MySQL表结构变更，不可不知的Metadata Lock
在线上进行DDL操作时，相对于其可能带来的系统负载，其实，我们最担心的还是MDL其可能导致的阻塞问题。
一旦DDL操作因获取不到MDL被阻塞，后续其它针对该表的其它操作都会被阻塞。典型如下，如阻塞稍久的话，我们会看到Threads_running飙升，CPU告警。
mysql> show processlist;
+----+-----------------+-----------+-----------+---------+------+---------------------------------+------------------------------------+
| Id | User | Host | db | Command | Time | State | Info |
+----+-----------------+-----------+-----------+---------+------+---------------------------------+------------------------------------+
| 4 | event_scheduler | localhost | NULL | Daemon | 122 | Waiting on empty queue | NULL |
| 9 | root | localhost | NULL | Sleep | 57 | | NULL |
| 12 | root | localhost | employees | Query | 40 | Waiting for table metadata lock | alter table slowtech.t1 add c1 int |
| 13 | root | localhost | employees | Query | 35 | Waiting for table metadata lock | select * from slowtech.t1 |
| 14 | root | localhost | employees | Query | 30 | Waiting for table metadata lock | select * from slowtech.t1 |
| 15 | root | localhost | employees | Query | 19 | Waiting for table metadata lock | select * from slowtech.t1 |
| 16 | root | localhost | employees | Query | 10 | Waiting for table metadata lock | select * from slowtech.t1 |
| 17 | root | localhost | employees | Query | 0 | starting | show processlist |
+----+-----------------+-----------+-----------+---------+------+---------------------------------+------------------------------------+
8 rows in set (0.00 sec)
如果发生在线上，无疑会影响到业务。所以，一般建议将DDL操作放到业务低峰期做，其实有两方面的考虑，1. 避免对系统负载产生较大影响。2. 减少DDL被阻塞的概率。
MDL引入的背景
MDL是MySQL 5.5.3引入的，主要用于解决两个问题，
RR事务隔离级别下不可重复读的问题
如下所示，演示环境，MySQL 5.5.0。
可以看到，虽然是RR隔离级别，但在开启事务的情况下，第二次查询却没有结果。
主从复制问题
包括主从数据不一致，主从复制中断等。
如下面的主从数据不一致。
再来看看从库的结果
看看binlog的内容，可以看到，truncate操作记录在前，insert操作记录在后。
如果会话2执行的是drop table操作，还会导致主从中断。
有意思的是，如果会话2执行的是alter table操作，其依旧会被阻塞，阻塞时间受innodb_lock_wait_timeout参数限制。
MDL的基本概念
首先，看看官方的说法，
To ensure transaction serializability, the server must not permit one session to perform a data definition language (DDL) statement on a table that is used in an uncompleted explicitly or implicitly started transaction in another session.
The server achieves this by acquiring metadata locks on tables used within a transaction and deferring release of those locks until the transaction ends.
A metadata lock on a table prevents changes to the table's structure.
This locking approach has the implication that a table that is being used by a transaction within one session cannot be used in DDL statements by other sessions until the transaction ends.
从上面的描述可以看到，
1. MDL出现的初衷就是为了保护一个处于事务中的表的结构不被修改。
2. 这里提到的事务包括两类，显式事务和AC-NL-RO（auto-commit non-locking read-only）事务。显式事务包括两类：1. 关闭AutoCommit下的操作，2. 以begin或start transaction开始的操作。AC-NL-RO可理解为AutoCommit开启下的select操作。
3. MDL是事务级别的，只有在事务结束后才会释放。在此之前，其实也有类似的保护机制，只不过是语句级别的。
需要注意的是，MDL不仅仅适用于表，同样也适用于其它对象，如下表所示，其中，"等待状态"对应的是"show processlist"中的State。
为了提高数据库的并发度，MDL被细分为了11种类型。
- MDL_INTENTION_EXCLUSIVE
- MDL_SHARED
- MDL_SHARED_HIGH_PRIO
- MDL_SHARED_READ
- MDL_SHARED_WRITE
- MDL_SHARED_WRITE_LOW_PRIO
- MDL_SHARED_UPGRADABLE
- MDL_SHARED_READ_ONLY
- MDL_SHARED_NO_WRITE
- MDL_SHARED_NO_READ_WRITE
- MDL_EXCLUSIVE
常用的有MDL_SHARED_READ,MDL_SHARE D_WRITE及MDL_EXCLUSIVE，其分别用于SELECT操作，DML操作及DDL操作。其它类型的对应操作可参考源码sql/mdl.h。
对于MDL_EXCLUSIVE，官方的解释是，
/*
An exclusive metadata lock.
A connection holding this lock can modify both table's metadata and data.
No other type of metadata lock can be granted while this lock is held.
To be used for CREATE/DROP/RENAME TABLE statements and for execution of
certain phases of other DDL statements.
*/
简而言之，MDL_EXCLUSIVE是独占锁，在其持有期间是不允许其它类型的MDL被授予，自然也包括SELECT和DML操作。
这也就是为什么DDL操作被阻塞时，后续其它操作也会被阻塞。
关于MDL的补充
1. MDL的最大等待时间由lock_wait_timeout参数决定，其默认值为31536000（365天）。在使用工具进行DDL操作时，这个值就不太合理。事实上，pt-online-schema-change和gh-ost对其就进行了相应的调整，其中，前者60s，后者3s。
2. 如果一个SQL语法上有效，但执行时报错，如，列名不存在，其同样会获取MDL锁，直到事务结束才释放。