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MySQL 源碼深度解析：MDL 元數據鎖機制全景圖

編輯：MySQL 綜合教學

MDL（Metadata Lock，元數據鎖） 是 MySQL 5.5+ 引入的鎖子系統，專門保護數據庫對象定義（表結構、視圖、觸發器等）不被並發 DDL 破壞，同時最大化 DML 並發度。本文從設計目標、鎖類型、兼容矩陣、核心數據結構、加鎖/等待/喚醒流程五個維度，系統梳理 MDL 實現邏輯（基於 sql/mdl.cc）。

MDL 是什麼？為什麼需要它？

字典鎖 vs 數據鎖：MDL 保護「元數據」（表定義），行鎖保護「數據」（行記錄）。
典型場景：TX1 SELECT * FROM t1 時，TX2 DROP TABLE t1 必須等待 TX1 提交/回滾，否則 TX1 可能讀到已刪除的表結構，導致 Crash 或 Binlog 邏輯錯誤。

三大設計目標

保護內存中 Table Definition Cache (TDC) 的並發訪問安全。
保證 DML 之間最大並發（如 SELECT vs INSERT）。
確保 DML 與大多數 DDL 互斥（ALTER TABLE 除外），維護 Binlog 邏輯順序正確性。

八大鎖類型與細分邏輯

MySQL 在傳統 S/X、IS/IX 基礎上，按「對字典操作」與「對數據操作」二維度細分：

鎖類型	語義	典型語句
MDL_INTENTION_EXCLUSIVE (IX)	意向排他，僅用於範圍鎖	—
MDL_SHARED	純訪問字典，不碰數據	`SHOW TABLES`
MDL_SHARED_HIGH_PRIO	高優先級共享，僅字典	`DESC TABLE`
MDL_SHARED_READ (SR)	共享讀，讀數據	`SELECT`
MDL_SHARED_WRITE (SW)	共享寫，改數據	`INSERT/UPDATE/DELETE`
MDL_SHARED_NO_WRITE (SNW)	允許讀、阻塞寫	`ALTER TABLE`（大部分階段）
MDL_SHARED_NO_READ_WRITE (SNRW)	訪問字典+讀寫數據，阻塞其他讀寫	`LOCK TABLE ... WRITE`
MDL_EXCLUSIVE (X)	排他，可改字典與數據	`DROP TABLE`, `TRUNCATE`

亮點：ALTER TABLE 使用 SNW，允許並發 SELECT（SR）通過，大幅提升大表變更期間的可用性。

兼容性矩陣（1=兼容，0=衝突）

        IX   S   SH  SR  SW  SNW SNRW X
IX      1   1   1   1   1   1   1   1
S       1   1   1   1   1   1   1   0
SH      1   1   1   1   1   1   1   0
SR      1   1   1   1   1   1   0   0
SW      1   1   1   1   1   0   0   0
SNW     1   1   1   1   0   0   0   0
SNRW    1   1   1   0   0   0   0   0
X       1   0   0   0   0   0   0   0

注意：X 與 IX 兼容，因這裡的 IX 僅用於範圍鎖，非傳統意向鎖。

核心數據結構

MDL_context：線程級上下文，持有該線程所有鎖請求（THD::mdl_context）。
MDL_request：單個鎖請求（對象 + 類型）。
MDL_ticket：排隊實體，請求最終獲取的「入場券」，含指向 MDL_lock 的指針。
MDL_lock：全局鎖資源，static MDL_map mdl_locks 哈希表按對象唯一鍵存儲，受 mysql_mutex_lock(&m_mutex) 保護。

加鎖流程 `Acquire_lock`

if (request 已持有同類或更強 ticket) return ticket;
create new ticket;
if (lock 不存在於 mdl_locks) create lock;
if (lock.can_grant(request)) {
    grant_lock(ticket, lock);
    attach_ticket(request, ticket);
} else {
    enqueue_wait(ticket, lock);
    wait_for_grant(ticket);
}

可授予判斷邏輯

if (compatible(lock.granted_set, req_type)) {
    if (compatible(lock.waiting_set, req_type))  // wait 矩陣與 granted 矩陣不同！
        return CAN_GRANT;
}
return CANNOT_GRANT;

關鍵細節：waiting_set 兼容性檢查非冗餘——其矩陣更嚴格，目的是「DDL 等待時阻斷新 DML 入隊」，防止飢餓。

等待與喚醒機制

等待：票據進入 lock.m_waiting 隊列，線程休眠於 MDL_wait::m_cond。
喚醒：持有鎖線程提交/回滾時調用 release_all_locks_for_name → reschedule_waiters，遍歷等待隊列，對可授予者：
1. m_waiting.remove(ticket)
2. m_granted.add(ticket)
3. ticket.ctx->m_wait.set_status(GRANTED) 喚醒線程