交才釋放，在做表結構變更的時候，你一定要小心不要導致鎖住線上查詢和更新。