slave开启MTS时执行mysqldump引发死锁案例

作者：八怪（高鹏）中亦科技数据库专家

原文：https://www.jianshu.com/p/39db1bb5041c

一、问题来源

这是一位客户的提供的案例如下，show processlist截图如下：

出现这种问题除非手动干预，杀掉FTWRL的session，复制线程方可以继续进行。版本社区版5.7.26。

二、堵塞图

如果分析上面的堵塞可以画图如下：

三、关于woker线程w1和w3的等待

这里我们需要重点关注参数 slave_preserve_commit_order，在我将要出版的《深入理解MySQL主从原理》一书中做了详细描述，这里简单说明如下：

这个参数是为了保证从库 group commit 中的每个工作线程的事务提交顺序和主库事务执行的顺序一致。它在 order commit 的flush阶段前就生效。工作线程的事务在等待获取自己提交权限期间会堵塞在状态 ‘Waiting for preceding transaction to commit’ 下。

但是我们知道在order commit的flush之前就会获取 MDL_key::COMMIT。因此这里w1和w3工作线程正在等待自己提交权限的到来，但是遗憾的是w2的事务由于不能获取 global read lock 而迟迟不能提交。同时它们堵塞了FTWRL。

四、关于FTWRL的等待

这个我也多次描述过了，FTWRL的过程大概如下：

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。 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，如果不匹配则等待如下：

for (uint idx=0 ; idx < table_def_cache.records ; idx++) 
     {
       share= (TABLE_SHARE*) my_hash_element(&table_def_cache, idx); //寻找整个 table cache shared hash结构
       if (share->has_old_version()) //如果版本 和 当前 的 refresh_version 版本不一致
       {
         found= TRUE;
         break; //跳出第一层查找 是否有老版本 存在
       }
     }
...
if (found)//如果找到老版本，需要等待
   {
     /*
       The method below temporarily unlocks LOCK_open and frees
       share's memory.
     */
     if (share->wait_for_old_version(thd, &abstime,
                                   MDL_wait_for_subgraph::DEADLOCK_WEIGHT_DDL))
     {
       mysql_mutex_unlock(&LOCK_open);
       result= TRUE;
       goto err_with_reopen;
     }
   }

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。

注意这里的第五步，正是因为w1和w3获取了 MDL LOCK COMMIT，而又在等待w2的事务提交因此FTWRL也不得不等待。

五、关于woker线程w2的等待

这里可能的原因有2个：

多线程并行的情况下，线程执行的顺序本生就是不定的，很可能线程由于丢失CPU而落后其他线程的处理，因为CPU调度的最小单位是线程。如果保证某个共享内存操作的完整性需要用到mutex、原子变量等技术。
如果w2中的事务本生就包含了多个DML语句，那么获取 GLOBAL READ LOCK 本身就是间歇性的，也就是每个语句结束都会释放，然后下一个语句开始的时候再次open table来获取。

我们来看看第二点，只考虑row_format格式的binlog。

我们知道一个事务可以包含多个语句，每条语句都会包含一个map Event和多个DML Event，当本Event是语句的最后一个Event的时候会使用STMT_END_F进行标记，也正是在这个时候会释放 GLOBAL READ LOCK，源码有如下：

if (get_flags(STMT_END_F))
  {
    if((error= rows_event_stmt_cleanup(rli, thd)))

栈：
#0  MDL_context::release_lock (this=0x7fffa8000a08, duration=MDL_STATEMENT, ticket=0x7fffa800ea40) at /opt/percona-server-locks-detail-5.7.22/sql/mdl.cc:4350
#1  0x0000000001464bf1 in MDL_context::release_locks_stored_before (this=0x7fffa8000a08, duration=MDL_STATEMENT, sentinel=0x0) at /opt/percona-server-locks-detail-5.7.22/sql/mdl.cc:4521
#2  0x000000000146541b in MDL_context::release_statement_locks (this=0x7fffa8000a08) at /opt/percona-server-locks-detail-5.7.22/sql/mdl.cc:4813
#3  0x0000000001865c75 in Relay_log_info::slave_close_thread_tables (this=0x341e8b0, thd=0x7fffa8000970) at /opt/percona-server-locks-detail-5.7.22/sql/rpl_rli.cc:2014
#4  0x0000000001865873 in Relay_log_info::cleanup_context (this=0x341e8b0, thd=0x7fffa8000970, error=false) at /opt/percona-server-locks-detail-5.7.22/sql/rpl_rli.cc:1886
#5  0x00000000017e8fc7 in rows_event_stmt_cleanup (rli=0x341e8b0, thd=0x7fffa8000970) at /opt/percona-server-locks-detail-5.7.22/sql/log_event.cc:11782
#6  0x00000000017e8c79 in Rows_log_event::do_apply_event (this=0x7fffa8017dc0, rli=0x341e8b0) at /opt/percona-server-locks-detail-5.7.22/sql/log_event.cc:11660
#7  0x00000000017cfdcd in Log_event::apply_event (this=0x7fffa8017dc0, rli=0x341e8b0) at /opt/percona-server-locks-detail-5.7.22/sql/log_event.cc:3570
#8  0x00000000018476dc in apply_event_and_update_pos (ptr_ev=0x7fffec14f880, thd=0x7fffa8000970, rli=0x341e8b0) at /opt/percona-server-locks-detail-5.7.22/sql/rpl_slave.cc:4766
#9  0x0000000001848d9a in exec_relay_log_event (thd=0x7fffa8000970, rli=0x341e8b0) at /opt/percona-server-locks-detail-5.7.22/sql/rpl_slave.cc:5300
#10 0x000000000184f9cc in handle_slave_sql (arg=0x33769a0) at /opt/percona-server-locks-detail-5.7.22/sql/rpl_slave.cc:7543
(gdb) p ticket->m_lock->key.mdl_namespace()
$1 = MDL_key::GLOBAL
(gdb) p ticket->m_type
$2 = MDL_INTENTION_EXCLUSIVE
(gdb) p ticket->m_duration
$3 = MDL_STATEMENT

如果下一条语句开始又会重新获取GLOBAL READ LOCK，这就是我说的间歇性获取。

到这里死锁条件已经成熟，只要遇到这种情况就可能需要人为介入才能继续了。

六、关于mysqldump

社区版在如下情况下需要增加FTWRL：

设置了master-data
设置了singal-transaction和flush-logs

percona版在如下情况需要增加FTWRL：

设置了singal-transaction和flush-logs

我们来大概看看社区版的代码如下（代码版本8.0.21），下面是从FTWRL倒UNLOCK的过程：

 if ((opt_lock_all_tables || opt_master_data || //如果设置了 master data 设置flush table with read lock
       (opt_single_transaction && flush_logs)) &&//如果设置了single transaction和flush logs 设置flush table with read lock
      do_flush_tables_read_lock(mysql)) //设置flush table with read lock
    goto err;
  /*
  /*
    Flush logs before starting transaction since
    this causes implicit commit starting mysql-5.5.
  */
  if (opt_lock_all_tables || opt_master_data || 
      (opt_single_transaction && flush_logs) || opt_delete_master_logs) {
    if (flush_logs || opt_delete_master_logs) {//如果设置了 flush logs 进行日志刷新
      if (mysql_refresh(mysql, REFRESH_LOG)) { //进行日志刷新
        DB_error(mysql, "when doing refresh");
        goto err;
      }
      verbose_msg("-- main : logs flushed successfully!\n");
    }

    /* Not anymore! That would not be sensible. */
    flush_logs = false;
  }

  if (opt_delete_master_logs) {
    if (get_bin_log_name(mysql, bin_log_name, sizeof(bin_log_name))) goto err;
  }

  if (opt_single_transaction && start_transaction(mysql)) goto err; //开启事务 RR

  /* Add 'STOP SLAVE to beginning of dump */
  if (opt_slave_apply && add_stop_slave()) goto err;

  /* Process opt_set_gtid_purged and add SET @@GLOBAL.GTID_PURGED if required.
   */
  if (process_set_gtid_purged(mysql)) goto err; //设置GTID，如果设置了gtid_purged 这个函数会跳过

  if (opt_master_data && do_show_master_status(mysql)) goto err; //获取主库binlog位置
  if (opt_slave_data && do_show_slave_status(mysql)) goto err; //slave_data 设置相关 从show slave中获取
  if (opt_single_transaction &&
      do_unlock_tables(mysql)) /* unlock but no commit! */
    goto err;

percona版本中增加了判断函数 check_consistent_binlog_pos，如下（不过多描述）：

  if (opt_single_transaction && opt_master_data)
  {
    /*
       See if we can avoid FLUSH TABLES WITH READ LOCK with Binlog_snapshot_*
       variables.
    */
    consistent_binlog_pos= check_consistent_binlog_pos(NULL, NULL);
  }

  if ((opt_lock_all_tables || (opt_master_data && !consistent_binlog_pos) ||//consistent_binlog_pos 0 需要 1 不需要
       (opt_single_transaction && flush_logs)))
  {
    if (do_flush_tables_read_lock(mysql))
      goto err;
  }