当你开始执行一个 ALTER ，而你遇到了可怕的“元数据锁定等待”，我敢肯定你一定遇见过。我最近遇到了一个案例，其中被更改的表要执行一个很小范围的更新（<100行）。ALTER 在负载测试期间一直等待了几个小时。在停止负载测试后，ALTER 按预期在不到一秒的时间内就完成了。那么这里发生了什么？

检查外键

每当有奇数次锁定时，我的第一直觉就是检查外键。当然这张表有一些外键引用了一个更繁忙的表。但是这种行为似乎仍然很奇怪。对表运行 ALTER 时，会针对子表请求一个 SHARED_UPGRADEABLE 元数据锁。还有针对父级的 SHARED_READ_ONLY 元数据锁。

我们来看看如何根据文档获取元数据锁定[1]：

如果给定锁定有多个服务器，则首先满足最高优先级锁定请求，并且与 max_write_lock_count系统变量有关。写锁定请求的优先级高于读取锁定请求。

请务必注意锁定顺序是序列化的：语句逐个获取元数据锁，而不是同时获取，并在此过程中执行死锁检测。

通常在考虑队列时考虑先进先出。如果我发出以下三个语句（按此顺序），它们将按以下顺序完成：

1. INSERT INTO parent2. ALTER TABLE child3. INSERT INTO parent

但是当子 ALTER 语句请求对父进行读取锁定时，尽管排序，但两个插入将在 ALTER 之前完成。以下是可以演示此示例的示例场景：

数据初始化：

CREATE TABLE `parent` (  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  `val` varchar(10) DEFAULT NULL,  PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=InnoDB;CREATE TABLE `child` (  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  `parent_id` int(11) DEFAULT NULL,  `val` varchar(10) DEFAULT NULL,  PRIMARY KEY (`id`),  KEY `idx_parent` (`parent_id`),  CONSTRAINT `fk_parent` FOREIGN KEY (`parent_id`) REFERENCES `parent` (`id`) ON DELETE CASCADE ON UPDATE NO ACTION) ENGINE=InnoDB;INSERT INTO `parent` VALUES (1, "one"), (2, "two"), (3, "three"), (4, "four");

Session 1:

start transaction;update parent set val = "four-new" where id = 4;

Session 2:

alter table child add index `idx_new` (val);

Session 3:

start transaction;update parent set val = "three-new" where id = 3;

此时，会话 1 具有打开的事务，并且处于休眠状态，并在父级上授予写入元数据锁定。 会话 2 具有在子级上授予的可升级（写入）锁定，并且正在等待父级的读取锁定。最后会话 3 具有针对父级的授权写入锁定：

mysql> select * from performance_schema.metadata_locks;+-------------+-------------+-------------------+---------------+-------------+| OBJECT_TYPE | OBJECT_NAME | LOCK_TYPE         | LOCK_DURATION | LOCK_STATUS |+-------------+-------------+-------------------+---------------+-------------+| TABLE       | child       | SHARED_UPGRADABLE | TRANSACTION   | GRANTED     | <- ALTER (S2)| TABLE       | parent      | SHARED_WRITE      | TRANSACTION   | GRANTED     | <- UPDATE (S1)| TABLE       | parent      | SHARED_WRITE      | TRANSACTION   | GRANTED     | <- UPDATE (S3)| TABLE       | parent      | SHARED_READ_ONLY  | STATEMENT     | PENDING     | <- ALTER (S2)+-------------+-------------+-------------------+---------------+-------------+

请注意，具有挂起锁定状态的唯一会话是会话 2（ALTER）。会话 1 和会话 3 （分别在 ALTER 之前和之后发布）都被授予了写锁。排序失败的地方是在会话 1 上发生提交的时候。在考虑有序队列时，人们会期望会话 2 获得锁定，事情就会继续进行。但是，由于元数据锁定系统的优先级性质，会话 3 具有锁定，会话 2 仍然等待。

如果另一个写入会话进入并启动新事务并获取针对父表的写锁定，则即使会话 3 完成，ALTER 仍将被阻止。

只要我保持一个对父表打开元数据锁定的活动事务，子表上的 ALTER 将永远不会完成。更糟糕的是，由于子表上的写锁定成功（但是完整语句正在等待获取父读锁定），所以针对子表的所有传入读取请求都将被阻止！

另外，请考虑一下您通常如何对无法完成的语句进行故障排除。您查看已经打开较长时间的事务（在进程列表和 InnoDB 状态中）。但由于阻塞线程现在比 ALTER 线程更年轻，因此您将看到的最旧的事务/线程是 ALTER 。

这正是这种情况下发生的情况。在准备发布时，我们的客户端正在运行 ALTER 语句并结合负载测试（一种非常好的做法！）以确保顺利发布。问题是负载测试保持对父表打开一个活动的写事务。这并不是说它只是一直在写，而是有多个线程，一个总是活跃的。 这阻止了 ALTER 完成并阻止对相对静态的子表的随后的读请求。

幸运的是，这个问题有一个解决方案（除了从设计模式中驱逐外键）。变量max_write_lock_count[2] 可用于允许在写入锁定之后在读取锁定之前授予读取锁定连续写锁。默认情况下，此变量设置为 18446744073709551615，如果你对该表发出 10,000 次写入/秒，那么你的读将被锁定 5800 万年……

为了防止这种海枯石烂的情况发生，您可以简单地将 max_write_lock_count 减少到一个较小的数字（例如10？），并且在获取每 10 个写锁定之后，元数据锁定系统的子系统将查找挂起的读锁定并授予 1 个，然后返回写入。问题解决！

作为动态变量，可以在运行时调整它以允许等待 ALTER 完成。一般来说，这更像是一种边缘情况，因为在写入表之间通常会有一些时间来获取读锁定。但是，如果您的用例使并发会话保持运行状态，那么 常常会对作为外键引用的表进行事务处理，您可能会看到这种情况。幸运的是，修复很简单，可以动态完成！

注意：通过性能模式和启用 metadata_locks 表可以进行此故障排除。